Titel

Rotor für einen Elektromotor

Die Erfindung betrifft einen Rotor, eine Schutzhülse für einen Rotor und einen Elektromotor mit einem Rotor nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.

Stand der Technik

In US 2012/0313474 Al ist bereits eine Rotorvorrichtung für einen Elektromotor, mit zumindest einer Funktionseinheit, welche einen Drehkörper und zumindest ein Magnetelement aufweist, welches an dem Drehkörper angeordnet ist, und mit einer die Funktionseinheit in radialer Richtung begrenzenden Schutzhülse zu einer Sicherung des Magnetelements an dem Drehkörper, wobei die Funktionseinheit bezüglich der Schutzhülse eine Übermaßpassung aufweist, vorgeschlagen worden.

Offenbarung der Erfindung

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einem Rotor für einen Elektromotor aufweisend eine Funktionseinheit mit einem Rotorgrundkörper und zumindest einem Magnetelement, welches an einer Außenfläche des Rotorgrundkörpers angeordnet ist, und mit einer die Funktionseinheit in radialer Richtung begrenzenden Schutzhülse zu einer Sicherung des Magnetelements an dem Rotorgrundkörper. Es wird vorgeschlagen, dass die Schutzhülse eine axiale Abschlusskante aufweist, wobei die Kontur der axialen Abschlusskante entlang der Umfangsrichtung wellig ausgebildet ist.

Die Kontur der Außenkante ist somit derart ausgebildet, dass sie von einer planen Umfangsfläche abweicht. Vorzugweise weist die Welligkeit eine Periodizität auf, das heißt die Abweichungen von fiktiven planen Umfangsfläche treten regemäßig über den Umfang verteilt auf. Die Welligkeit ist dabei derart ausgebildet, dass sie von einer fertigungsbedingten, ungerichteten Welligkeit deutlich abweicht, insbesondere um einen Faktor 10, vorzugsweise einen Faktor 100, besonders vorzugsweise einen Faktor 1000 größer ausgebildet ist.

Gemäß Funktionsgraph der Abschlusskante ist vorzugweise zumindest abschnittsweise, insbesondere zu einem überwiegenden Teil des Umfangs, besonders vorzugweise im Wesentlichen vollständig kontinuierlich ausgebildet. Vorzugweise ist der Funktionsgraph in jedem Punk differenzierbar ausgebildet. Vorzugweise folgt die Kontur der Abschlusskante einer Sinusfunktion. Vorzugweise ist die Abschlusskante zumindest abschnittsweise, insbesondere zu einem überwiegenden Teil des Umfangs, besonders vorzugweise im Wesentlichen vollständig ohne spitze Kanten, insbesondere abgerundet ausgebildet.

Der Funktionsgraph der Abschlusskante kann dabei abschnittsweise definiert ausgebildet sein, wobei es denkbar ist, dass die Abschlusskante abschnittweise linear ausgebildet ist. Es ist denkbar, dass die Abschlusskante abschnittweise einer Dreiecksfunktion und zusätzlich oder alternativ hierzu einer Treppenfunktion entspricht. Es ist auch denkbar, dass die Außenkante einer trigonometrischen Funktion folgt. Die Kontur der Abschlusskante weist somit zumindest bereichsweise gegenüber der Umfangsrichtung eine Steigung größer null auf. Eine derartige Schutzhülse kann trotz toleranzbedingter Abweichungen der Dimensionen der Magnete und der Schutzhülse besonders einfach montiert werden, wobei besonders während der Montage die radiale Verformung der Schutzhülse minimiert wird.

Weiterhin kann eine Sicherung mit einer vorteilhaft geringen mechanischen Spannkraft, welche auf das Magnetelement wirkt, erreicht werden. Ferner kann ein Risiko einer Beschädigung des Magnetelements durch die Schutzhülse, beispielsweise bei Temperaturschwankungen und/oder einer Montage, vorteilhaft geringgehalten werden. Hierdurch kann eine vorteilhaft verschleißarme Rotorvorrichtung bereitgestellt werden. Ferner kann bei einer Produktion der Rotorvorrichtung ein Ausschuss vorteilhaft geringgehalten werden.

Vorzugsweise ist die elektromagnetische Maschine dazu vorgesehen, elektromagnetische Energie in Bewegungsenergie und/oder Bewegungsenergie in elektromagnetische Energie umzuwandeln. Beispielsweise ist die rotierende elektromagnetische Maschine als Elektromotor und/oder elektromagnetischer Generator ausgebildet. Vorzugsweise ist die Rotorvorrichtung zur Bildung eines Stator- Rotor-Systems der rotierenden elektromagnetischen Maschine ausgebildet. Insbesondere ist die Rotorvorrichtung zur Ausführung einer Drehbewegung vorgesehen. Die rotierende elektromagnetische Maschine kann zusätzliche oder in die Rotorvorrichtung integrierte Getriebeelemente umfassen, welche zu einer Umsetzung der Drehbewegung der Rotorvorrichtung in andere Bewegungsformen, beispielsweise eine Linearbewegung, vorgesehen sind. Unter „vorgesehen“ soll vorzugsweise speziell eingerichtet, speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll vorzugsweise verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Vorzugsweise umfasst die Funktionseinheit eine gedachte Symmetrieachse. Vorzugsweise verläuft die Symmetrieachse der Funktionseinheit durch einen Massenmittelpunkt und/oder einen geometrischen Schwerpunkt der Funktionseinheit. Vorzugsweise ist die Symmetrieachse der Funktionseinheit als Hauptträgheitsachse der Funktionseinheit ausgebildet. Vorzugsweise ist die Funktionseinheit bezüglich der Symmetrieachse der Funktionseinheit zumindest im Wesentlichen drehsymmetrisch oder rotationssymmetrisch ausgebildet.

Unter „im Wesentlichen drehsymmetrisch“ soll vorzugsweise zumindest zwei verschiedene räumliche Ausrichtungen aufweisend verstanden werden, welche jeweils durch eine einzelne Drehung um den gleichen Winkel zu mehr als 75 %, bevorzugt zu mehr als 85 %, besonders bevorzugt zu mehr als 95 %, deckungsgleich ineinander überführbar sind. Unter „im Wesentlichen rotationssymmetrisch“ soll vorzugsweise unter jedem beliebigen Winkel im Wesentlichen drehsymmetrisch verstanden werden.

Vorzugsweise ist die Funktionseinheit im Rahmen der rotierenden elektromagnetischen Maschine zu einer Drehung um die Symmetrieachse vorgesehen. Vorzugsweise ist die Funktionseinheit zu einer Kraft- und/oder Drehmomentübertragung auf eine mechanische Welle der rotierenden elektromagnetischen Maschine und/oder zu einer Kraft- und/oder Drehmomentaufnahme von der mechanischen Welle der rotierenden elektromagnetischen Maschine vorgesehen. Vorzugsweise weist der Rotorgrundkörper eine Wellenaufnahme zu einer drehfesten Montage der mechanischen Welle der elektromagnetischen Maschine in der Wellenaufnahme auf. Alternativ ist der Rotorgrundkörper einstückig mit der mechanischen Welle ausgebildet. Unter „einstückig“ soll vorzugsweise zumindest stoffschlüssig verbunden verstanden werden, beispielsweise durch einen Schweißprozess, einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess und/oder einen anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Prozess, und/oder vorteilhaft in einem Stück geformt verstanden werden, wie beispielsweise durch eine Herstellung aus einem Guss und/oder durch eine Herstellung in einem Ein oder Mehrkomponentenspritzverfahren und vorteilhaft aus einem einzelnen Rohling. Die Wellenaufnahme oder die mit dem Rotorgrundkörper einstückig ausgebildete mechanische Welle kann zentrisch oder exzentrisch bezogen auf die Symmetrieachse der Funktionseinheit angeordnet sein.

Vorzugsweise weist der Rotorgrundkörper zumindest eine Magnetaufnahme zu einer Aufnahme des Magnetelements auf. Vorzugsweise ist das Magnetelement als Permanentmagnet ausgebildet. Vorzugsweise weist der Rotorgrundkörper eine gerade Anzahl an Magnetaufnahmen auf. Vorzugsweise weist die Funktionseinheit eine gerade Anzahl an Magnetelementen auf. Vorzugsweise weist die Funktionseinheit sechs Magnetelemente auf. Vorzugsweise ist in jeder Magnetaufnahme genau ein Magnetelement angeordnet. Alternativ ist an einem standardisierten Rotorgrundkörper eine anwendungsabhängige Anzahl an Magnetelementen montiert, welche beispielsweise größer oder kleiner als die Anzahl an Magnetaufnahmen des Rotorgrundkörpers ist. Vorzugsweise weist die Magnetaufnahme zumindest ein Halteelement zu einem Form- und/oder Kraftschluss mit dem in der Magnetaufnahme angeordneten Magnetelement auf. Vorzugsweise ist das Magnetelement über einen magnetischen Kraftschluss an dem Rotorgrundkörper fixiert. Optional ist das zumindest ein Magnetelement in der Magnetaufnahme, insbesondere zusätzlich, mit dem Rotorgrundkörper verklebt. Vorzugsweise sind mehrere Magnetelemente und/oder mehrere Magnetaufnahmen entlang eines Umfangs des Rotorgrundkörpers angeordnet.

Vorzugsweise umfasst die Schutzhülse eine gedachte Symmetrieachse. Vorzugsweise verläuft die Symmetrieachse der Schutzhülse durch einen Massenmittelpunkt und/oder einen geometrischen Schwerpunkt der Schutzhülse. Vorzugsweise ist die Symmetrieachse der Schutzhülse als Hauptträgheitsachse der Schutzhülse ausgebildet. Vorzugsweise ist die Schutzhülse bezüglich der Symmetrieachse der Schutzhülse zumindest im Wesentlichen drehsymmetrisch oder rotationssymmetrisch ausgebildet. Vorzugsweise ist die Schutzhülse rohrförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist die Schutzhülse als Hohlzylinder ausgebildet. Vorzugsweise ist der Innenumfang als ein einen Innenraum der Schutzhülse begrenzender Umfang ausgebildet. Vorzugsweise verläuft der Innenumfang entlang einer Wandung der Schutzhülse, welche der Symmetrieachse zugewandt ist und bevorzugt von der Symmetrieachse beabstandet ist. Vorzugsweise ist der Innenumfang zumindest vor einer Montage an der Funktionseinheit kreisförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist die Schutzhülse aus einem nicht-magnetisierbaren Rohmaterial, vorzugsweise aus einem austenitischen Stahl, gefertigt.

Vorzugsweise sind die Symmetrieachse der Funktionseinheit und die Symmetrieachsen der Schutzhülse in einem an der Funktionseinheit montierten Zustand der Schutzhülse zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet und besonders bevorzugt zumindest teilweise überlappend angeordnet. Unter „im Wesentlichen parallel“ soll hier insbesondere eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Unter „radialer Richtung“ soll vorzugsweise eine Richtung verstanden werden, welche von einer der Symmetrieachsen ausgehend senkrecht zu dieser Symmetrieachse verläuft.

Vorzugsweise weist die Funktionseinheit die Übermaßpassung bezüglich der Schutzhülse in radialer Richtung auf. Vorzugsweise ist eine maximale Erstreckung der Funktionseinheit in radialer Richtung größer als ein maximaler Abstand zweier den Innenumfang bildenden Wandungen der Schutzhülse in radialer Richtung. Vorzugsweise schließt die Funktionseinheit entlang der maximalen Erstreckung in radialer Richtung mit dem Magneteiementab. Vorzugsweise ist eine maximale Erstreckung des Rotorgrundkörpers in radialer Richtung kleiner als die maximale Erstreckung der Funktionseinheit in radialer Richtung. Vorzugsweise liegt die Schutzhülse in dem an der Funktionseinheit montierten Zustand mit dem Innenumfang zumindest punktuell und/oder streckenweise an dem zumindest einem Magnetelement, vorzugsweise an allen Magnetelementen, an.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter der Außenfläche des Rotorgrundkörpers die der Drehachse des Rotors abgewandte Mantelfläche des Rotorgrundkörpers verstanden werden, wobei unter einer Drehachse eine sich ins unendliche erstreckende, gedachte Achse verstanden werden kann, um welche der Rotor im Betrieb rotiert.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen gegebenen Merkmale.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung folgt die Kontur der axialen Abschlusskante entlang der Umfangsrichtung im Wesentlichen einem periodischen Funktionsgraphen, wobei der Funktionsgraph eine Mehrzahl an Perioden aufweist. Vorzugweise folgt die Kontur der axialen Abschlusskante entlang der Umfangsrichtung zumindest abschnittweise im Wesentlichen dem Verlauf einer Dreieckfunktion und/oder Treppenfunktion. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist jeweils eine Periode des periodischen Funktionsgraphen der axialen Abschlusskante einen Talabschnitt und einen Mittenabschnitt aufweist, wobei vorzugsweise die Anzahl an Perioden der Anzahl an Magnetelementen entspricht. Vorzugweise sind Tal- und Mittenabschnitte jeweils abwechselnd am Umfang verteilt angeordnet. Vorzugweise stehen die Mittenabschnitte jeweils in Axialrichtung über die Talabschnitte hinaus. Vorzugweise sind die Talabschnitte als Ausnehmungen gegenüber einer fiktiven, planen Außenkante ausgebildet. Vorzugsweise weist eine Schutzhülse eine gleiche Anzahl an Talabschnitten und Mittenabschnitten auf. Vorzugweise überdecken die Talabschnitte jeweils einen größeren Umfang als die Mittenabschnitte. Vorzugweise sind die Mitte nabschnitte in Umfangsrichtung breiter als die Stege des Rotorgrundkörpers zwischen zwei benachbarten Magnetelementen. Die Talabschnitte kontaktieren beim Aufschieben der Schutzhülse auf die Funktionseinheit erst mit Zunehmendem Einschub die Magnetelemente, sodass der Kraftverlauf des Radialkrafteintrages in die Schutzhülse bei der Montage vorteilhaft geglättet werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Mittenabschnitte im Wesentlichen linear ausgebildet sind und erstrecken sich vorzugsweise im Wesentlichen in Umfangsrichtung. Die Mitte nabschnitte können dabei insbesondere zur Zentrierung der Schutzhülse an der Funktionseinheit genutzt werden, da die Mittenabschnitte jeweils in die Bereiche zwischen den Magnetelementen eingreifen können.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zumindest ein Talabschnitt im Wesentlichen dreieckig ausgebildet ist und zumindest ein erstes Talsegment und zumindest ein zweites Talsegement aufweist, wobei vorzugsweise das erste Talsegment und das zweite Talsegment mit der Umfangsrichtung ein Dreieck einschließen. Vorzugweise weisen das erste Talsegment und das zweite Talsegment zueinander inverse Steigungen auf. Vorzugweise sind das erste Talsegment und das zweite Talsegment im Wesentlichen gleich lang ausgebildet. Vorzugweise weist ein Talabschnitt genau zwei Talsegmente auf. Vorzugweise ist jedes Talsegment im Wesentlichen linear ausgebildet. Vorzugweise weisen die Talsegemente gegenüber der Umfangsrichtung eine Steigung zwischen 5° und 25°, insbesondere zwischen 10° und 15°, besonders vorzugsweise von näherungsweise 12° auf. Aufgrund Dreiecksfunktion des Talabschnittes kann der Talabschnitt besonders Spannungsfrei über die bogenförmige Kontur der Außenmagnete geschoben werden. Die Spitze des Talabschnittes kontaktiert somit als letztes das Magnetelement im Bereich des höchsten Punktes des Magnetelementes. Vorzugweise ist dieser Übergangsbereich derart abgerundet ausgebildet, dass der Kraftverlauf der Schutzhülse zusätzlich geglättet werden kann.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zumindest ein, vorzugsweise alle Übergangsbereiche zwischen jeweils einem Talabschnitt und einem angrenzenden Mittenabschnitt abgerundet, insbesondere im Wesentlichen als Kreissegment ausgebildet sind.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung siegt vor, dass die Funktionseinheit eine Mehrzahl an, vorzugsweise gleichmäßig am Umfang des Rotorgrundkörpers verteilte Magnetelemente aufweist, wobei die Anzahl der Magnetelemente der Anzahl der Perioden des periodischen Funktionsgraphen der Abschlusskante entspricht. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass jeweils ein Talabschnitt an jeweils einem Magnetelement angeordnet, insbesondere mittig angeordnet ist. Vorzugweise liegt die Mitte der Polabhebungsradien der Magnetelemente jeweils zwischen dem jeweiligen ersten Talsegment und jeweiligen zweiten Talsegmenteines Talabschnittes.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Mittenabschnitt jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Magnetelementen angeordnet, vorzugsweise zentriert angeordnet ist.

Um das Einschieben zu vereinfachen ist die Abschlusskante zusätzlich vorteilhaft in Radialrichtung nach außen gebogen ausgebildet. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Schutzhülse im Wesentlichen als Hohlzylinder ausgebildet ist und an einer der Abschlusskante abgewandten Stirnseite einen im Wesentlichen ringförmigen Kragen aufweiset, welcher sich radial nach innen erstreckt, wobei der Kragen eine zentrale Ausnehmung umschließt. Unter „axialer Richtung“ soll vorzugsweise eine Richtung entlang der Symmetrieachse verstanden werden, vorzugsweise ist der Innenumfang an umlaufenden Kragen kleiner als der Spannumfang der Schutzhülse. Vorzugsweise ist der der Durchmesser der Ausnehmung größer als ein Umfang der Wellenaufnahme. Vorzugsweise verändert sich der Innenumfang in axialer Richtung sprunghaft. Vorzugsweise ist der umlaufende Kragen als Absatz ausgebildet. Vorzugsweise schließt die Schutzhülse in axialer Richtung mit dem Kragen ab. Vorzugsweise ist eine maximale Erstreckung des Kragens in axialer Richtung mehr als lOmal kleiner, als eine maximale Erstreckung der gesamten Schutzhülse in axialer Richtung. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft einfach eine Positionierung der Schutzhülse in axialer Richtung erreicht werden. Ferner kann eine vorteilhaft einfache Fixierung des Magnetelements in axialer Richtung erreicht werden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die zentrale Ausnehmung eine im Wesentlichen polygonförmigen Kontur aufweist, wobei vorzugsweise die Anzahl der Ecken n des n-Ecks der Anzahl der Perioden des periodischen Funktionsgraphen der Abschlusskante entspricht. Aus diese Weise kann eine besonders stabiles, symmetrische Schutzhülse bereitgestellt werden. Vorzugweise sind die Ecken der polygonförmigen Kontur der Ausnehmung abgerundet, insbesondere im Wesentlichen als Kreissegmente ausgebildet. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Ecken der polygonförmigen Kontur der Ausnehmung im Bereich der Mitte nabschnitte angeordnet, insbesondere zentriert angeordnet. Zeichnungen

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des ... abgebildel/dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektromagnetischen Maschine,

Figur 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Rotorvorrichtung,

Figur 3 eine schematische, perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Rotorvorrichtung,

Figur 4 einen Teil eines abgespannten Umfanges einer Schutzhülse

Figur 5 eine vergrößerte Darstellung eines Radialschnittansicht durch die Abschlusskante

Figur 6 eine schematische Darstellung eines Verfahrens Beschreibung

In den verschiedenen Ausführungsvarianten erhalten gleiche Teile die gleichen Bezugszahlen.

Figur 1 zeigt eine rotierende elektromagnetische Maschine 12. Die elektromagnetische Maschine 12 ist beispielsweise als Elektromotor ausgebildet. Die elektromagnetische Maschine 12 umfasst einen Rotor 10. Vorzugsweise umfasst die elektromagnetische Maschine 12 einen Stator 42. Vorzugsweise ist der Rotor 10 innerhalb des Stators 42 angeordnet. Vorzugsweise umfasst die elektromagnetische Maschine 12 zumindest eine gedachte Drehachse 48. Vorzugsweise ist der Rotor 10 um die gedachte Drehachse 48 drehbar gelagert angeordnet. Vorzugsweise umfasst die elektromagnetische Maschine 12 eine mechanische Welle und/oder einen Exzenter, hier nicht gezeigt, welche/r drehfest mit der Rotorvorrichtung 10 verbunden sind/ist. Vorzugsweise umfasst die elektromagnetische Maschine 12 zumindest ein schaltbares Magnetelement 44a. Vorzugsweise umfasst die elektromagnetische Maschine 12 eine Mehrzahl an Wicklungen, die hier nicht alle mit Bezugszeichen versehen sind. Vorzugsweise sind die Wicklungen 44a an dem Stator 42 angeordnet. Vorzugsweise umfasst die elektromagnetische Maschine 12 eine Steuereinheit 46 zu einer Steuerung oder Regelung Wicklungen 44a. Figur 1 zeigt beispielhaft eine den elektrischen Antrieb einer Flüssigkeitspumpe. Eine solche Flüssigkeitspumpe 12 kann beispielsweise als Wasserpumpeneinrichtung in einem Kühlkreislauf eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden. Als Zusatzwasserpumpe kann die Flüssigkeitspumpe 12 weiterhin zur Kühlung einer Ladeluft, einer Batterie eines Steuergerätes oder anderer Komponenten des Kraftfahrzeugs dienen.

Figur 2 zeigt einen Rotor 10 für die elektromagnetische Maschine 12 in einer Darstellung vor dem Aufschieben der Schutzhülse 30.

Der Rotor 10 umfasst zumindest eine Funktionseinheit 14. Die Funktionseinheit 14 umfasst zumindest einen Rotorgrundkörper 16 und zumindest ein Magnetelement 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a. Vorzugsweise umfasst die Funktionseinheit 14 eine gerade Mehrzahl an Magnetelementen, hier beispielhaft sechs Magnetelemente 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a. Anwendungsabhängig kann die Funktionseinheit 14 auch mehr oder weniger Magnetelemente aufweisen. Das zumindest eine Magnetelement 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a ist an dem Rotorgrundkörper 16 angeordnet. Vorzugsweise umfasst der Rotorgrundkörper 16 für jedes Magnetelement 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a eine Magnetaufnahme. Vorzugsweise wird die Magnetaufnahme entlang eines Umfangs des Rotorgrundkörpers 16 durch je ein Steg 50a, 52a begrenzt. Der in Figur 2 dargestellte Rotorgrundkörper 16 ist aus Lamellen 80 aufgebaut. Die Lamellen 80 sind üblicherweise aus Blechen gefertigt und werden beispielsweise durch Stanzpaketieren miteinander verbunden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen solchen Rotor 10 mit Blechlamellen 80 beschränkt. Vielmehr ist es auch denkbar, dass der Rotorgrundkörper 16 des Rotors 10 aus einem Vollkörper hergestellt sein kann.

Vorzugsweise wird die Magnetaufnahme in axialer Richtung durch je ein in radialer Richtung hervorstehendes Halteelement 54a, 56a der Decklamelle begrenzt. Vorzugsweise ist das zumindest eine Magnetelement 18a durch die Stege 50a, 52a und durch die Halteelemente 54a, 56a in axialer Richtung und in Umfangsrichtung zumindest formschlüssig und/oder kraftschlüssig fixiert. Wie in Figur 2 dargestellt ist, sind die Magnetelement 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a zur Optimierung des magnetischen Flusses und zur optimalen Zusammenwirkung mit dem den Rotor 14 umgebenden Stator 42 umlaufend symmetrisch verteilt angeordnet.

Der Rotor 10 umfasst eine die Funktionseinheit 14 in radialer Richtung begrenzende Schutzhülse 30. Die Schutzhülse 30 ist zu einer Sicherung des Magnetelements 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a an dem Rotorgrundkörper 16 vorgesehen. Vorzugsweise fixiert die Schutzhülse 30 das Magnetelement 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a in radialer Richtung. Vorzugsweise ist eine maximale Erstreckung der Schutzhülse 30 in axialer Richtung zumindest im Wesentlichen gleich wie eine maximale Erstreckung in axialer Richtung der Funktionseinheit 14.

Vorzugsweise ist die Funktionseinheit 14 bezüglich einer gedachten Symmetrieachse zumindest im Wesentlichen drehsymmetrisch ausgebildet, hier beispielhaft unter einem Winkel von 60°. Vorzugsweise ist die Symmetrieachse der Funktionseinheit 14 in einem in dem Stator 42 angeordneten Zustand der Rotorvorrichtung 10 an der Drehachse 48 der elektromagnetischen Maschine 12 ausgerichtet, bevorzugt identisch mit der Drehachse 48 angeordnet. Vorzugsweise umfasst der Rotorgrundkörper 16 zumindest eine

Wellenaufnahme 49a. Vorzugsweise ist die Wellenaufnahme 49a bezüglich der Symmetrieachse zentrisch angeordnet. Vorzugsweise ist die Schutzhülse 30 bezüglich einer gedachten Symmetrieachse zumindest im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet. Vorzugsweise ist die Symmetrieachse der Schutzhülse 30 in einem an der Funktionseinheit 14 montierten Zustand der

Schutzhülse 30 an der Symmetrieachse der Funktionseinheit 14 ausgerichtet, bevorzugt identisch mit der Symmetrieachse der Funktionseinheit 14 angeordnet. Die Funktionseinheit 14 weist bezüglich der Schutzhülse 30 eine

Übermaßpassung. Ein an der Funktionseinheit 14 anliegender Innenumfang der Schutzhülse 30 ist größer ist als ein Spannumfang der Funktionseinheit 14. Vorzugsweise ist eine maximale Entfernung eines Punkts der Funktionseinheit 14 von der Symmetrieachse der Funktionseinheit 14 in radialer Richtung größer als eine maximale Entfernung des Innenumfangs von der Symmetrieachse der

Schutzhülse 30 in radialer Richtung. Vorzugsweise gibt die Übermaßpassung eine Differenz zwischen der maximalen Entfernung eines Punkts der Funktionseinheit 14 von der Symmetrieachse der Funktionseinheit 14 in radialer Richtung und einer maximalen Entfernung des Innenumfangs von der Symmetrieachse der Schutzhülse 30 in radialer Richtung an. Vorzugsweise ist die Schutzhülse 30 auf die Funktionseinheit 14 aufgepresst. Die Schutzhülse 30 weist in axialer Richtung zumindest eine Querschnittsverengung auf. Diese Querschnittsverjüngung ist als umlaufender Kragen 36 an einer Stirnseite der Schutzhülse 30 ausgebildet. Die Magnetelemente 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a sind vorzugsweise als Außenmagnete ausgebildet und an einer Oberfläche des Rotorgrundkörpers 16 angeordnet.

Die Schutzhülse 30 weist an einer dem Kragen 36 abgewandten, weiteren Stirnseite eine axiale Abschlusskante 60 auf. Die axiale Abschlusskante 60 begrenzt die Schutzhülse 30 in Axialrichtung. Die axiale Abschlusskante 60 ist vorzugsweise der freie Rand der Schutzhülse 30. Die Abschlusskante 60 erstreckt sich vorzugweise über den gesamten Umfang der Schutzhülse 30. Während der Schutzhülsenmontage 76a wird die Schutzhülse 30 auf der Funktionseinheit 14 mit der axialen Abschlusskante 60 voran aufgeschoben.

Die Kontur der axialen Abschlusskante 60 ist in Umfangsrichtung wellig ausgebildet. Die Abschlusskante 60 ist nicht plan ausgebildet, sondern weicht von der Umfangsrichtung als Planfläche wiederholt ab. Die Welligkeit ist dabei derart ausgebildet, dass sie von einer fertigungsbedingten, ungerichteten Welligkeit deutlich abweicht, insbesondere um einen Faktor 10, vorzugsweise einen Faktor 100, besonders vorzugsweise einen Faktor 1000 größer ausgebildet ist.

Die Abschlusskante 60 weist Talabschnitte 61a, 63a, 65a, 67a, 69a, 71a und Mittenabschnitte 62a, 64a, 66a, 68a, 70a, 72a auf. Vorzugsweise sind die Mittenabschnitte 62a, 64a, 66a, 68a, 70a, 72a im Bereich der Stege 50a, 52a des Rotorgrundkörpers 16 angeordnet. Zwischen zwei Mitte nabschnitten 62a, 64a, 66a, 68a, 70a, 72a ist vorzugsweise jeweils ein Talabschnitt 61a, 63a, 65a, 67a, 69a, 71a angeordnet. Mittenabschnitte 62a, 64a, 66a, 68a, 70a, 72a und Talabschnitte 61a, 63a, 65a, 67a, 69a, 71a wechseln sich vorzugsweise umlaufend ab. Die Talabschnitte 61a, 63a, 65a, 67a, 69a, 71a sind vorzugsweise jeweils im Bereich der Magnetelemente 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a angeordnet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht die Anzahl der Talabschnitte 61a, 63a, 65a, 67a, 69a, 71a der Anzahl an Magnetelementen 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a. Vorzugsweise entspricht die Breite der Talabschnitte in 61a, 63a, 65a, 67a, 69a, 71a Umfangsrichtung im Wesentlichen der Breite der Magnetelemente 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a in Umfangsrichtung. Besonders vorzugsweise weist die Funktionseinheit 14 eine gerade Anzahl an Magnetelementen 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a auf. Vorzugsweise weist die Funktionseinheit 14 genau sechs Magnetelemente auf.

Vorzugsweise folgt die Kontur der Abschlusskante 60 der Schutzhülse 30 im Wesentlichen einem periodischen Funktionsgraphen. Der Funktionsgraph weist eine Mehrzahl an Perioden auf. Vorzugsweise entspricht die Anzahl der Perioden der Anzahl an Magnetelementen Magnetelement 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a. Eine Periode weist dabei vorzugweise einen Talabschnitt 61a, 63a, 65a, 67a, 69a, 71a und einen Mittenabschnitt 62a, 64a, 66a, 68a, 70a, 72a auf.

In Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors vor dem Aufschieben der Schutzhülse 30 dargestellt. Die Funktionseinheit 14 weist vorzugweise eine Mehrzahl an, vorzugsweise gleichmäßig am Umfang des Rotorgrundkörpers 16 verteilten Magnetelementen auf. Die Anzahl der Magnetelemente entspricht vorzugweise der Anzahl der Perioden des periodischen Funktionsgraphen. Die Schutzhülse 30 weist vorzugweise eine im Wesentlichen hohlzylinderförmige Form auf. Die Schutzhülse weist jeweils zwei Stirnseiten auf. An einer der Stirnseiten ist ein ringförmiger Kragen 36 ausgebildet. Vorzugweise erstreckt sich der Kragen 36 im Wesentlichen in Radialrichtung. Der Kragen ist vorzugweise im Wesentlichen senkrecht zur Mantelfläche der Schutzhülse 30 ausgerichtet. Der Kragen 30 weist eine zentrale Ausnehmung 130 auf. Vorzugweise weist die Ausnehmung 130 eine polygonale Kontur auf. Vorzugweise ist die Ausnehmung symmetrisch zur Rotationsachse 48 der elektrischen Maschine 10 ausgebildet. Vorzugweise entspricht die Anzahl der Eckpunkte n des n-Ecks der Ausnehmung 130 der Anzahl an Perioden des periodischen Funktionsgraphen der Abschlusskante 60. Vorzugweise ist die Ausnehmung 130 als Hexagon ausgebildet. Vorzugweise sind die Ecken 131a, 132a, 133a, 134a, 135a, 136a der polygonförmigen Kontur der Ausnehmung 130abgerundet, insbesondere im Wesentlichen als Kreissegmente ausgebildet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführunsform der Erfindung sind die Ecken 131a, 132a, 133a, 134a, 135a, 136a der polygonförmigen Kontur der Ausnehmung 130 im Bereich der Mitte nabschnitte 62a, 64a, 66a, 68a, 70a, 72a angeordnet. Wie in Figur 3 deutlich zu erkennen ist, wird die Schutzhülse 30 über die jeweils in Axialrichtung hervorstehenden Mittenabschnitte62a, 64a, 66a, 68a, 70a, 72a im Bereich der Zwischenräume zwischen den Magnetelementen 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a zentriert. Zu diesem Zweck sind vorzugweise die Stege 50a, 52a des Rotorgrundkörpers 16 in Radialrichtung derart dimensioniert, dass sie jeweils in Radialrichtung über die Magnetelemente 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a hinausstehen. Im Bereich der Anlage der Magnetelemente 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a an den jeweiligen Stegen 50a, 52a weist somit der Steg 50a, 52a gegenüber dem Magnetelement 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a jeweils einen radialen Vorsprung 150 auf. Der Vorsprung 150 ist derart dimensioniert, dass bei einem Anschnäbeln und Zentrieren der jeweiligen Mittenabschnitte 62a,

64a, 66a, 68a, 70a, 72a im Bereich der Stege 50a, 52a die Schutzhülse 30 nicht unmittelbar am Randbereich 200a, 202 a der Magnetelemente 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a kontaktiert.

In Figur 4 ist der abgespannte Umfang 90 der Schutzhülse 30 beispielhaft über einen Winkel von 60° dargestellt. Selbstverständlich ist die abgespannte Läge nicht auf 60° beschränkt, sondern errechnet sich in Abhängigkeit der Anzahl der Magnetelemente 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a entsprechend. Wie in Figur 4 deutlich zu erkennen ist, weist der abgespannte Umfangsteil 90 einen zentralen Talabschnitt 61a, 63a, 65a, 67a, 69a, 71a auf. An den Talabschnitt 61a, 63a, 65a, 67a, 69a, 71a schließt sich vorzugweise jeweils ein (hier nur teilweise dargestellter) Mittenabschnitt 62a, 64a, 66a, 68a, 70a, 72an. Der Mittenabschnitt 62a, 64a, 66a, 68a, 70a, 72weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einen im Wesentlichen linearen Verlauf auf. Vorzugsweise folgt der Mittenabschnitt 62a, 64a, 66a, 68a, 70a, 72 jeweils der Umfangsrichtung.

Der Talabschnitt 61a, 63a, 65a, 67a, 69a, 71a ist vorzugweise im Wesentlichen als Dreiecksfunktion ausgebildet. Die Kontur der Außenkante 60 der Schutzhülse 30 weicht somit um den Winkel a von der Umfangsrichtung ab. Vorzugweise liegt der Winkel a zwischen 5° und 25°, insbesondere zwischen 10° und 15°, besonders vorzugsweise näherungsweise 12°. Der Talabschnitt 61a, 63a, 65a, 67a, 69a, 71a weist ein erstes Talsegment 101a, 102a, 103a, 104a, 105a, 106a und ein zweites Talsegment 107a, 108a, 109a, 110a, lila, 112a auf. Die Talsegmente 101a, 102a, 103a, 104a, 105a, 106a, 107a, 108a, 109a, 110a, lila, 112a weisen jeweils inverse Steigungen a zur Umfangsrichtung auf. Die Talsegmente 101a, 102a, 103a, 104a, 105a, 106a, 107a, 108a, 109a, 110a, lila, 112a sind als Schenkel eines Dreiecks ausgebildet. Vorzugsweise ist die Spitze des Dreiecks, der Übergangsbereich 91a, 92a, 93a, 94a, 95a, 96a abgerundet ausgebildet. Der Übergangsbereich 91a, 92a, 93a, 94a, 95a, 96a ist vorzugweise mittig zwischen den Talsegementen 101a, 102a, 103a, 104a, 105a, 106a, 107a, 108a, 109a, 110a, lila, 112a angeordnet. Der Übergangsbereich 91a, 92a, 93a, 94a, 95a, 96a befindet sich im montierten Zustand auf einer gemeinsamen gedachten Linie mit der Symmetrieachse der Magnetelemente 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a. Vorzugsweise ist der Übergangsbereich 91a, 92a, 93a, 94a, 95a, 96a kreissegmentförmig mit einem Radius R2 ausgebildet. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind alle weiteren Übergangsbereiche 120a, 121a zwischen jeweils einem Talabschnitt 61a, 63a, 65a, 67a, 69a, 71a und einem angrenzenden Mittenabschnitt 62a, 64a, 66a, 68a, 70a, 72 abgerundet, insbesondere im Wesentlichen als Kreissegment mit einem Radius RI ausgebildet. Durch die abgerundeten ersten Übergangsbereiche 120a, 121a und weiteren Übergangsbereiche 91a, 92a, 93a, 94a, 95a, 96a können Kraftspitzen beim Aufschieben der Schutzhülse 30 vorteilhaft minimiert werden.

Figur 5 zeigt einen Radialschnitt durch die axiale Abschlusskante 60. Vorzugweise ist die axiale Abschlusskante 60 zusätzlich an ihrem distalen Ende radial derart nach außen gebogen, dass das Einführen der Schutzhülse 30 vereinfacht wird. Die Abschlusskante 60 schließt dabei vorzugsweise mit der Axialrichtung einen spitzen Winkel ß ein. Vorzugweise liegt der Winkel ß zwischen 10° und 30°, besonders vorzugsweise zwischen 15° und 25°, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 20°. Die Ausstülpung der axialen Abschlusskante 60 in Radialrichtung erstreckt sich vorzugweise über den gesamten Umfang.

Figur 6 zeigt ein Verfahren 170a zur Montage des Rotors 10. Das Verfahren 170a umfasst einen Herstellungsschritt 172a. Vorzugsweise werden in dem Herstellungsschritt 172a die Funktionseinheit 14 und die Schutzhülse 30 anwendungsabhängig ausgelegt. Vorzugsweise wird in dem Herstellungsschritt 172a eine Fertigungstoleranz des Rotorgrundkörpers 16 ermittelt.

Vorzugsweise wird in dem Herstellungsschritt 172a eine Fertigungstoleranz des Magnetelements 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a ermittelt. Vorzugsweise wird in dem Herstellungsschritt 172a eine Fertigungstoleranz der Schutzhülse 30 ermittelt. Vorzugsweise werden in dem Herstellungsschritt 172a die ermittelten Fertigungstoleranzen verkettet. Vorzugsweise wird in dem Herstellungsschritt 172a die Toleranzbreite und/oder zumindest das Maximum der Übermaßpassung berechnet. Vorzugsweise wird in Abhängigkeit von der Toleranzbreite und/oder zumindest in Abhängigkeit von dem Maximum der Polabhebungsradius für das Magnetelement 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a ermittelt. Optional wird die Fertigungstoleranz des Magnetelements 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a mit dem ermittelten Polabhebungsradius erneut bestimmt und iterativ verfeinert. Vorzugsweise wird in dem Herstellungsschritt 172a das Magnetelement 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a mit dem ermittelten Polabhebungsradius hergestellt.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren 170a eine Funktionseinheitsmontage 174a. Vorzugsweise wird in der Funktionseinheitsmontage 174a das Magnetelement 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a an dem Rotorgrundkörper 16, besonders bevorzugt in der Magnetaufnahme, angeordnet. Vorzugsweise kompensiert eine magnetische Kraft zwischen dem Magnetelement 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a und dem Drehkörper 16a zumindest eine auf das Magnetelement 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a wirkende Gravitationskraft. Optional wird in der Funktionseinheitsmontage 174a das Magnetelement 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a mit dem Rotorgrundkörper 16 verklebt. Vorzugsweise werden mehrere Magnetelemente 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a an dem Rotorgrundkörper 16 angeordnet. Vorzugsweise werden die Magnetelemente 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a in Umfangsrichtung des Rotorgrundkörper 16 gleichmäßig angeordnet, so dass die Funktionseinheit 14 zumindest im Wesentlichen drehsymmetrisch ausgebildet wird. Es ist denkbar, dass die Funktionseinheitsmontage 174a eine Unwuchtkompensierung umfasst, bei welcher zusätzliche Masseelemente an dem Drehkörper 16 angeordnet werden, um eine Unwucht zu kompensieren.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren 170a eine Schutzhülsenmontage 176a. Vorzugsweise wird in der Schutzhülsenmontage 176a die Schutzhülse 30 mit ihrer Symmetrieachse an der Symmetrieachse der Funktionseinheit 14 ausgerichtet. Vorzugsweise wird in der Schutzhülsenmontage 176a die Schutzhülse 30 entlang ihrer Symmetrieachse auf die Funktionseinheit 14 aufgepresst. Beim Einpressen der Schutzhülse 30 erfolgt die Zentrierung am Lamellenpaket. Die Mittenabschnitte 62a, 64a, 66a, 68a, 70a, 72a der Schutzhülse 30 kontaktieren somit bei der Zentrierung unmittelbar das Lamellenpaket des Rotorgrundkörpers 16 ohne an den Magnetelementen 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a anzuliegen. Nach der Zentrierung der Schutzhülse 30 über die Mittenabschnitte62a, 64a, 66a, 68a, 70a, 72a zwischen den Magnetelementen 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a wird die Schutzhülse 30 über die Magnetelemente 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a geschoben. Die Bereiche der radial größten Ausdehnung der Funktionseinheit 14, nämlich die zentralen

Kammabschnitte der Magnetelemente 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a, werden beim Einpressen der Schutzhülse 30 über die Magnetelemente 18a, 20a, 22a, 24a, 26a, 28a als letztes eingeschoben, sodass der Kraftverlauf während der Schutzhülsenmontage 176a geglätteter ist. Aus diese Weise wird die radiale Verformung der Schutzhülse 30 und damit einhergehend der negative Einfluss auf den Luftspalt minimiert. Vorzugsweise wird die Funktionseinheit 14 in die Schutzhülse 30 solange eingepresst, bis sie an den umlaufenden, ringförmigen Kragen 36 stößt. Optional werden die Schutzhülse 30a und die darin eingepresste Funktionseinheit 14a mit einem Staubschutz verschlossen.