Titel : Rotor für eine Maschinenwelle einer elektrischen

Axialflussmaschine

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Maschinenwelle einer elektrischen Axialflussmaschine, wobei der Rotor eine zentrale

Lagerbohrung für die Maschinenwelle aufweist und mehrere

Permanentmagnete kreisförmig um die Lagerbohrung bzw. die

Maschinenwelle herum angeordnet sind, die sich jeweils durch eine Öffnung in dem Rotor erstrecken und jeweils in dem Rotor gegen axiale und radiale Verschiebung gehalten sind.

Eine elektrische Axialflussmaschine, die z.B. ein

Scheibenläufermotorsein kann, ist beispielsweise in der EP 1 203 436 B2 beschrieben. Damit deren Rotor möglichst masse- und

trägheitsarm, aber trotzdem stabil und auch für höhere Drehzahlen geeignet ist, sind die Permanentmagnete jeweils formschlüssig mit dem faser- oder gewebearmierten Kunststoff verbunden und die Maschinenwelle ist mittels zweier Flansche dieser Maschinenwelle allein durch den Kunststoff stabil mit dem Rotor verbunden. Der Kunststoff bildet dabei zusammen mit dem Permanentmagneten und der

Maschinenwelle eine formstabile Einheit.

Die GB 2 456 067 A beschreibt einen Rotor für eine elektrische

Maschine in Axialflussbauweise, der mehrere Dauermagnete aufweist, die an dem Rotor befestigt sind. Dabei erstreckt sich jeder der

Dauermagnete ebenfalls durch eine Öffnung, wobei das Material des Rotors derart an den Magneten anliegt, dass die Magnete im

Wesentlichen in Umfangsrichtung bezogen auf die Rotationsachse des Rotors und im Wesentlichen axial in zumindest eine Axialrichtung ausgerichtet sind. Der zuvor beschriebene Rotor hat jedoch den Nachteil, dass dessen Herstellung relativ aufwändig und kostenintensiv ist, da u.a. sehr viele Bearbeitungsvorgänge an den einzelnen Teilen erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotor der

angegebenen Gattung zu schaffen, der einerseits in seiner Herstellung relativ einfach und somit kostengünstig ist, und der andererseits sehr einfach und schnell zusammengesetzt und montiert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Rotor mit den Kennzeichnungsmerkmalen des Schutzanspruchs 1, 2 und 3 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den

Unteransprüchen gekennzeichnet.

Der erfindungsgemäße Rotor besteht bei einer ersten Ausführungsform aus zwei gleichen, wechselseitig zueinander angeordneten und miteinander verbundenen Scheiben, wobei jede Scheibe einerseits eine ebene Seite und andererseits auf dieser gegenüberliegenden Seite eine Struktur aufweist, die aus einer Mehrzahl von gleichmäßig verteilten Vertiefungen und einer Mehrzahl von gleichmäßig verteilten

Erhöhungen besteht. Die Erhöhungen jeder Scheibe greifen nach dem wechselseitigen zusammenfügen derselben in die Vertiefungen der jeweils anderen Scheibe formschlüssig ein, und die ebenen Seiten der Scheiben bilden die Außenseiten des Rotors. Die Öffnungen für die Permanentmagnete weisen jeweils auf ihrer zu den ebenen Seiten der Scheiben bzw. Außenseiten des Rotors gerichteten Seite einen zurückspringenden umlaufenden Rand auf, an dem sich der jeweilige Permanentmagnet in axialer Richtung abstützt. Der umlaufende Rand an den Öffnungen ermöglicht bei der Montage des Rotors, dass die Permanentmagnete in die Öffnung der ersten Scheibe formschlüssig eingelegt werden können und darin gegen Herausfallen und

Verschieben gehalten sind. Nach der Bestückung der ersten Scheibe mit sämtlichen Permanentmagneten wird die zweite Scheibe auf die erste Scheibe aufgelegt und in dieser durch die Vertiefungen und Erhöhungen zentriert.

Bei einer zweiten Ausführungsform des Rotors ist ergänzend zu der ersten Ausführungsform zwischen den beiden Scheiben ein Ring eingesetzt, der sich von dem äußeren Umfangsrand der Scheiben bzw. des Rotors bis zu den äußeren umfangskanten der Öffnungen erstreckt, wobei in diesem Bereich die Vertiefungen die Anlageflächen für den Ring bilden, auf denen sich der Ring an den Scheiben abstützt. Der zusätzliche Ring sorgt dafür, dass höhere Fliehkräfte beherrscht werden können.

Auch bei einer dritten Ausführungsform des Rotors ist zwischen den beiden Scheiben ein Ring eingesetzt. Hierbei besteht der Rotor ebenfalls aus zwei gleichen, wechselseitig zueinander angeordneten und miteinander verbundenen, jedoch sternförmig ausgebildeten Scheiben. Jede Scheibe weist auch hier einerseits eine ebene Seite und andererseits auf dieser gegenüberliegenden Seite eine Struktur auf, die aus einer Mehrzahl von gleichmäßig verteilten Vertiefungen und einer Mehrzahl von gleichmäßig verteilten Erhöhungen besteht. Der Ring weist ebenfalls eine Mehrzahl von Vertiefungen auf und erstreckt sich von dem äußeren Umfangsrand der Scheiben bzw. des Rotors bis zu den Öffnungen. Dabei bildet die umlaufende Innenkante des Ringes die äußeren Umfangskanten der Öffnungen. Die Erhöhungen jeder Scheibe greifen auch hier nach dem wechselseitigen Zusammenfügen derselben in die Vertiefungen der jeweils anderen Scheibe

formschlüssig ein. Die ebenen Seiten der Scheiben bilden hier jedoch gemeinsam mit den Außenseiten des Ringes jeweils eine Ebene und die Außenseiten des Rotors, wobei in den Vertiefungen des Ringes sich die im Bereich des äußeren Umfanges der Scheiben vorgesehenen

Vertiefungen derselben abstützen. Wie bei den beiden ersten

Ausführungsformen weisen die Öffnungen für die Permanentmagnete jeweils auf ihrer zu den ebenen Seiten der Scheiben bzw. Außenseiten des Rotors gerichteten Seite einen zurückspringenden umlaufenden Rand auf, an dem sich der jeweilige Permanentmagnet in axialer Richtung abstützt. Mit dieser Ausführungsform des Rotors lassen sich höhere Fliehkräfte noch besser beherrschen. Die Scheiben bestehen jeweils aus einem leitenden Material oder einem Isoliermaterial, das vorzugsweise ein glasfaserverstärkter Kunststoff ist. Zur relativ einfachen Herstellung der Scheiben können dieselben vorzugsweise jeweils ein Pressteil sein, an dem nach deren Fertigung keinerlei mechanische Bearbeitung notwendig ist. Die Öffnungen für die Permanentmagnete sind

kreisringabschnittsförmig ausgebildet, wobei jeweils zwischen zwei Öffnungen ein Steg gebildet ist.

Mindestens in jedem zweiten Steg auf der die Struktur aufweisenden Seite der Scheiben kann mindestens ein radial verlaufendes

magnetisierbares Material eingesetzt sein, das zur Verbesserung des Anlaufs bzw. Optimierung der Motoreigenschaften beiträgt.

Die umlaufenden Kanten der Permanentmagnete können eine Fase aufweisen, wobei der umlaufende Rand der Öffnungen zu der ebenen Seite jeder Scheibe hin entsprechend abgeschrägt ist. Dadurch bilden die Außenseiten der Permanentmagnete mit den ebenen Seiten der Scheiben bzw. den Außenseiten des Rotors eine Ebene.

An den seitlichen Kanten der Öffnungen für die Permanentmagnete können axial verlaufende Federn einstückig angeformt sein, die in entsprechende Nuten der seitlichen Kanten der Permanentmagnete eingreifen, wodurch ebenfalls höhere Fliehkräfte beherrscht werden.

Vorzugsweise sind die Scheiben miteinander verklebt, wobei diese aber auch miteinander vernietet oder verschraubt sein können .

Nachfolgend werden anhand der Zeichnung bevorzugte

Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Rotoren näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 perspektivisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines gesprengt dargestellten Rotors,

Fig.2 ein zweites Ausführungsbeispiel des Rotors in gesprengt

perspektivischer Darstellung und Fig. 3 perspektivisch ein drittes Ausführungsbeispiel des Rotors in Sprengdarstellung

Die in Fig. 1 bis 3 gesprengt dargestellten scheibenförmigen Rotoren 1 sind für eine Maschinenwelle einer Axialflussmaschine (nicht

dargestellt), wie beispielsweise ein Scheibenläufermotor, vorgesehen und sind im montierten Zustand mit der Maschinenwelle der

Axialflussmaschine fest verbunden. Dazu, weisen die Rotoren 1 jeweils eine zentrale Lagerbohrung 2 auf , mit der diese auf der

Maschinenwelle ggf. unter Zuhilfenahme von gesonderten

Befestigungsmitteln montiert wird. Die Rotoren 1 weisen ferner mehrere Permanentmagnete 3 auf, die kreisförmig um die Lagerbohrung 2 bzw. die Maschinenwelle herum angeordnet sind und sich jeweils durch eine Öffnung 4 in den Rotoren 1 erstrecken. Dabei sind die Permanentmagnete 3 in den Rotoren 1 gegen axiale und radiale Verschiebung gesichert. Wie in Fig. 1 bis 3 dargestellt, bestehen die Rotoren 1 aus zwei gleichen, wechselseitig zueinander angeordneten Scheiben 5 aus einem nichtleitenden Material, wie z.B. glasfaserverstärkter Kunststoff, die vorzugsweise in einem Pressverfahren hergestellt werden. Die Scheiben 5 weisen jeweils einerseits eine ebene Seite 6 und

andererseits auf dieser gegenüberliegenden Seite 7 eine Struktur 8 auf, wobei die Struktur 8 aus einer Mehrzahl von gleichmäßig verteilten Vertiefungen 9 und einer Mehrzahl von gleichmäßig verteilten Erhöhungen 10 gebildet wird.

Nach dem Bestücken der Öffnungen 4 einer ersten Scheibe 5 mit Permanentmagneten 3 wird bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 die zweite Scheibe 5 wechselseitig auf die erste Scheibe 5 aufgesetzt. D.h. die Strukturen 8 der beiden Scheiben 5 liegen sich gegenüber und die Erhöhungen 10 jeder Scheibe 5 greifen in die Vertiefungen 9 der jeweils anderen Scheibe 5 ein. Zur Verbindung der beiden Scheiben 5 miteinander können diese beispielsweise miteinander verklebt, vernietet oder auch verschraubt sein. Die ebenen Seiten 6 bilden nach dem Verbinden der beiden Scheiben 5 die Außenseiten 11 der Rotoren 1.

Zur axialen Abstützung der Permanentmagnete 3 in den Öffnungen 4 weisen die Öffnungen 4 jeweils auf ihrer zu den ebenen Seiten 6 der Scheiben 5 bzw. zu den Außenseiten 11 der Rotoren 1 gerichteten Seite einen zurückspringenden umlaufenden Rand 12 auf , an dem sich der jeweilige Permanentmagnet 3 in axialer Richtung abstützt bzw. zwischen denen der Permanentmagnet 3 eingespannt ist. Die umlaufenden Kanten der Permanentmagnete 3 können mit einer Fase versehen sein (nicht dargestellt), wobei dabei der umlaufende Rand 12 der Öffnungen 4 vorzugsweise zu den ebenen Seite 6 jeder Scheibe 5 hin entsprechend abgeschrägt ist. Dadurch können die Außenseiten 13 der Permanentmagnete 3 mit den ebenen Seiten 6 der Scheiben 5 bzw. den Außenseiten 11 der Rotoren I eine Ebene bilden.

Um höhere Fliehkräfte zu beherrschen, können ferner an den seitlichen Kanten 14 der Öffnungen 4 für die Permanentmagnete 3 axial verlaufende Federn 15 einstückig angeformt sein, die in entsprechend Nuten 16 der seitlichen Kanten 17 der Permanentmagnete 3 eingreifen (nur in Fig. 2 und 3 dargestellt).

Die Öffnungen 4 für die Permanentmagnete 3 sind entsprechend der Permanentmagnete 3 vorzugsweise kreisringabschnittsförmig ausgebildet, wobei jeweils zwischen zwei Öffnungen 4 ein Steg 18 gebildet ist. Zur Verbesserung des Anlaufs bzw. Optimierung der Motoreigenschaften kann mindestens in jedem zweiten Steg 18 auf der die Struktur 8 aufweisenden Seite 7 der Scheiben 5 mindestens ein radial verlaufendes magnetisierbares Material (nicht dargestellt) eingesetzt sein.

Fig. 2 zeigt, wie bereits erwähnt, ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotors 1. Hier ist entgegen dem

Ausführungsbeispiel nach Fig. L ein zusätzlicher Ring 19 zwischen den beiden Scheiben 5 eingesetzt, der sich von dem äußeren Umfangsrand 20 der Scheiben 5 bzw. des Rotors I bis zu den äußeren

Umfangskanten 27 der Öffnungen 4 erstreckt. Dabei bilden die

Anlageflächen 22 der Scheiben 5 für den Ring 19 jeweils eine Ebene mit den Vertiefungen 9 der jeweiligen Scheibe 5.

Auch bei dem in Fig. 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ist ein Ring 19 zwischen den beiden Scheiben 5 eingesetzt. Die Scheiben 5 sind entgegen der Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 und 2 hierbei jedoch im Wesentlichen sternförmig ausgebildet und der Ring 19 weist ebenfalls eine Mehrzahl von gleichmäßig verteilten Vertiefungen 23 auf, wobei sich der Ring 19 ebenfalls von dem äußeren Umfangsrand 20 der Scheiben 5 bzw. des Rotors I bis zu den äußeren

umfangskanten 21 der Öffnungen 4 erstreckt. In den Vertiefungen 23 des Ringes 19 stützen sich nach dem Zusammensetzen der einzelnen Teile 3,5,19 die im Bereich des äußeren Umfangs der Scheiben 5 vorgesehenen Vertiefungen 9 derselben ab und die ebenen Seiten 6 der Scheiben 5 bilden gemeinsam mit den Außenseiten 24 des Ringes 19 jeweils eine Ebene, die die Außenseiten 11 des Rotors 1 sind.