DE-102024210740-A1 - Rotor für einen Elektromotor

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor (1) für einen Elektromotor, aufweisend einen Rotorkörper (2) mit um eine zentrale Rotorachse (D) verteilt angeordneten Magnettaschen (5) mit darin eingesetzten Rotormagneten (6), wobei an beiden Stirnseiten des Rotorkörpers (2) gleichteilige Rotorendringe (7) mit axial orientierten Positionierstiften (8) angeordnet sind, welche in einen zugeordneten Freiraum (5b) der jeweiligen Magnettasche (5) eingreifen, und wobei der jeweilige Rotorendring (7) eine Anzahl an Schnapphaken (9) aufweist, welche in einer in Axialrichtung (A) verlaufenden Aussparung (4) des Rotorkörpers (2) verrasten.

Inventors

• Marco Grimm
• Andreas Hofmann
• Janis Knorr
• Philipp Meder
• Andreas Müller

Assignees

• Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241107

Claims (10)

1. Rotor (1) für einen Elektromotor, aufweisend einen Rotorkörper (2) mit einer Anzahl von um eine zentrale Rotorachse (D) verteilt angeordneten Magnettaschen (5) mit darin eingesetzten permanentmagnetischen Rotormagneten (6), - wobei an beiden Stirnseiten des Rotorkörpers (2) jeweils ein, insbesondere gleichteiliger, Rotorendring (7) angeordnet ist, - wobei der jeweilige Rotorendring (7) eine der Anzahl der Magnettaschen (5) entsprechende Anzahl von in Axialrichtung (A) orientierten Positionierstiften (8) aufweist, welche in einen zugeordneten Freiraum (5b) der jeweiligen Magnettasche (5) eingreifen und den darin eingesetzten Rotormagnet (6) in Radialrichtung (R) klemmend fixieren, und - wobei der jeweilige Rotorendring (7) eine Anzahl an Schnapphaken (9) aufweist, welche in eine in Axialrichtung (A) verlaufende Aussparung (4) des Rotorkörpers (2) eingreifen und mit einer Rastkontur (10) verrasten.
2. Rotor (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , - dass der jeweilige Rotorendring (7) die den Rotorkörper (2) stirnseitige weniger als 50%, vorzugsweise weniger als (30 ± 10) %, und mehr als (10 ± 5) % ab- oder überdeckt, und/oder - dass das Verhältnis zwischen dem Innendurchmesser (d 1 ) und dem Außendurchmesser (d a ) des jeweiligen Rotorendrings (7) größer als 0,5, vorzugsweise größer als (0,7 ± 0,15), besonders bevorzugt (0,9 ± 0,05) ist.
3. Rotor (1) nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass an den jeweiligen Rotorendring (7) außenseitig eine Anzahl von in Radialrichtung (R) orientierte Abdecklaschen (11) angeformt sind.
4. Rotor (1) nach einem Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass die Abdecklaschen (11) die in den Magnettaschen (5) einsitzenden Rotormagnete (6) in Radialrichtung (R) lediglich teilweise, vorzugsweise zu weniger als 50%, ab- oder überdecken.
5. Rotor (1) nach Anspruch 3 oder 4 , dadurch gekennzeichnet , dass die Abdecklaschen (11) in Umfangsrichtung (U) des Rotorkörpers (2) zwischen benachbarten Schnapphaken (9) angeordnet sind.
6. Rotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet , dass die Magnettaschen (5) und die darin eigesetzten Rotormagnete (6) paarweise in V-Form angeordnet sind.
7. Rotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet , dass die Positionierstifte (8) des jeweiligen Rotorendrings (7) als Stiftpaare nebeneinander angeordnet sind, wobei die Schnapphaken (9) jeweils zischen benachbarten Stiftpaaren angeordnet sind.
8. Rotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet , dass die Schnapphaken (9) an den Innenumfang des jeweiligen Rotorendrings (2) radial nach innen versetzt angeformt sind.
9. Rotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Abdecklaschen (11) im Bereich der Positionierstifte (8) oder Stiftpaare an den Außenumfang des jeweiligen Rotorendrings (7) radial nach außen verlaufend angeformt sind.
10. Elektromotor für ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen Rotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 .

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor für einen Elektromotor, aufweisend einen Rotorkörper mit einer Anzahl von entlang einer Umfangsrichtung verteilt angeordneten Magnettaschen mit darin eingesetzten permanentmagnetischen Rotormagneten. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Elektromotor mit einem solchen Rotor. In einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Personenkraftwagen, sind typischerweise Elektromotoren in vielfältiger Weise als Antriebe für unterschiedliche Stellelemente beziehungsweise Nebenaggregate vorgesehen, die nicht direkt dem Vortrieb des Kraftfahrzeugs dienen. So werden Elektromotoren beispielsweise als Fensterheberantrieb, als Schiebedach- oder Sitzverstellantrieb, als Lenkungsantrieb (EPS, Electrical Power Steering), als Bremskraftverstärker (EBB, Electronic Brake Booster), als Kühlerlüfterantrieb oder als Getriebeaktuator eingesetzt. Ein solcher Elektromotor, der typischerweise als bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC) ausgestaltet ist, weist als Energiewandler elektrischer in mechanische Energie prinzipiell einen feststehenden (stationären) Stator mit einer elektrischen Stator- oder Drehfeldwicklung mit einer Anzahl von (Motor-)Phasen auf. Zudem weist der Elektromotor einen an einer Rotorwelle dreh- oder wellenfest befestigten Rotor mit mehreren Permanentmagneten auf. Die Rotorwelle ist mittels eines oder mehrerer Lager drehbar um eine Rotorachse gelagert. Als dreiphasige Drehstrommaschine weist der Stator beziehungsweise dessen Drehfeldwicklung drei Phasen und damit zumindest drei Phasenwicklungen auf, welche jeweils phasenversetzt mit einem elektrischen Strom beaufschlagt werden, um ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen, in dem der auch als Läufer bezeichnete Rotor um dessen Achse dreht (rotiert). Der Rotor weist in der Regel ein, insbesondere zylindrisches, stanzpaketiertes, Blechpaket als zentrales Rotorpaket beziehungsweise als Rotorgrundkörper (Rotorkörper) auf. Der nachfolgend als Rotorkörper bezeichnete Rotorgrundkörper ist beispielsweise wellenfest mit der Rotor- oder Motorwelle des Elektromotors gefügt. Der Rotorkörper weist beispielsweise Aufnahmen oder Aussparungen als sogenannte Magnettaschen auf, in welchen die Permanentmagnete (Rotormagnete) angeordnet sind. Ein Elektromotor mit einem solchen Rotorkörper wird auch als ein Einbettungs-Permanentmagnet-Motor (engl.: Interior Permanent Magnet Motor, IPM-Motor) bezeichnet. Derartige IPM-Motoren nutzen zusätzlich zum magnetischen Drehmoment auch die Reluktanz durch den magnetischen Widerstand, indem die Permanentmagneten in den Rotorgrundkörper eingebettet sind. IPM-Motoren weisen daher in der Regel ein höheres Drehmoment und einen höheren Wirkungsgrad als ein sogenannter Surface-Mounted Permanent Magnet Motor (SPM-Motor) mit Rotormagneten an der Außenfläche des Rotors auf. Dadurch sind eine besonders hohe Drehmoment- und Leistungsdichte sowie eine geringe Baugröße und somit niedrige Herstellungskosten realisierbar. Aus der DE 10 2022 203 959 A1 ist ein Rotor für einen Elektromotor bekannt, wobei der Rotor einen als Blechpaket (Rotorpaket) ausgeführten Rotorkörper mit einer Anzahl von entlang einer Tangentialrichtung verteilt angeordneten Aussparungen als Magnettaschen bekannt, in denen jeweils ein permanentmagnetischer Rotormagnet eingesetzt ist. An beiden Stirnseiten des Rotorpakets ist ein scheibenförmiger beziehungsweise ringförmiger Rotordeckel als Rotorendscheibe angeordnet. Diese weist eine der Anzahl der Aussparungen entsprechende Anzahl von Haltefortsätzen oder Pins auf, welche axial emporstehend an die Rotorendscheibe angeformt sind und in zugeordnete Aussparungen eingreifen, um den jeweiligen Rotormagnet in der Aussparung klemmend zu fixiert. Mittels der Rotorendscheiben, deren in einen Freiraum zwischen dem jeweiligen (Rotor-)Magnete und dem Rotorpaket eingreifen, werden die Magnete in den Magnettaschen radial gespannt. Um die Rotorendscheiben in axialer Richtung zu sichern, trägt eine der Rotorendscheiben zusätzliche Pins, die durch das gesamte Rotorpaket und die andere Rotorendscheibe geführt werden. In einem zusätzlichen Prozessschritt, dem sogenannten Heißluftnieten oder Hot Air Riveting, wird der überstehende Pin aufgeschmolzen und verdrückt, sodass die beiden Rotorendscheiben formschlüssig zusammenhalten und den Magneten in axialer Richtung umgeben. Bei dem bekannten Konzept sind daher zwei verschiedene Rotorendscheiben erforderlich. Aufgrund der durch das Rotorpaket und die eine der beiden Rotorendscheiben greifenden Pins ist dieses Konzept an eine durch die Länge dieser Pins vorgegebene Aktivteillänge gebunden. Eine Änderung der Aktivteillänge erfordert demnach eine entsprechende Konzeptänderung und demzufolge auch eine Werkzeugänderung. Mit diesem Konzept ist daher eine Skalierbarkeit nur mit hohem Aufwand möglich. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Rotor für einen Elektromotor anzugeben. Insbesondere soll eine geeignete Magnetpositionierung und Magnetfixierung einer Vielz