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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für einen Elektromotor.
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Beim Bau eines Rotors für einen Elektromotor werden die Permanentmagnetelemente so am Kern des Rotors angebracht, dass sie konzentrisch um die Motorwelle herum montiert sind. Der Rotor wird dadurch gebildet, dass eine Vielzahl von metallischen Schichten, die sich gegenseitig überlappen und einen Schichtstapel bilden, in Längsrichtung ausgerichtet werden, wobei jede Metallschicht eine Vielzahl von in Umfangsrichtung ausgerichteten Fenstern aufweist, die in gleichem Winkelabstand zueinander und zur Motorwelle angeordnet sind, wobei die Fenster zu den entsprechenden Fenstern der anderen Metallschichten des Schichtstapels ausgerichtet sind, um axiale Gehäuse festzulegen, in denen die Magnetelemente montiert und befestigt werden. Nach
DE 698 16 134 T2 erfolgt zuerst das auflegen des Schichtstapels auf einer Endkappe des Gehäuses, dann das Einsetzen eines Klebematerials in die axialen Gehäuse und anschließend das Einsetzen eines Magnetelementes in jedes axiale Gehäuse, wonach das Montieren und Befestigen einer anderen Endkappe an dem Schichtstapel, der bereits jedes Magnetelement am entsprechenden axialen Gehäuse hält, erfolgt und danach das Aushärten des Klebematerials, das jedes Magnetelement am entsprechenden axialen Gehäuse hält, erfolgt. Nachteilig ist, dass Kleber austreten kann der anschließend wieder entfernt werden muss. Dies führt zu Kleberverlusten und zur Verschmutzung des Bauteils und des Montage – Equipments.
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Die Endkappen (die auch als Deckscheiben bezeichnet werden) werden später axial verspannt. Dabei kann erneut Kleber austreten, wenn noch kein Aushärten des Klebers erfolgt ist.
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Es sind auch gattungsgemäße Rotoren bekannt, die aus mehreren Schichtstapeln zusammengesetzt sind (zum Beispiel
DE 10 2010 063 086 A1 ).
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines Rotors für einen Elektromotor, womit die Kleberverlust verhindert und Kleberaustritte und Verunreinigungen des Bauteils und des Montage – Equipments und damit notwendige Reinigungsprozesse vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des 1. Patentanspruchs gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Verfahrensgemäß erfolgt die Herstellung eines Rotors für einen Elektromotor unter Verwendung mindestens eines aus Einzellamellen zusammengesetzten Rotorsegmentes, welches außermittige und sich axial erstreckende Durchbrüche in Form von Magnetkammern aufweist, in welchen Magnete mittels eines Klebers befestigt werden, wobei erfindungsgemäß das Rotorsegment mit einer ersten Stirnseite gegen eine Anlagefläche unter Wirkung einer axialen Vorspannung gepresst wird, anschließend Kleber aus Richtung der Montageseite der Magnete in die Magnetkammern eingebracht wird und danach die Magneten in die Magnetkammern eingeführt werden. Durch die axiale Vorspannung und damit durch die zueinander verspannten Kontaktflächen ist sichergestellt, dass kein Klebstoff auf der der Montageseite gegenüber liegenden ersten Stirnseite des Rotorsegmentes austreten kann, wodurch eine saubere Montage gewährleistet ist.
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Ein Eintritt der Überschussmenge in eine ggf. darunter liegende Magnetkammer mit Magnet ist gewollt und für die Bauteilqualität von Vorteil. Ist der darunter befindliche Freiraum befüllt, wird Kleber rückwärts in die Magnetkammer geschoben, was ebenfalls zur Verbesserung der Produktqualität (Vergrößerung der Klebeflächen) beiträgt.
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Die Anlagefläche wird bevorzugt durch eine erste Deckscheibe oder durch eine zweite Stirnseite eines weiteren Rotorelementes gebildet, wobei die axiale Vorspannkraft bevorzugt durch einen Innenspanndorn, der durch das/die Rotorelement/e und die Deckscheibe führt oder Außenspannhülse, die mindestens ein Rotorsegment umschließt erzeugt wird.
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Durch die Aufnahme der Rotorsegmente auf einem Innenspanndorn wird von vornherein die zentrale Lage der Bauteile gesichert. Damit ist ein nachträgliches Entspannen, welches zu Austritten das Klebers über die Kontaktstellen führen kann und Verschieben nicht mehr erforderlich.
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Der Innenspanndorn ist durch eine Feder oder durch die axiale Eigenfederung der gespannten Werkstücke in der Lage, das Rotorsegment auf das darunter befindliche Bauteil zu ziehen, auch wenn dieses Bauteil selbst nicht auf dem Innendurchmesser gespannt werden kann.
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Der Spanndorn vollführt zur Montage eines weiteren Rotorelementes eine Hubbewegung die in etwa der Höhe des weiteren Rotorelementes entspricht, wobei die bereits montierten und mit Magneten bestückten Rotorelemente unter axialer Vorspannung gehalten werden (beispielsweise durch das Handling. Das weitere Rotorelement wird über dem Spanndorn aufgenommen und der Spanndorn gespreizt und mit einer axialen Spannkraft beaufschlagt, so dass das weitere Rotorelement mit seiner ersten Stirnseite gegen die zweite Stirnseite des darunter befindlichen Rotorelementes gepresst wird. Anschließend wird der Kleber in die Magnetkammern des weiteren Rotorelementes eingebracht wird und die Magnete in die Magnetkammern des weiteren Rotorelementes Wurden alle erforderlichen Rotorelemente montiert, werden alle Elemente in axialer Vorspannung zumindest bis zur Montage der Rotorwelle oder bis zum Aushärten des Klebers gehalten. Zur Montage der Rotorwelle ist bei Verwendung eines Innenspanndorns dieser vorher zu entspannen und zu entfernen.
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Der Kleber wird rautenartig oder als Depot in die Magnetkammern eingebracht.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht zusammenfassend in der Einbringung des Klebers und die Montage der Magnete im jeweiligen Endmontageschritt (nicht in der Vormontage der Rotorsegmente selbst) und die Nutzung eines axialen Spannkraft für die Sicherung des Dichten Zustandes, die bevorzugt durch einen Innenspanndorn oder Außenspannhülse erzeugt wird, wobei der Innenspanndorn oder die Außenspannhülse gleichzeitig die Lagesicherung gewährleistet. Dabei können die beteiligten Bauteile direkt auf ihrem Innendurchmesser oder Außendurchmesser gespannt werden als auch für die Innen- oder Außenspannung nicht geeignete Bauteile durch eine insbesondere gefederte Lagerung des Innenspanndornes oder der Außenspannhülse.
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In einem mehrstufigen Montageprozess werden die Rotorsegmente zuerst mit einem benachbarten Bauteil in Form einer ersten Deckscheibe bzw. in Form eines anderen Rotorsegmentes, welches wiederum gegen die Deckscheibe gepresst wird, durch die Vorrichtung axial verspannt. Danach wird Kleber dosiert in die Magnetkammern des jeweiligen Rotorsegmentes eingebracht und die Magneten montiert. Durch die zueinander verspannten Kontaktflächen kann nun kein durchgeschobener Kleber auf der der Fügeseite gegenüber liegenden Seite austreten. Ein Eintritt der Überschussmenge in die darunter liegende Magnetkammer mit Magnet ist gewollt und für die Bauteilqualität von Vorteil. Ist der darunter befindliche Freiraum befüllt, wird Kleber rückwärts in die Magnetkammer geschoben, was ebenfalls zur Verbesserung der Produktqualität (Vergrößerung der Klebeflächen) beiträgt.
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Durch die Aufnahme der Rotorsegmente auf einem Innenspanndorn oder einer Außenspannhülse (ggf. auch kombiniert mit einem Zentrierdorn) wird von vornherein die zentrale Lage der Bauteile gesichert. Damit ist ein nachträgliches Entspannen, welches zu Austritten das Klebers über die Kontaktstellen führen kann und Verschieben nicht mehr erforderlich. Der Innenspanndorn oder die Außenspannhülse ist durch eine Feder oder durch die axiale Eigenfederung der gespannten Werkstücke in der Lage, das Rotorsegment auf das darunter befindliche Bauteil zu ziehen, auch wenn dieses Bauteil selbst nicht auf dem Innendurchmesser, der Außenspannhülse gespannt werden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 die dreidimensionale Darstellung eines Rotorsegmentes mit in den Magnetkammern befestigten Magneten,
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2 die Montage eines ersten Rotorsegmentes,
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3 montierte Einheit aus erster und zweiter Deckscheibe und dazwischen angeordneten Rotorsegmenten.
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1 zeigt eine dreidimensionale Teildarstellung eines rotationssymmetrischen Rotorsegmentes 1, welches eine Vielzahl von auf einem Teilkreis angeordnete Magnetkammern 2 aufweist, in welchen quaderförmige Magnete 3 angeordnet sind. Jede Magnetkammer 2 ist entsprechend der hier vorliegenden Quaderform der Magnete 3 ausgebildet und in Form einer im Wesentlichen axialen Durchgangsöffnung gestaltet. Es können selbstverständlich auch andere Formen der Magnete 3 und der Kammern 2 gewählt werden. Es wurden in voneinander beabstandeten Rauten Kleber 4 angebracht, mit dem der Magnet 4 in der Magnetkammer 2 befestigt ist. Das Rotorsegment 1 weist eine zentrische Durchgangsöffnung 1.1 auf.
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Gemäß 2 wurde auf die Auflagefläche 6.1 eines Vorrichtungsgrundkörpers 6, durch welchen ein Innenspanndorn 7 ragt, eine erste Deckscheibe 8 aufgelegt, die mit einem Innendurchmesser 8.1 einen Spanndorn umringt, und mit ihrer ersten Stirnseite 8.2 auf dem Vorrichtungsgrundkörper 6 aufliegt und mit der zweiten Stirnseite 8.3 nach oben weist.
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Der Innendurchmesser 8.1 der Deckscheibe ist etwas größer als der nicht bezeichnete Außendurchmesser des Innenspanndornes 7, so dass zum Innenspanndorn 7 ein Spalt vorhanden ist und der Innenspanndorn 7 frei axial durch die erste Deckscheibe 8 bewegbar ist und die Deckschreibe 8 nicht radial gespannt wird.
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Auf die zweite Stirnseite 8.3 der ersten Deckscheibe 8 wurde ein Rotorsegment 1 aufgelegt, welches durch eine radiale Spannkraft FR des Innenspanndorns 7 an seinem Innendurchmesser 1.1 gespannt wird und dann mit einer axialen Kraft FA mit seiner ersten Stirnseite 1.2 gegen die zweite Stirnseite 8.3 der ersten Deckscheibe 8 gepresst wird. Es wurde nach diesem Spannvorgang Kleber 4 rautenartig oder depotartig eingebracht und anschließend die Magnete 3 in die Magnetkammern 2 aus Richtung der zweiten Stirnseite 1.3 (Montagerichtung) des Rotorsegmentes 1 eingebracht. Nun wird mit einer nicht dargestellten Handlingeinrichtung von oben auf das Rotorsegment 1 gedrückt und dadurch die axiale Spannkraft aufrecht erhalten. Der Innenspanndorn 7 löst die radiale Spannung und wird nach oben bewegt, so dass er ein weiteres Rotorsegment aufnehmen kann, spannt dieses radial und zieht es mit einer axialen Kraft FA gegen die zweite Stirnseite 1.3 des bereits montierten Rotorsegmentes 1. Nun wird auch in die Magnetkammern des weiteren Rotorsegmentes Kleber eingefüllt und die Magnete in den Magnetkammern eingebracht. Zur Montage eines weiteren Rotorelementes wird wie bereits beschrieben verfahren.
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Gemäß 3 wurden auf dem Vorrichtungsgrundkörper 6 über der ersten Deckscheibe 8 drei Rotorsegmente 1 montiert, die mit ihrem Innendurchmesser 9.1 auf dem Innenspanndorn 7 zentriert werden.
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Durch die während des Montageprozesses wirkende axiale Spannung kann kein Kleber austreten, wodurch ein sauberer Montagvorgang gewährleistet ist. Die Entfernung von überschüssigem Kleber kann entfallen.
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Selbstverständlich ist es gemäß eines nicht dargestellten Ausführungsbeispieles auch möglich, die Magnete auf mehreren Teilkreisen anzuordnen und mir einer anderen Form zu versehen. Auch können andere Spannmittel verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 69816134 T2 [0002]
- DE 102010063086 A1 [0004]