DE102016223509A1 - Rotor for a rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Rotor (1) für eine elektrische Rotationsmaschine, mit einem Blechpaket (2), das ein erstes Teilblechpaket (3) und ein zweites Teilblechpakte (4) aufweist.The invention relates to a rotor (1) for a rotary electric machine, comprising a laminated core (2) which has a first partial laminated core (3) and a second partial metallic plate (4).
Description
Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine.The invention relates to a rotor for a rotary electric machine.
Der Einsatz von elektrischen Rotationsmaschinen als Traktionsmotoren für Hybrid- und Elektrofahrzeuge erfordert eine hohe Leistungsdichte und einen sehr guten Wirkungsgrad bei möglichst geringen Kosten. Um den Anforderungen gerecht zu werden, ist zum einen eine kostenoptimierte Konstruktion sowie zum anderen eine Auslegung an der Grenze der Bauteilfestigkeit notwendig. Hochdrehende elektrische Rotationsmaschinen stellen eine höhere Leistungsdichte bereit, erfahren jedoch auch eine höhere mechanische Belastung.The use of rotary electric machines as traction motors for hybrid and electric vehicles requires a high power density and a very good efficiency at the lowest possible cost. In order to meet the requirements, on the one hand, a cost-optimized construction and, on the other hand, a design at the limit of component strength is necessary. High speed rotary electric machines provide higher power density, but also experience higher mechanical stress.
Stromerregte Synchronmaschinen (SSM) bieten den Vorteil, dass keine seltenen Erden benötigt werden, wodurch eine vom Magnetpreis unabhängige Umsetzung realisiert werden kann.Current-excited synchronous machines (SSM) offer the advantage that no rare earths are needed, whereby a realization independent of the price of magnets can be realized.
Ein Rotor einer derartigen als stromerregte Synchronmaschine ausgebildeten elektrischen Rotationsmaschine weist ein Blechpaket, eine Mehrzahl von Nuten zur Aufnahme von Wicklungen, Deckschieber und Sternscheibe sowie Stützringe auf.A rotor of such a rotary electric machine designed as a current-excited synchronous machine has a laminated core, a plurality of slots for receiving windings, cover slide and star disk, and support rings.
Die Sternscheiben lenken die Drähte der Wicklungen um und fixieren diese zusätzlich. Die Deckschieber verschließen die Nuten und verhindern, dass die Wicklungen aufgrund ihrer geringen Steifigkeit aus der jeweiligen Nut gedrückt werden. Die Stützringe sorgen für eine zusätzliche Stabilität und Fixierung und werden mithilfe einer Presspassung auf die Sternscheiben montiert.The star disks deflect the wires of the windings and fix them additionally. The cover slides close the grooves and prevent the windings from being pushed out of the respective groove due to their low rigidity. The support rings provide additional stability and fixation and are mounted on the star discs by means of a press fit.
Jedoch kann so eine Rotorfestigkeit für hohe Drehzahlen und Belastungen nur mit teuren Materialien und/oder massiven Stützmaßnahmen realisiert werden. Derartige Stützmaßnahmen verhindern aber einen Leichtbau, erhöhen den Bauraumbedarf und sorgen für hohe Kosten. Ferner wird so Montageaufwand aufgrund der gesteigerten Bauteilanzahl erhöht. Des Weiteren steht nur ein eingeschränktes Wickelfenster zur Verfügung, denn aufgrund der Polform des Blechpakets und des geringen Abstandes zwischen zwei benachbarten Polen kann das zur Verfügung stehende Wickelfenster fertigungsbedingt nicht optimal ausgenutzt werden. Zudem bedingt dies komplexere Wickelmaschinen und höhere Taktzeiten. So kann theoretisch zur Verfügung stehender Bauraum für das Wickelfenster fertigungstechnisch aufgrund des Wickelprozesses nicht vollständig genutzt werden.However, such a rotor strength for high speeds and loads can only be realized with expensive materials and / or massive support measures. However, such support measures prevent lightweight construction, increase the space requirement and ensure high costs. Furthermore, this assembly effort is increased due to the increased number of components. Furthermore, only a limited winding window is available, because due to the pole shape of the laminated core and the small distance between two adjacent poles, the available winding window can not be optimally utilized due to production. In addition, this requires more complex winding machines and higher cycle times. So theoretically available space for the winding window manufacturing technology can not be fully utilized due to the winding process.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Wege aufzuzeigen, wie die Fertigung derartiger Rotoren für elektrische Rotationsmaschinen vereinfacht werden kann.It is therefore an object of the invention to show ways how the production of such rotors for electric rotary machines can be simplified.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine mit einem Blechpaket, das ein erstes Teilblechpaket und ein zweites Teilblechpakte aufweist.The object of the invention is achieved by a rotor for a rotary electric machine with a laminated core, which has a first partial plate package and a second partial plate pacts.
Hierdurch wird auf überraschende Weise eine Reduktion des Montageaufwandes und der Taktzeit aufgrund der geringeren Prozessschritte und Teile sowie eine Kosteneinsparung erreicht. Des Weiteren wird eine verbesserte Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Wickelfensterraums erreicht, wodurch die elektrische Rotationsmaschine gegebenenfalls kleiner gebaut und das Gewicht reduziert werden kann.As a result, a reduction of the assembly costs and the cycle time due to the lower process steps and parts and a cost saving is achieved in a surprising way. Furthermore, an improved utilization of the available winding window space is achieved, whereby the electric rotary machine may be built smaller and the weight can be reduced.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das erste Teilblechpaket radial innen und das zweite Teilblechpaket radial außen angeordnet ist. Somit ist das erste Teilblechpaket ein innen liegendes Teilblechpaket und das zweite Teilblechpaket ist ein außen liegendes Teilblechpaket.It is preferably provided that the first part laminated core is arranged radially inward and the second part of the laminated core radially outward. Thus, the first part of the laminated core is an inner partial laminated core and the second partial laminated core is an outer partial laminated core.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das erste Teilblechpaket Nuten für Wicklungen aufweist. Somit sind die Nuten radial nach außen offen und können wie bekannt mit Wicklungen versehen werden.It is preferably provided that the first partial laminated core has slots for windings. Thus, the grooves are radially outwardly open and can be provided as known with windings.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das erste Teilblechpaket eine zylinderförmige Grundform und das zweite Teilblechpaket eine zylindermantelförmige Grundform aufweisen. So können das erste und zweite Teilblechpaket besonders einfach gefertigt werden.It is preferably provided that the first partial plate packet have a cylindrical basic shape and the second partial plate packet have a cylinder-jacket-shaped basic shape. Thus, the first and second partial plate package can be made very easy.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das zweite Teilblechpaket einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. So kann das zweite Teilblechpaket besonders einfach gefertigt werden.It is preferably provided that the second partial laminated core has a circular cross section. Thus, the second partial sheet package can be made very easy.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das zweite Teilblechpaket einen Querschnitt mit Rechteckpolen aufweist. Die Rechteckpole legen dabei die Winkelposition des ersten Teilblechpakets zu dem zweiten Teilblechpaket fest.It is preferably provided that the second partial laminated core has a cross section with rectangular poles. The rectangular poles define the angular position of the first partial laminated core to the second partial laminated core.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das zweite Teilblechpaket einen Querschnitt mit Sinuspolen aufweist. So kann ein besonders gleichmäßiger Feldverlauf an den Polen erreicht werden.It is preferably provided that the second partial laminated core has a cross section with sine poles. Thus, a particularly uniform field profile can be achieved at the poles.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das zweite Teilblechpaket sich in Erstreckungsrichtung einer Rotorwelle des Rotors bis zu den Enden des ersten Teilblechpaketes erstreckt. Somit weist das zweite Teilblechpaket die gleiche Länge wie das erste Teilblechpaket auf.It is preferably provided that the second partial laminated core extends in the extension direction of a rotor shaft of the rotor up to the ends of the first partial laminated core. Thus, the second partial laminated core has the same length as the first partial laminated core.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das zweite Teilblechpaket in Erstreckungsrichtung einer Rotorwelle des Rotors angeordneten Sternscheiben aufweist, und wobei sich das zweite Teilblechpaket bis zu den Sternscheiben erstreckt. Somit weist das zweite Teilblechpaket eine größere Länge als das erste Teilblechpaket auf. So kann durch ein zusätzliches Abstützen der Wickelköpfe auf Stützringe verzichtet werden und die Sternscheibe kann gegebenenfalls aus Kunststoff hergestellt werden.It is preferably provided that the second partial laminated core arranged in the direction of extension of a rotor shaft of the rotor star discs and wherein the second partial laminated core extends up to the star discs. Thus, the second partial plate package has a greater length than the first partial plate package. Thus it can be dispensed with an additional supporting the winding heads on support rings and the star wheel can optionally be made of plastic.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das erste Teilblechpaket mit dem zweiten Teilblechpaket formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden ist. Zur formschlüssigen Verbindung kann ein Schwalbenschwanz vorgesehen sein, während eine kraftschlüssig Verbindung durch eine Presspassung, wie z.B. einen Querpressverband, gebildet sein kann, wobei zum Bilden des Querpressverbandes das erste, innere Teilblechpaket erwärmt und/oder das zweite, äußere Teilblechpaket gekühlt wird.It is preferably provided that the first partial plate packet is connected to the second partial plate packet form-fitting and / or non-positively. For positive connection, a dovetail can be provided, while a non-positive connection by a press fit, such. a transverse compression bandage, may be formed, wherein for forming the transverse compression bandage, the first, inner partial laminated core is heated and / or the second, outer partial core is cooled.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das erste Teilblechpaket und/oder das zweite Teilblechpaket ein Backlackblechpaket oder ein stanzpaketiertes Blechpaket ist, oder eine Mehrzahl miteinander verschweißter Bleche aufweist. So können besonders wenig Streuverluste verursachenden Teilblechpakte verwendet werden. Zur Bildung eines Backlackblechpakets werden Bleche mit einer speziellen Beschichtung, dem Backlack, versehen, so dass der Blechstapel später durch Erhitzen oder Lösemittel miteinander verbacken werden kann, um eine verbesserte mechanische Festigkeit und ggf. eine Verringerung der Geräuschentwicklung durch Vibrationen zu erreichen. Bei den Blechen handelt es sich um Elektroblech. Elektroblech ist ein weichmagnetischer Werkstoff und bezeichnet im engeren Sinn kaltgewalztes Band aus Eisen-Silizium-Legierungen, darüber hinaus auch die daraus geschnittenen oder gestanzten Blechlamellen, die zur Herstellung von magnetischen Kreisen für elektrische Maschinen, verwendet werden. Elektroblech wird nach seinen Eigenschaften in nicht-kornorientierte und kornorientierte Werkstoffe unterteilt, wobei erstere je nach Verwendungszweck auch Dynamoblech oder Motorenblech, letztere auch Transformatorenblech oder Kernblech genannt werden. Für elektrische Rotationsmaschinen wird nicht kornorientierte Werkstoff verwendet, der in der Blechebene möglichst isotrope magnetische Eigenschaften aufweist.It is preferably provided that the first partial plate packet and / or the second partial plate packet is a baked-on baking board or a stanzpaketiertes laminated core, or has a plurality of welded together sheets. Thus, particularly little scattering losses causing partial sheet metal pacts can be used. To form a baked-on baking sheet, sheets are provided with a special coating, the baked enamel, so that the sheet stack can later be baked together by heating or solvents in order to achieve improved mechanical strength and possibly a reduction in the noise generated by vibrations. The sheets are electrical sheet. Electrical sheet is a soft magnetic material and in the narrower sense denotes cold-rolled strip of iron-silicon alloys, moreover also the cut or stamped sheet metal laminations used for the production of magnetic circuits for electrical machines. According to its properties, electrical steel is subdivided into non-grain-oriented and grain-oriented materials, whereby the former, depending on the intended use, is also called dynamo plate or motor plate, the latter also transformer plate or core plate. For rotary electric machines not grain-oriented material is used, which has the most isotropic magnetic properties in the sheet plane.
Ferner gehört zur Erfindung ein Blechpaket für einen derartigen Rotor und eine elektrische Rotationsmaschine mit einem derartigen Rotor.Further, the invention includes a laminated core for such a rotor and a rotary electric machine with such a rotor.
Es wird nun die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert. Es zeigen:
-
1 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Rotors einer elektrischen Rotationsmaschine. -
2 den in1 gezeigten Rotors in einer Explosionsdarstellung. -
3 einen Schnitt durch den in1 gezeigten Rotor. -
4 eine Verbindung des ersten mit dem zweiten Teilblechpaket durch einen mittels eines Schwalbenschwanzes gebildeten Formschlusses. -
5 ein erstes Ausführungsbeispiel des in1 gezeigten Rotor. -
6 ein zweites Ausführungsbeispiel des in1 gezeigten Rotor. -
7 ein drittes Ausführungsbeispiel des in1 gezeigten Rotor.
-
1 a schematic representation of an embodiment of a rotor of a rotary electric machine. -
2 the in1 shown rotor in an exploded view. -
3 a section through the in1 shown rotor. -
4 a connection of the first and the second partial laminated core by a positive connection formed by means of a dovetail. -
5 a first embodiment of the in1 shown rotor. -
6 a second embodiment of the in1 shown rotor. -
7 a third embodiment of the in1 shown rotor.
Es wird zunächst auf
Darstellt ist ein Rotor
Der Rotor
Sternscheiben
Es wird nun zusätzlich auf
Das Blechpaket
Das erste Teilblechpaket
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das erste Teilblechpaket
Das erste Teilblechpaket
Das zweite Teilblechpaket
Es wird nun auf
Es wird nun auf
Es wird nun auf
Zur Fertigung des Rotors
In einem weiteren Schritt wird das erste Teilblechpaket
In einem weiteren Schritt werden das erste Teilblechpaket
Durch diese zweigeteilte Ausbildung des Blechpaketes
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Rotorrotor
- 22
- Blechpaketlaminated core
- 33
- TeilblechpaketPartial laminated core
- 44
- TeilblechpaketPartial laminated core
- 55
- Nutgroove
- 66
- Wicklungwinding
- 77
- Rotorwellerotor shaft
- 88th
- DeckschieberSliding cover
- 99
- Sternscheibestar washer
- 1010
- Stützringsupport ring
- 1111
- KunststoffvergussmasseKunststoffvergussmasse
- 1212
- Schwalbenschwanzdovetail
Claims (13)
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