DE102018107170A1

DE102018107170A1 - Elektrische dauermagnetmaschine

Info

Publication number: DE102018107170A1
Application number: DE102018107170.1A
Authority: DE
Inventors: Michael W. Degner; Feng Liang; Kewei XIAO
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2018-03-26
Publication date: 2018-10-04
Also published as: CN108696014A; US20180287439A1

Abstract

Eine elektrische Maschine beinhaltet einen Stator und einen Rotor, der innerhalb des Stators zur Drehung gestützt ist. Der Rotor beinhaltet einen Kern aus gestapelten Lamellen, die jeweils einen Nabenabschnitt und Polabschnitte aufweisen, die zusammenarbeiten, um Taschen zu definieren. Magnete sind in den Taschen angeordnet. Bindematerial ist ebenfalls in den Taschen angeordnet. Jeder der Polabschnitte weist einen Vorsprung auf, der in dem Bindematerial eingebettet ist, um eine mechanische Verbindung zwischen den Polabschnitten und dem Bindematerial zu erzeugen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft elektrische Dauermagnetmaschinen und konkrete elektrische Maschinen, die verbesserte Zuführung von magnetischem Fluss an den Stator aufweisen, durch Entfernen einer oder mehrerer Brücken von den Lamellen des Rotors.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Einige Automobilhersteller produzieren elektrische und Hybridelektrofahrzeuge, um Kraftstoffeffizienz zu verbessern und Verschmutzung zu reduzieren. Diese Fahrzeuge beinhalten eine Traktionsbatterie und eine oder mehrere elektrische Maschinen, die von der Batterie getrieben sind. Jede elektrische Maschine beinhaltet einen Stator und einen Rotor, der innerhalb des Stators zur Drehung gestützt ist. Der Rotor ist auf einer Welle montiert, die antriebsfähig mit den Antriebsrädern von einer oder mehreren Antriebsstrangkomponenten verbunden ist. Drehmoment, das von der elektrischen Maschine erzeugt wird, wird durch die Antriebsstrangkomponenten an die Antriebsräder gesendet, um das Fahrzeug vorzutreiben.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet eine elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor, der innerhalb des Stators zur Drehung gestützt ist. Der Rotor beinhaltet einen Kern aus gestapelten Lamellen, die jeweils einen Nabenabschnitt und Polabschnitte aufweisen, die zusammenarbeiten, um Taschen zu definieren. Magnete sind in den Taschen angeordnet. Bindematerial ist ebenfalls in den Taschen angeordnet. Jeder der Polabschnitte weist einen Vorsprung auf, der in dem Bindematerial eingebettet ist, um eine mechanische Verbindung zwischen den Polabschnitten und dem Bindematerial zu erzeugen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet ein Rotor einen Rotorkern, der sich axial erstreckende Taschen, die innerhalb des Kerns in Umfangsrichtung angeordnet sind, definiert. Magnete sind in den Taschen angeordnet. Bindematerial ist ebenfalls in den Taschen angeordnet und weist erhöhte Abschnitte auf, die sich aus jeder Tasche über das Ende des Kerns hinweg erstrecken. Ein Ring ist an dem Ende angeordnet und steht in Eingriff mit den erhöhten Abschnitten, um die Magnete zu einem Zentrum des Kerns vorzuspannen.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform beinhaltet ein Rotor einen zylindrischen Rotorkern, der einen Nabenabschnitt mit radial vorstehenden Speichen aufweist, die Schlitze dazwischen definieren. Der Rotorkern weist ferner Polabschnitte auf, die jeweils in einem der Schlitze derart angeordnet sind, dass die Polabschnitte nicht direkt mit dem Nabenabschnitt verbunden sind. Ein Magnet ist in jedem der Schlitze zwischen dem Nabenabschnitt und einem entsprechenden Polabschnitt angeordnet. Eine nicht-magnetische Verbindung befestigt jeden der Polabschnitte mit dem Nabenabschnitt.
Figurenliste

1 ist eine grafische Querschnittsseitenansicht einer elektrischen Maschine.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors nach dem Stand der Technik.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Rotors vor dem Vergießen.
4 ist eine perspektivische Ansicht des Rotors aus 3 nach dem Vergießen.
5 ist eine vergrößerte Draufsicht eines Abschnitt des in 3 gezeigten Rotors.
6 ist eine perspektivische Ansicht des Rotors aus 3, der Ringe aufweist.
7 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Rotors vor dem Vergießen.
8 ist eine perspektivische Ansicht des Rotors aus 7 nach dem Vergießen.
9 ist eine perspektivische Ansicht von noch einem weiteren Rotor vor dem Vergießen.
10 ist eine perspektivische Ansicht des Rotors aus 9 nach dem Vergießen.
11 ist eine perspektivische Ansicht des Rotors aus 9, der Ringe nach einer Ausführungsform aufweist.
12 ist eine perspektivische Ansicht des Rotors aus 9, der Ringe nach einer weiteren Ausführungsform aufweist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hier beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaften Charakters sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielseitige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Für einen Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die in Bezug auf jegliche der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert sein können, welche in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, welche nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen aus veranschaulichten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
Unter Bezugnahme auf 1 kann ein elektrisches oder Hybridelektrofahrzeug eine elektrische Maschine 50 zum Vortrieb des Fahrzeugs beinhalten. Die elektrische Maschine 50 kann als ein Elektromotor und/oder ein Generator fungieren, je nach Betriebsbedingungen. Die elektrische Maschine 50 kann eine dauermagnetische AC-Maschine sein. Obwohl sie als eine elektrische Maschine für ein Fahrzeug beschrieben ist, kann die elektrische Maschine 50 in einer großen Bandbreite von Anwendungen verwendet werden.
Die elektrische Maschine 50 kann einen Stator 52 beinhalten, der eine Vielzahl von Lamellen (nicht gezeigt) aufweist. Jede der Lamellen beinhaltet eine Vorderseite und eine Hinterseite. Wenn sie gestapelt sind, sind die Vorder- und Hinterseiten gegen benachbarte Hinter- und Vorderseiten angeordnet, um einen Statorkern 58 zu bilden. Jede der Lamellen kann ringförmig sein und einen hohlen Mittelpunkt definieren. Jede Lamelle beinhaltet ebenfalls einen äußeren Durchmesser (oder äußere Wand) und einen inneren Durchmesser (oder innere Wand). Die äußeren Durchmesser kooperieren um eine äußere Oberfläche des Statorkerns 58 zu definieren, und die inneren Durchmesser kooperieren, um einen Hohlraum 60 zu definieren.
Jede Lamelle kann eine Vielzahl von Zähnen beinhalten, die sich radial nach innen zu dem inneren Durchmesser erstrecken. Benachbarte Zähne kooperieren, um Schlitze zu definieren. Die Zähne und die Schlitze der Lamellen sind aufeinander ausgerichtet, um Statorschlitze zu definieren, die sich durch den Statorkern 58 zwischen den gegenüberliegenden Endflächen 62 zu erstrecken. Die Endflächen 62 definieren die gegenüberliegenden Enden des Kerns 58 und sind durch die ersten und letzten Lamellen des Statorkerns 58 gebildet. Eine Vielzahl von Wicklungen (ebenfalls bekannt als Spulen, Drähte oder Leiter) 64 sind um den Statorkern 58 gewickelt und sind innerhalb der Statorschlitze angeordnet. Die Wicklungen 64 können in einem isolierenden Material (nicht gezeigt) angeordnet sein. Abschnitte der Wicklungen 64 erstrecken sich im Allgemeinen in eine axiale Richtung entlang der Statorschlitze. An den Endflächen 62 des Statorkerns können sich die Wicklungen krümmen um sich in Umfangsrichtung um die Endflächen 62 des Statorkerns 58 zu erstrecken und Endwicklungen 66 zu bilden. Während sie als verteilte Wicklungen aufweisend gezeigt sind, können die Wicklungen ebenfalls der konzentrierten Art sein.
Ein Rotor 54 ist innerhalb des Hohlraums 60 angeordnet und zur Drehung relativ zu dem Stator 52, der typischerweise eine stationäre Komponente ist, gestützt. Der Rotor 54 weist einen Rotorkern 56 auf, der aus einer Vielzahl von gestapelten Lamellen 68 gebildet sein kann. Die Lamellen sind typischerweise Stahlplatten, können jedoch aus einem beliebigen Material gebildet sein, das eine hohe magnetische Permeabilität aufweist. Jede der Lamellen 68 kann eine oder mehrere Magnettaschen 70 definieren, die jede Lamelle 68 in einen zentralen Nabenabschnitt 72 und eine Vielzahl von Polabschnitten 74 teilt, die in Umfangsrichtung um den Nabenabschnitt 72 nahe des Umfangs 80 des Rotorkerns 56 angeordnet sind. Eine Vielzahl von Magneten 78 sind in dem Rotorkern 56 eingebettet, wobei jeder Magnet 78 in einer der Taschen 70 angeordnet ist und sich axial um den Rotorkern 56 erstreckt. Die Magnete 78 befinden sich an den Polen des Rotors 54.
Der Rotor 54 kann auf einer Welle 82 gestützt sein und innerhalb des Stators 52 derart positioniert sein, dass ein Luftspalt 84 zwischen dem Rotor 54 und dem Stator 52 gebildet ist. Wenn dem Stator 52 Strom zugeführt wird, wird in dem Stator ein drehendes Magnetfeld erstellt, das den Rotor 54 dazu veranlasst, sich um den Stator 52 zu drehen und ein Drehmoment zu erzeugen. Die Welle 82 ist dazu konfiguriert, das Drehmoment an eine andere Komponente, wie etwa ein Schaltgetriebe, auszugeben.
Unter Bezugnahme auf 2 beinhaltet jede der Lamellen 91 in einem typischen Rotor 85 Seitenbrücken 87 und Mittelbrücken 89, welche die Polabschnitte 95 mit dem Nabenabschnitt 93 verbinden. Idealerweise würde der gesamte magnetische Fluss von den Magneten 97 über den Luftspalt und in die Wicklungen des Stators strömen. Die Luft weist jedoch eine höhere Reluktanz auf als die Lamellen 91, was zu Leckage durch die Brücken führt. Dies reduziert die Menge von magnetischem Fluss zu den Statorwicklungen. Die vorstehenden Figuren und Text beschreiben Rotoren mit verbessertem magnetischen Fluss durch Entfernen von einer oder mehreren der Brücken.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beinhaltet ein Rotor 100 einen Rotorkern 102, der zylindrischer Form sein kann und eine äußere Seitenwand 103 und ein Paar von gegenüberliegenden Enden 105 aufweist. Der Rotorkern 102 kann aus einer Vielzahl von gestapelten Lamellen 104 gebildet sein. Jede Lamelle 104 kann einen Nabenabschnitt 106 und eine Vielzahl von Polabschnitten 108, die in Umfangsrichtung um den Nabenabschnitt 105 angeordnet sind, beinhalten. Die Polabschnitte 108 sind mit dem Nabenabschnitt 106 über Mittelbrücken 110 verbunden. Der Nabenabschnitt 106, die Polabschnitte 108 und die Mittelbrücken 110 können integral miteinander gebildet sein. Zum Beispiel kann jede Lamelle 104 aus einem Rohling gebildet sein, der gestanzt oder anderweitig in die gezeigte finale Geometrie verarbeitet werden kann. Die Lamellen können Stahl oder anderes magnetisches Material sein.
In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet der Rotorkern 102 acht Pole 112. Jeder Pol 112 weist ein Paar von benachbarten Magnettaschen 114 auf, die von der Kooperation des Nabenabschnitts 106, des Polabschnitts 108 und der Mittelbrücke 110 definiert sind. Jede Tasche 114 ist dazu konfiguriert, einen der Magnete 116 aufzunehmen. Die Magnete 116 erstrecken sich axial durch die jeweiligen Taschen 114 zwischen den gegenüberliegenden Enden 105.
Um Flussleckage von den Polabschnitten 108 zu dem Nabenabschnitt 106 zu verringern, beinhalten die Lamellen 104 keine Seitenbrücken. Ein Luftspalt 118 ist zwischen den Kanten 120 der Polabschnitte 108 und den Kanten 122 des Nabenabschnitts 106 bereitgestellt. Dies erzeugt Schlitze 124 in der äußeren Seitenwand 103, die sich zwischen den Enden 105 erstrecken. Jeder Schlitz 124 kann mit zugehörigen Taschen 114 durchgehend sein.
Um einen Verlust von Stärke wegen Entfernen der Seitenbrücken zu kompensieren, wird ein Bindematerial 128 in den Taschen 114 angewendet, um die Polabschnitte 108 an den Nabenabschnitten 106 zu befestigen. Das Bindematerial bildet eine nicht magnetische Verbindung zwischen den äußeren Seiten 130 der Nabenabschnitte und den inneren Seiten 132 der Polabschnitte, um die Mittelbrückenverbindung zu ergänzen. Das Bindematerial 128 fixiert ebenfalls die Magnete 116 in ihren jeweiligen Taschen 114. Das Bindematerial 128 kann derart auf die Taschen 114 angewendet werden, dass Bindematerial in die Schlitze 124 strömt. Dies stellt eine nicht metallische Verbindung zwischen benachbarten Kanten 120, 122 der Pol- und Nabenabschnitte bereit, um die Polabschnitte 108 ferner an dem Nabenabschnitt 106 zu fixieren. Das Bindematerial kann Epoxy, Kunststoffe oder Verbundmaterialien sein.
Unter Bezugnahme auf 5 kann jeder der Polabschnitte 108 einen oder mehrere Vorsprünge beinhalten, die sich von der inneren Seite 132 nach innen erstrecken und ein Ende aufweisen, das innerhalb einer entsprechenden der Taschen 114 endet. Die Vorsprünge sind innerhalb des Bindematerials 128 eingebettet, um eine mechanische Verbindung zwischen den Polabschnitten 108 und dem Bindematerial 128 zu erzeugen. In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet jeder der Polabschnitte 108 ein Paar von Seitenvorsprüngen 134 und einen Mittelvorsprung 136. Die Seitenvorsprünge 134 befinden sich nahe der Kanten 120 und stehen nach innen von der inneren Seite 132 hervor. Die Seitenvorsprünge 134 können zu einem Winkel hervorstehen, der schräg zu einer radialen Richtung des Rotorkerns 102 ist, um das Ineinandergreifen zwischen Vorsprüngen 134 und dem Bindematerial 128 zu erhöhen. In einigen Ausführungsformen ist mindestens ein Abschnitt der Vorsprünge 134 senkrecht zu der radialen Richtung. Die Mittelvorsprünge 136 können sich an dem Ende einer entsprechenden Mittelbrücke 110 befinden, z. B. der Mittelbrücken 110, die sich zwischen dem Nabenabschnitt 106 und den Mittelvorsprüngen 136 erstrecken. Jeder Mittelvorsprung 136 kann einen Kragen 138 und einen Kopf 140 beinhalten, der breiter ist als der Kragen 138. Der breitere Kopf 140 als der Kragen 138 erzeugt eine mechanische Verbindung zwischen dem Bindematerial 128 und dem Polabschnitt 108, um den Polabschnitt 108 ferner zu fixieren.
Unter Bezugnahme auf 6 beinhaltet ein weiterer Rotor 150 einen Rotorkern 152, der von zylindrischer Form sein kann. Ähnlich wie der Rotorkern 52 kann der Rotorkern 152 eine Vielzahl von gestapelten Lamellen 154 beinhalten, die jeweils einen Nabenabschnitt 158 und eine Vielzahl von Polabschnitten 156 aufweisen, die mit dem Nabenabschnitt 158 nahe den Mittelbrücken 160 verbunden sind. Eine Vielzahl von Magnettaschen 164 sind in jeder der Lamellen gebildet, um die Magnete (nicht gezeigt) aufzunehmen. Bindematerial 162, wie etwa Epoxy, wird in jede der Taschen 114 derart angewendet, dass erste erhöhte Abschnitte 166 auf dem ersten Ende 164 des Rotorkerns gebildet sind und zweite erhöhte Abschnitte (nicht gezeigt) auf dem zweiten Ende 165 oder dem Rotorkern gebildet sind.
Die ersten erhöhten Abschnitte 166 erstrecken sich jeweils über die äußere Oberfläche 168 des Endes 164 und die zweiten erhöhten Abschnitte erstrecken sich jeweils über die äußere Oberfläche des Endes 165. Die erhöhten Abschnitte dienen als Eingriffspunkte für den ersten Ring 170 und den zweiten Ring 172. Das Bindematerial 162 kann an den Ringen zu dem Rotorkern 152 haften. Der erste Ring 170 ist auf dem ersten Ende 164 angeordnet und beinhaltet eine innere Oberfläche 174, die in die ersten erhöhten Abschnitte 166 eingreift. Der zweite Ring 172 ist auf dem zweiten Ende 165 angeordnet und beinhaltet eine innere Oberfläche, die in die zweiten erhöhten Abschnitte eingreift. Die Ringe 170, 172 spannen die Magnete und die Polabschnitte 156 zu dem Mittelpunkt des Rotorkerns 152 vor, um Zentrifugalkräften zu widerstehen, welche die Polabschnitte 108 und die Magnete nach außen drängen, wenn sich der Rotor 150 dreht. Die Ringe 170 und 172 können aus einem beliebigen nicht magnetischen Material wie etwa nicht magnetischem Metall, z. B. rostfreiem Stahl, Kunststoff, Verbund- oder Bindematerial gebildet sein. Die Polabschnitte 156 können Vorsprünge 176 beinhalten, die in dem Bindematerial 162 wie vorstehend beschrieben eingebettet sind, um die Verbindung zwischen den Polabschnitten 156 und dem Nabenabschnitt 158 ferner zu erhöhen.
Unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beinhaltet ein Rotor 200 einen Rotorkern 202, der aus einer Vielzahl von Lamellen 204 gebildet sein kann, die jeweils einen Nabenabschnitt 206 und eine Vielzahl von Polabschnitten 208 aufweisen. In dieser Ausführungsform sind die Polabschnitte 208 mit dem Nabenabschnitt 206 über Seitenbrücken 210 verbunden und die Mittelbrücken sind ausgelassen. Jede Lamelle 204 beinhaltet Magnettaschen 212, die sich an den Polen befinden. Die Magnettaschen 212 können einen ersten Arm 214 und einen zweiten Arm 216 beinhalten, die angeordnet sind, um eine allgemein V-förmige Tasche zu bilden. Jeder der Pole beinhaltet ein Paar Magnete 218, wobei ein Magnet in dem ersten Arm 214 angeordnet ist und der andere Magnet in dem zweiten Arm 216 angeordnet ist. Ein Bindematerial 220, wie etwa ein Epoxy, ist in den Taschen 212 angeordnet, um die Polabschnitte 208 an dem Nabenabschnitt 206 zu fixieren. Die Polabschnitte 208 können Vorsprünge 222 beinhalten, die in dem Bindematerial 220 wie vorstehend beschrieben eingebettet sind. In einigen Ausführungsformen kann der Rotor 200 Ringe (ähnlich den Ringen 170 und 172) beinhalten, die sich an den Enden des Rotorkerns 202 befinden und die in erhöhte Abschnitte des Bindematerials 220 wie oben beschrieben eingreifen.
Unter Bezugnahme auf die 9 und 10 beinhaltet ein Rotor 250 einen Rotorkern 252, der von zylindrischer Form sein kann und gegenüberliegende Enden 254 und eine Seitenwand 255 aufweisen kann. Der Rotorkern 252 kann einen Nabenabschnitt 256 und eine Vielzahl von Polabschnitten 258 beinhalten. In dieser Ausführungsform sind alle Brücken entfernt, um einen Luftspalt zwischen dem Nabenabschnitt 256 und den Polabschnitten 258 zu bilden. Dieser Luftspalt isoliert den Nabenabschnitt 256 magnetisch von den Polabschnitten 258.
Der Nabenabschnitt 256 kann eine Vielzahl von Speichen 260 beinhalten, die radial nach außen von einem zentralen Bereich 257 des Nabenabschnitts 256 hervorstehen. Jede der Speichen 260 beinhaltet eine Spitze 262, die einen Abschnitt der Seitenwand 255 beinhaltet. Die Polabschnitte 258 beinhalten äußere Seiten 259, die den anderen Abschnitt der Seitenwand 255 bilden. Benachbarte Speichen 260 kooperieren, um Schlitze 264 zum Aufnehmen der Magnete 276 und der Polabschnitte 258 zu definieren. In der veranschaulichten Ausführungsform sind die Schlitze 264 V-förmig und weisen eine engere Basis und eine breitere Mündung auf, die sich an der Seitenwand 255 befindet. Die Polabschnitte 258 weisen eine im Allgemeinen dreieckige Form auf, um sich in die Schlitze 264 zu verschachteln.
Ein oder mehrere Magnete 276 sind in jedem der Schlitze 264 angeordnet. Zum Beispiel kann jeder Pol ein Paar von Magneten 276 beinhalten, die im Allgemeinen in einer V-Form angeordnet sind. Jeder Magnet 276 kann in dem Luftspalt, der zwischen einer äußeren Seite 265 einer der Speichen 260 und einer inneren Seite 261 einer der Polabschnitte 258 definiert ist, angeordnet sein.
Der Rotor 250 beinhaltet keine Brücken, um Flussleckage von den Polabschnitten 258 zu dem Nabenabschnitt 256 ferner zu reduzieren. Daher sind die Polabschnitte 258 nicht direkt mit dem Nabenabschnitt 256 verbunden und ein dazwischenliegendes Verbindungsmittel wird zum Fixieren der Polabschnitte 258 benötigt. Ein Bindematerial 278, wie etwa Epoxy, kann in den Lufträumen angewendet sein, um die Polabschnitte 258 indirekt mit dem Nabenabschnitt 256 zu verbinden. Das Bindematerial 278 fixiert ebenfalls die Magnete 276. Dies erzeugt eine nicht magnetische Verbindung, die nicht zur Flussleckage beiträgt.
Jeder der Polabschnitte 258 kann eine Vielzahl von Vorsprüngen beinhalten, die in dem Bindematerial 278 eingebettet sind, um die Stärke der Verbindung zwischen den Polabschnitten 258 und dem Bindematerial 278 ferner zu erhöhen. Zum Beispiel kann jeder Polabschnitt 258 einen Mittelvorsprung 266, ein Paar von Kantenvorsprüngen 268 und ein paar von dazwischenliegenden Vorsprüngen 270 beinhalten. Jeder dieser Vorsprünge ist in dem Bindematerial 278 eingebettet und ist derart geformt, dass er eine mechanische Verbindung mit dem Bindematerial bildet. Die Speichen 260 können ebenfalls Kantenvorsprünge 272 beinhalten, die in dem Bindematerial 278 eingebettet sind. Die Seitenwand 255 kann eine Vielzahl von sich axial erstreckenden Schlitzen 274 definieren, die sich zwischen den Speichen 260 und den Polabschnitten 258 befinden. Die Schlitze 274 können mit den Schlitzen 264 durchgehend sein und weisen darin angeordnetes Bindematerial 278 auf.
Unter Bezugnahme auf die 11 und 12 kann das Bindematerial 278 auf den Rotor 250 angewendet werden, damit ein Ring 280 auf einem oder beiden Enden 254 gebildet ist. Der Ring 280 stellt zusätzliche Unterstützung bereit, um Zentrifugalkräfte daran zu hindern, die Polabschnitte 258 von den Nabenabschnitten 256 zu lösen. Das Bindematerial, das den Ring 280 bildet, kann mit dem in den Schlitzen 264 und den Schlitzen 274 angeordneten Bindematerial durchgehend sein. Der Ring 280 kann dünner sein und nur um den äußeren Abschnitt des Endes 254 angewendet sein, wie in 11 gezeigt. Oder, wie in 12 gezeigt, kann der Ring 280 einen wesentlichen Abschnitt des Endes 254 abdecken, um die Rückhaltekraft des Rings ferner zu erhöhen. „Wesentlicher Abschnitt“ bedeutet mehr als 50 Prozent.
In anderen Ausführungsformen kann der Rotor 250 Ringe (ähnlich den Ringen 170 und 172) beinhalten, die sich an den Enden 254 des Rotorkerns 252 befinden und aus Metall, Kunststoff oder Verbundmaterial hergestellt sind. Die Ringe können in erhöhte Abschnitte des Bindematerials 278 wie vorstehend beschrieben eingreifen.
Obwohl vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, welche die Patentansprüche umschließen. Bei den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken handelt es sich um beschreibende, nicht um einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein können, erkennt ein Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erreichen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Diese Attribute können unter anderem Folgendes umfassen: Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, bequeme Montage usw. Daher liegen Ausführungsformen, welche in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen auf dem Stand der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Elektrische Maschine, die Folgendes umfasst: einen Stator; und einen Rotor, der zum Drehen innerhalb des Stators gestützt ist, wobei der Rotor Folgendes beinhaltet: einen Kern aus gestapelten Lamellen, die jeweils einen Nabenabschnitt und Polabschnitte aufweisen, die zusammenarbeiten, um Taschen zu definieren, Magnete, die in dem Behälter angeordnet sind; und Bindematerial, das in den Taschen angeordnet ist, wobei jeder der Polabschnitte einen Vorsprung aufweist, der in dem Bindematerial eingebettet ist, um eine mechanische Verbindung zwischen den Polabschnitten und dem Bindematerial zu erzeugen.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei der Vorsprung einen Kragen und einen Kopf beinhaltet, der breiter ist als der Kragen.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei jeder der Polabschnitte einen zweiten Vorsprung beinhaltet, der von dem ersten Vorsprung beabstandet und in dem Bindematerial eingebettet ist, um eine mechanische Verbindung zwischen den Polabschnitten und dem Bindematerial zu erzeugen.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei jeder der Polabschnitte mit dem Nabenabschnitt durch eine Mittelbrücke verbunden ist, die integral mit dem Polabschnitt und dem Nabenabschnitt gebildet ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei der Rotor ferner einen nicht magnetischen Ring beinhaltet, der an einem Ende des Kerns angeordnet ist und dazu konfiguriert ist, die Magneten zu einem Mittelpunkt des Kerns zu drängen.
Rotor, der Folgendes umfasst: einen Rotorkern, der sich axial erstreckende Taschen definiert, die innerhalb des Kerns in Umfangsrichtung angeordnet sind; Magnete, die in dem Behälter angeordnet sind; Bindematerial, das in den Taschen angeordnet ist und erhöhte Abschnitte aufweist, die sich aus jeder Tasche über das Ende des Kerns hinweg erstrecken; und einen Ring, der an dem Ende angeordnet ist und in Eingriff mit den erhöhten Abschnitten steht, um die Magnete zu einem Zentrum des Kerns vorzuspannen.
Rotor nach Anspruch 6, wobei der Rotorkern aus einer Vielzahl von gestapelten Lamellen gebildet ist, wobei jede Lamelle einen Nabenabschnitt und eine Vielzahl von Polabschnitten beinhaltet, die in Umfangsrichtung um den Nabenabschnitt angeordnet sind, und wobei jede der Taschen von der Kooperation des Nabenabschnitts und eines entsprechenden der Polabschnitte definiert ist.
Rotor nach Anspruch 7, wobei mindestens einer der Polabschnitte einen Vorsprung beinhaltet, der sich nach innen zu dem Nabenabschnitt erstreckt und in dem Bindematerial eingebettet ist, um eine mechanische Verbindung zwischen den Polabschnitten und dem Bindematerial zu erzeugen.
Rotor nach Anspruch 6, wobei der Ring aus einem von nicht magnetischem Metall, Kunststoff und Bindematerial gebildet ist.
Rotor nach Anspruch 6, wobei der Ring aus Bindematerial gebildet ist, und das Bindematerial, das den Ring bildet, durchgehend mit dem Bindematerial ist, das in den Taschen angeordnet ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 6, wobei das Bindematerial Epoxy, Kunststoff oder Verbundmaterial ist.
Rotor, der Folgendes umfasst: einen zylindrischen Rotorkern, einschließlich eines Nabenabschnitts, der radial hervorstehende Speichen aufweist, die Schlitze dazwischen definieren, und einschließlich Polabschnitten, die jeweils in einem der Schlitze derart angeordnet sind, dass die Polabschnitte nicht direkt mit dem Nabenabschnitt verbunden sind; einen Magnet, der in jedem der Schlitze zwischen dem Nabenabschnitt und einem entsprechenden Polabschnitt angeordnet ist; und eine nicht-magnetische Verbindung, die jeden der Polabschnitte mit dem Nabenabschnitt verbindet.
Rotor nach Anspruch 12, wobei die nicht magnetische Verbindung Epoxy, Kunststoff oder Verbundmaterial ist, das in den Schlitzen angeordnet ist und mit dem Nabenabschnitt, den Polabschnitten und den Magneten verbunden ist.
Rotor nach Anspruch 13, wobei jeder der Polabschnitte mindestens einen Vorsprung beinhaltet, der sich zu einer entsprechenden der Speichen erstreckt und wobei jeder der Vorsprünge in der nicht magnetischen Verbindung eingebettet ist.
Rotor nach Anspruch 6 oder 12, wobei der Rotorkern eine äußere Seitenwand aufweist, die offene Schlitze definiert, die sich axial entlang der äußeren Seitenwand erstrecken, und wobei Bindematerial in jedem der geöffneten Schlitze angeordnet ist.