DE102019134890A1

DE102019134890A1 - Verfahren zur Herstellung eines Rotors

Info

Publication number: DE102019134890A1
Application number: DE102019134890.0A
Authority: DE
Inventors: Christian Gilde
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2021-06-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors (1) für eine elektrische Maschine, wobei der Rotor (1) eine Vielzahl von einzelnen zu einem Blechpaket gestapelten kreisrunden Rotorblechen (2) aufweist, wobei jedes der Rotorbleche (2) eine Mehrzahl umfänglich verteilt angeordneter Ausnehmungen (3) aufweist und wobei jeweils die Ausnehmungen (3), die in dem gestapelten Blechpaket axial fluchtend hintereinander angeordnet sind, axial parallel zur Rotorachse verlaufende Taschen (4) zur Aufnahme von stabartig ausgebildeten Magnetelementen (5) bilden. Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:- Bereitstellen einer Vielzahl von kreisrunden Rotorblechen (2) mit umfänglich verteilt angeordneten Ausnehmungen (3),- Stapeln der Rotorbleche (2) zu einem Rotorblechpaket, derart, dass die Ausnehmungen (3) im Wesentlichen axial fluchtend zur Bildung der Taschen (4) hintereinander angeordnet sind,- Bereitstellen von Magnetelementen (5), die im Querschnitt kleiner als die Ausnehmungen (3) ausgebildet sind, und Einführen der Magnetelemente (5) in die umfänglich verteilt angeordneten Taschen (4),- Verdrehen der einzelnen Rotorbleche (2) in ein und die gleiche Drehrichtung, derart, dass sich eine parallel zur Rotorachse und um einen Winkel aus einer Ebene, welche durch die Rotorachse verläuft, abweichende Verlaufsrichtung der Magnetelemente (5) ergibt und die Magnetelemente (5) in den Taschen (4) fixiert sind, und- Fixieren der zueinander verdrehten Rotorbleche (3).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektrische Maschine, wobei der Rotor eine Vielzahl von einzelnen zu einem Blechpaket gestapelten kreisrunden Rotorblechen aufweist, wobei jedes der Rotorbleche eine Mehrzahl umfänglich gleichmäßig verteilt angeordneter fensterartiger Ausnehmungen aufweist und wobei jeweils die Ausnehmungen, die in dem gestapelten Blechpaket axial fluchtend hintereinander angeordnet sind, axial parallel zur Rotorachse verlaufende Taschen zur Aufnahme von stabartig ausgebildeten Magnetelementen bilden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors mit Blechpaket für eine elektrische Maschine bereitzustellen, welches im Hinblick auf die Herstellung weiter optimiert ist. Insbesondere soll durch das neue Verfahren auf eine Verklebung der Magnetelemente in den Taschen des Rotorblechpakets verzichtet werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Herstellung eines Rotors für eine elektrische Maschine, wobei der Rotor eine Vielzahl von einzelnen zu einem Blechpaket gestapelten kreisrunden Rotorblechen aufweist, wobei jedes der Rotorbleche eine Mehrzahl umfänglich gleichmäßig verteilt angeordneter fensterartiger Ausnehmungen aufweist und wobei jeweils die Ausnehmungen, die in dem gestapelten Blechpaket axial fluchtend hintereinander angeordnet sind, axial parallel zur Rotorachse verlaufende Taschen zur Aufnahme von stabartig ausgebildeten Magnetelementen bilden. Das Verfahren umfasst die Verfahrensschritte:

- Bereitstellen einer Vielzahl von kreisrunden Rotorblechen mit umfänglich angeordneten Ausnehmungen,
- Stapeln der Rotorbleche zu einem Rotorblechpaket, derart, dass die Ausnehmungen im Wesentlichen axial fluchtend zur Bildung der Taschen hintereinander angeordnet sind,
- Bereitstellen von Magnetelementen, die im Querschnitt kleiner als die Ausnehmungen ausgebildet sind, und Einführen der Magnetelemente in die umfänglich verteilt angeordneten Taschen,
- Verdrehen der einzelnen Rotorbleche relativ gegeneinander in ein und die gleiche Drehrichtung, derart, dass sich eine parallel zur Rotorachse und um einen Winkel aus einer Ebene, welche durch die Rotorachse verläuft, abweichende Verlaufsrichtung der Magnetelemente ergibt und die Magnetelemente in den Taschen fixiert sind, und
- Fixieren der zueinander verdrehten Rotorbleche.

Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass das Verdrehen der einzeln lose aufeinandergestapelten Rotor-Einzelbleche gegeneinander und die anschließende Fixierung der Rotorbleche in dieser verdrehten Position zu einem Rotorpaket, die in den axial ausgebildeten Taschen angeordneten stabförmigen Magnetelemente ebenfalls fixiert sind. Ein zusätzliches Verkleben der Magnetelement in den Taschen ist nicht mehr erforderlich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Fixieren der zueinander verdrehten Rotorbleche Verstanzen der Rotorbleche insbesondere durch Stanzpaketierung erfolgt, wodurch auf verfahrenstechnisch einfache Weise eine Fixierung der gegeneinander verdrehten Rotorbleche erreicht werden kann.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Ausnehmungen der Rotorbleche umfänglich randoffen ausgebildet sind und dass die hierdurch randoffen ausgebildeten axial sich erstreckenden Taschen mit einer Mehrzahl von Magnetelementen befüllt sind, wobei das umfänglich außenliegende Magnetelement teilweise aus der randoffenen Tasche hervorsteht. Hierdurch kann ein optimierter Magnetfüllgrad in den Taschen des Rotors erreicht werden - insbesondere, wenn in die Taschen, in radialer Richtung übereinander angeordnet, eine Vielzahl stabförmiger und im Querschnitt rechteckig oder quadratisch ausgebildeter Magnetelemente eingebracht werden. Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass die Ausnehmungen der Rotorbleche umfänglich randoffen ausgebildet sind und dass die hierdurch randoffen ausgebildeten axial sich erstreckenden Taschen mit einer Mehrzahl von Magnetelementen befüllt sind, wobei das umfänglich außenliegende Magnetelement vollständig in der Tasche aufgenommen ist, derart, dass es aus der randoffenen Tasche nicht hervorsteht, was sich wiederum positiv auf die konstruktive Breite des Luftspalts zwischen Rotor und Stator auswirkt.
Zusammenfassend kann der Kern der Erfindung dahingehend beschrieben werden, dass die Rotorbleche zuerst zur kompletten Aktivlänge gestapelt werden, ohne sie zu verbinden. Die Rotorbleche dabei liegen lose aufeinander. In jede Tasche werden mehrere Magnete axial eingeschoben. Die Magnete sind von ihren Abmessungen her kleiner als die Taschen ausgebildet. Der Querschnitt der Magnete und auch die axiale Länge muss auf die Taschengröße abgestimmt sein. Werden diese Parameter entsprechend ausgelegt, können, nach dem Einschieben der Magnete, die Rotorbleche relativ zueinander verdreht werden. Nach dem Verdrehen werden die Rotorbleche z.B. durch Stanzpaketieren in ihrer Position zueinander fixiert. Durch das Verdrehen der Stanzbleche können die Magnete in den Taschen fixiert werden. Dadurch wird keine Klebung notwendig. Damit der Magnetfüllgrad maximiert wird und gleichzeitig gleiche Magnete verwendet werden können, müssen die äußeren Magnete leicht überstehen. Will man ein Überstehen vermeiden sinkt der Füllgrad je nach Schränkung und Magnetlänge. Als besondere Vorteile ergeben sich neben einer verbesserten (Reduktion) Drehmomentwelligkeit (des sog. Torque Ripple) sowie einer Verbesserung im Hinblick auf die NVH-Problematik (Noise Vibration Harshness Problematik), Vorteile im Hinblick auf die Herstellkosten - nicht zuletzt da ein Arbeitsschritt zum Verkleben der Magnetelemente in den Taschen eingespart worden ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigen:

1 einen Rotor in einer ersten möglichen Ausführungsform, der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist, und der unten in einer axialen Draufsicht und der oben in einer Schnittdarstellung in einem Teil-Radialschnitt durch den Rotor dargestellt ist, und
2 einen Rotor in einer zweiten möglichen Ausführungsform, der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist, und der unten in einer axialen Draufsicht und der oben in einer Schnittdarstellung in einem Teil-Radialschnitt durch den Rotor dargestellt ist.

1 zeigt einen Rotor 1 in einer ersten möglichen Ausführungsform, der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist. In der unteren Darstellung ist der Rotor 1 dabei in einer axialen Draufsicht dargestellt. Stellvertretend für andere weitere Ausnehmungen 3 in den Rotorblechen 2 weist der dargestellte Rotor 1 an zwei umfänglichen Positionen (auf zwölf Uhr und auf sechs Uhr) jeweils eine Ausnehmung 3 auf. Die Ausnehmungen 3 der identisch ausgebildeten Rotorbleche 2, die hinter dem ersten Rotorblech 2 zu einem Stapel aufgebaut angeordnet sind, sind gestrichelt dargestellt, so dass man erkennen kann, dass sich durch die Ausnehmungen 3 der gegeneinander verdrehten hintereinanderliegend angeordneten Rotorbleche 2 jeweils eine sich in Axialrichtung parallel zur Rotorachse, aber gegenüber dieser schräg nach hinten weglaufend orientierte Tasche 4 bildet, in der eine Mehrzahl stabförmig ausgebildeter Magnetelemente 5, radial übereinanderliegend angeordnet ist.
In der oberen Darstellung in 1 ist der Rotor 1 in einer Schnittdarstellung in einem Teil-Radialschnitt durch den Rotor 1 dargestellt. Hier ist gut zu erkennen, dass die einzelnen übereinander angeordneten Magnetelemente 5 einen im Inneren des Rotors 1 schrägverlaufenden Magnetkern bilden. In dieser Ausführungsform sind die Ausnehmungen 3 der Rotorbleche 2 umfänglich randoffen ausgebildet, und die sich axial erstreckenden Taschen 4 mit einer Mehrzahl von Magnetelementen 5 befüllt, wobei das umfänglich außenliegende Magnetelement 5 vollständig in der Tasche 4 aufgenommen ist, derart, dass es aus der randoffenen Tasche 4 nicht hervorsteht.
2 zeigt einen Rotor 1 in einer zweiten möglichen Ausführungsform, der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 1 sind die sich axial erstreckenden Taschen 4 mit einer Mehrzahl von Magnetelementen 5 befüllt, wobei das umfänglich außenliegende Magnetelement 5 teilweise nach außen aus der Tasche 4 hervorsteht.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezugszeichenliste

1: Rotor
2: Rotorblech
3: Ausnehmung
4: Tasche
5: Magnetelement

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Rotors (1) für eine elektrische Maschine, wobei der Rotor (1) eine Vielzahl von einzelnen zu einem Blechpaket gestapelten kreisrunden Rotorblechen (2) aufweist, wobei jedes der Rotorbleche (2) eine Mehrzahl umfänglich verteilt angeordneter Ausnehmungen (3) aufweist und wobei jeweils die Ausnehmungen (3), die in dem gestapelten Blechpaket axial fluchtend hintereinander angeordnet sind, axial parallel zur Rotorachse verlaufende Taschen (4) zur Aufnahme von stabartig ausgebildeten Magnetelementen (5) bilden, umfassend folgende Verfahrensschritte: - Bereitstellen einer Vielzahl von kreisrunden Rotorblechen (2) mit umfänglich verteilt angeordneten Ausnehmungen (3), - Stapeln der Rotorbleche (2) zu einem Rotorblechpaket, derart, dass die Ausnehmungen (3) im Wesentlichen axial fluchtend zur Bildung der Taschen (4) hintereinander angeordnet sind, - Bereitstellen von Magnetelementen (5), die im Querschnitt kleiner als die Ausnehmungen (3) ausgebildet sind, und Einführen der Magnetelemente (5) in die umfänglich verteilt angeordneten Taschen (4), - Verdrehen der einzelnen Rotorbleche (2) in ein und die gleiche Drehrichtung, derart, dass sich eine parallel zur Rotorachse und um einen Winkel aus einer Ebene, welche durch die Rotorachse verläuft, abweichende Verlaufsrichtung der Magnetelemente (5) ergibt und die Magnetelemente (5) in den Taschen (4) fixiert sind, und - Fixieren der zueinander verdrehten Rotorbleche (3).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixieren der zueinander verdrehten Rotorbleche (2) durch Verstanzen der Rotorbleche (2) insbesondere durch Stanzpaketierung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (3) der Rotorbleche (2) umfänglich randoffen ausgebildet sind und dass die hierdurch randoffen ausgebildeten axial sich erstreckenden Taschen (4) mit einer Mehrzahl von Magnetelementen (5) befüllt sind, wobei das umfänglich außenliegende Magnetelement (5) teilweise aus der randoffenen Tasche (4) hervorsteht.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (3) der Rotorbleche (2) umfänglich randoffen ausgebildet sind und dass die hierdurch randoffen ausgebildeten axial sich erstreckenden Taschen (4) mit einer Mehrzahl von Magnetelementen (5) befüllt sind, wobei das umfänglich außenliegende Magnetelement (5) vollständig in der Tasche (4) aufgenommen ist, derart, dass es aus der randoffenen Tasche (4) nicht hervorsteht.