DE102019212256A1

DE102019212256A1 - Rotor with mined spreading bars

Info

Publication number: DE102019212256A1
Application number: DE102019212256.6A
Authority: DE
Inventors: Laura Reyes Tello; Frank Seufert; Simon-Frederik Koch; Gert Callies; Claus-Christian Oetting; Sebastian Amend
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-08-15
Filing date: 2019-08-15
Publication date: 2021-02-18

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor 1 mit einem Blechlamellenpaket 2 mit einer Vielzahl von gestapelten Blechlamellen 3, wobei jede Blechlamelle 3 einen Lamellengrundkörper 14 und mehrere Polsegmente 12 aufweist, wobei der Lamellengrundkörper 14 an einer äußeren Lamellenumfangsfläche 15 ausgebildete Einbuchtungen 4 aufweist, die zur Aufnahme von jeweils einem Polsegment 12 vorgesehen sind, wobei die Polsegmente 12 als Lamellenausschnitte aus der jeweiligen Blechlamelle 3 gebildet und im Blechlamellenpaket 2 zu Polsegmentpaketen gestapelt sind, wobei in den Einbuchtungen 4 der gestapelten Blechlamellen 3 Permanentmagnete 5 zwischen Polsegmentpaket und Lamellengrundkörpern 14 oder zwischen zwei Polsegmentpaketen angeordnet sind, wobei benachbarte Polsegmente 12 über eine Lamellenverbindung 8 verbunden sind, und wobei jede Einbuchtung 4 und darin aufgenommene Polsegmente 12 einem der Rotorpole zuordnenbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechlamellen 3 ein Sonderpolbereich 16 aufweisen, der einem der Rotorpole zuordenbar ist und der eine kreisförmige äußere Lamellenumfangsfläche 15 und radial innerhalb davon Ausnehmungen 9 zur Bildung von Magnettaschen aufweist, dass der Sonderpolbereich 16 Sonderpolsegmente 17 aufweist, die über Polsegmentstege 7a, 7b einstückig miteinander oder mit dem Lamellengrundkörper 14 verbunden sind, und dass die Blechlamellen 3 derart zueinander verdreht sind, dass jedes Polsegmentpaket zumindest ein Sonderpolsegment 17 umfasst.The present invention relates to a rotor 1 with a lamination stack 2 with a plurality of stacked lamination 3, each lamination 3 having a lamination base body 14 and several pole segments 12, the lamination base body 14 having indentations 4 formed on an outer lamination circumference surface 15, which are intended to accommodate One pole segment 12 each are provided, the pole segments 12 being formed as lamellar cutouts from the respective sheet metal lamella 3 and stacked in the sheet metal lamella pack 2 to form pole segment packets, permanent magnets 5 being arranged in the indentations 4 of the stacked sheet metal lamellae 3 between the pole segment pack and the base plate bodies 14 or between two pole segment packets , wherein adjacent pole segments 12 are connected via a lamellar connection 8, and wherein each indentation 4 and pole segments 12 received therein can be assigned to one of the rotor poles, characterized in that the sheet-metal lamellae 3 are a special pole ch 16, which can be assigned to one of the rotor poles and which has a circular outer lamellar circumferential surface 15 and radially inside recesses 9 for the formation of magnetic pockets, that the special pole area 16 has special pole segments 17 that are integral with one another or with the lamellar body 14 via pole segment webs 7a, 7b are connected, and that the sheet metal lamellas 3 are rotated with respect to one another in such a way that each pole segment packet comprises at least one special pole segment 17.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor einer elektrischen Maschine. Außerdem betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit einem derartigen Rotor. Der Rotor weist bevorzugt minimierte Streustege auf.The present invention relates to a rotor of an electrical machine. The invention also relates to an electrical machine with such a rotor. The rotor preferably has minimized spreading ridges.

Aus dem Stand der Technik sind elektrischen Maschinen bekannt, wie sie etwa für Hybridfahrzeuge oder Elektrofahrzeuge eingesetzt werden. Diese müssen zumeist eine ganze Reihe von Anforderungen erfüllen, wobei insbesondere eine hohe Leistungsdichte bei geringem Gewicht gefordert wird. Als Maschinentyp kommt im Fahrzeugbereich vor allem der Maschinentyp Asynchronmaschine und der Maschinentyp permanent erregte Synchronmaschine zum Einsatz. Für Rotoren von Asynchronmaschinen wird eine Wicklung im geblechten Rotor in der Regel gießtechnisch oder als gesteckte oder gebaute Variante ausgeführt. Bei Rotoren von permanent erregten Synchronmaschinen wird das Magnetfeld über Permanentmagnete realisiert, die in den geblechten Rotor eingebracht werden. Der geblechte Rotor stellt damit einen Magnetträger dar.Electrical machines are known from the prior art, such as those used for hybrid vehicles or electric vehicles. These usually have to meet a whole series of requirements, with a high power density and low weight being required in particular. The machine type used in the vehicle sector is primarily the asynchronous machine type and the permanently excited synchronous machine type. For rotors of asynchronous machines, a winding in the laminated rotor is usually carried out by casting or as a plugged or built variant. In the case of rotors of permanently excited synchronous machines, the magnetic field is implemented using permanent magnets that are inserted into the laminated rotor. The laminated rotor thus represents a magnet carrier.

Beispielsweise sind elektrische Maschinen aus der DE 10 2016 225 105 A1 oder der JP5493792B2 bekannt.For example, electrical machines are from the DE 10 2016 225 105 A1 or the JP5493792B2 known.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der erfindungsgemäße Rotor weist eine Minimierung von Streustegen auf. Solche Streustege sind insbesondere dazu verwendet, eine Festigkeit im Rotor bereitzustellen oder zu erhöhen. Gleichzeitig stellen solche Streustege allerdings magnetische Kurzschlüsse dar, durch die sich ein Teil von magnetischen Feldlinien kurzschließen kann, wodurch der kurzgeschlossene Teil nicht mehr zur Drehmomentbereitstellung zur Verfügung steht. Durch den erfindungsgemäßen Rotor ist erreicht, dass der Anteil dieser kurzgeschlossenen Feldlinien minimiert ist.The rotor according to the invention has a minimization of scatter ridges. Such spreader bars are used in particular to provide or increase strength in the rotor. At the same time, however, such stray webs represent magnetic short circuits, through which part of the magnetic field lines can short-circuit, so that the short-circuited part is no longer available for providing torque. The rotor according to the invention ensures that the proportion of these short-circuited field lines is minimized.

Der erfindungsgemäße Rotor einer elektrischen Maschine mit mehreren Rotorpolen weist zumindest ein Blechlamellenpaket mit einer Vielzahl von gestapelten Blechlamellen auf. Die einzelnen Blechlamellen sind besonders vorteilhaft aus einem Elektroblech gefertigt. Jede Blechlamelle wiederum weist einen Lamellengrundkörper und mehrere Polsegmente auf. Der Lamellengrundkörper hat an einer äußeren Lamellenumfangsfläche Einbuchtungen, die zur Aufnahme von jeweils einem oder mehreren Polsegmenten vorgesehen sind. Dabei ist jedes Polsegment als Lamellenausschnitt aus der jeweiligen Blechlamelle gebildet. Die einzelnen Polsegmente sind zu separaten Polsegmentpaketen gestapelt. Dabei ist vorgesehen, dass aufgrund der Ausbildung der Polsegmente als Lamellenausschnitte die Polsegmente von den Lamellengrundkörpern separate Bauteile darstellen. Insbesondere sind die Polsegmente nicht über Streustege mit dem Lamellengrundkörper verbunden.The rotor according to the invention of an electrical machine with a plurality of rotor poles has at least one lamination stack with a plurality of stacked lamination. The individual sheet metal lamellas are particularly advantageously made from electrical sheet metal. Each sheet metal lamella in turn has a lamella base body and several pole segments. The lamellar base body has indentations on an outer lamellar circumferential surface, which are provided for receiving one or more pole segments. Each pole segment is formed as a lamella cutout from the respective sheet metal lamella. The individual pole segments are stacked to form separate pole segment packages. It is provided that due to the design of the pole segments as lamella cutouts, the pole segments represent separate components from the lamellar base bodies. In particular, the pole segments are not connected to the lamellar base body via scatter webs.

In den Einbuchtungen der gestapelten Blechlamellen sind Permanentmagnete angeordnet. Die Permanentmagnete sind entweder zwischen einem der Polsegmentpakete innerhalb der jeweiligen Einbuchtungen und den Lamellengrundkörpern der gestapelten Blechlamellen angeordnet oder zwischen zwei in der jeweiligen Einbuchtung angeordneten Polsegmentpaketen. Auf diese Weise lassen sich entweder einreihige oder mehrreihige Anordnungen von Permanentmagneten erreichen.Permanent magnets are arranged in the indentations of the stacked sheet metal lamellas. The permanent magnets are either arranged between one of the pole segment stacks within the respective indentations and the lamellar base bodies of the stacked sheet metal plates or between two pole segment stacks arranged in the respective indentation. In this way, either single-row or multi-row arrangements of permanent magnets can be achieved.

In den Polsegmentpaketen sind benachbarte Polsegmente über eine Lamellenverbindung mechanisch miteinander verbunden. Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass eine Lamellenverbindung durch das gesamte Polsegmentpaket verläuft, um sämtliche Polsegmente der Polsegmentpakete mechanisch zu verbinden. Jede Einbuchtung und das darin aufgenommene zumindest eine Polsegment lassen sich einem der Rotorpole des Rotors zuordnen.In the pole segment stacks, adjacent pole segments are mechanically connected to one another via a lamellar connection. It is particularly advantageous that a lamellar connection runs through the entire pole segment packet in order to mechanically connect all of the pole segments of the pole segment packets. Each indentation and the at least one pole segment received therein can be assigned to one of the rotor poles of the rotor.

Die Blechlamellen weisen außerdem einen oder mehrere Sonderpolbereiche auf. Der Sonderpolbereich ist jeweils einem der Rotorpole zuordnenbar und weist eine kreisförmige äußere Lamellenumfangsfläche auf. Radial innerhalb der äußeren Lamellenumfangsfläche sind mehrere Ausnehmungen zur Bildung von Magnettaschen vorgesehen. Die Ausnehmungen korrespondieren dabei vorteilhafterweise zu den zuvor beschriebenen Orten zwischen den Polsegmentpaketen und/oder dem Polsegmentpaket und dem Lamellengrundkörper zur Anordnung der Permanentmagnete. Somit weist jeder Sonderpolbereich Sonderpolsegmente und Polsegmentstege auf, wobei die Sonderpolsegmente durch die Polsegmentstege einstückig miteinander oder einstückig mit dem Lamellengrundkörper verbunden sind. Dies bedeutet, dass lediglich an dem Sonderpolsegment Streustege vorhanden sind, die zu einem magnetischen Kurzschluss führen können. Dadurch ist das Ausmaß von magnetischen Kurzschlüssen am Rotor minimiert, sodass der Rotor ermöglicht, eine elektrische Maschine mit hoher Leistungsdichte bei geringem Gewicht bereitzustellen.The sheet metal lamellas also have one or more special pole areas. The special pole area can each be assigned to one of the rotor poles and has a circular outer lamellar peripheral surface. Several recesses for forming magnetic pockets are provided radially within the outer peripheral surface of the lamellae. The recesses advantageously correspond to the previously described locations between the pole segment packets and / or the pole segment pack and the lamellar base body for the arrangement of the permanent magnets. Each special pole area thus has special pole segments and pole segment webs, the special pole segments being connected in one piece to one another or in one piece with the lamellar base body by the pole segment webs. This means that stray webs are only present on the special pole segment, which can lead to a magnetic short circuit. This minimizes the extent of magnetic short circuits on the rotor, so that the rotor makes it possible to provide an electrical machine with high power density and low weight.

Die Blechlamellen des Blechlamellenpakets sind bezüglich der Lage des Sonderpolbereichs derart zueinander verdreht, dass jedes Polsegmentpaket zumindest ein Sonderpolsegment einer der Blechlamellen umfasst. Das Sonderpolsegment ist dabei über eine Lamellenverbindung mechanisch mit benachbarten Polsegmenten des Polsegmentpakets verbunden. Dadurch ist eine Stabilität des Rotors gegeben, da sämtliche Polsegmentpakete über zumindest einen Polsegmentsteg mit einer der Lamellengrundkörper einer der Blechlamellen verbunden sind. Dies wird dadurch erreicht, dass jedes Polsegmentpaket zumindest ein Sonderpolsegment aufweist. Da dieses Sonderpolsegment über Polsegmentstege mit dem Lamellengrundkörper verbunden ist, ist somit auch das gesamte Polsegmentpaket mit dem Paket der gestapelten Lamellengrundkörper verbunden. Dadurch ist ein einteiliges Blechlamellenpaket realisiert. Bei der Lamellenverbindung, die zur Verbindung des Sonderpolsegments mit benachbarten Polsegmenten vorgesehen ist, handelt es sich besonders vorteilhaft um dieselbe Lamellenverbindung, mit der auch die Polsegmente des Polsegmentpakets untereinander verbunden sind. Wie zuvor beschrieben, ist bevorzugt vorgesehen, dass eine einzige Lamellenverbindung zur Fixierung sämtlicher Polsegmente und Sonderpolsegmente eines Polsegmentpakets dient.The sheet metal lamellas of the lamination stack are rotated with respect to the position of the special pole area in such a way that each stack of pole segments comprises at least one special pole segment of one of the lamination plates. The special pole segment is mechanically connected to adjacent pole segments of the pole segment packet via a lamellar connection. This gives the rotor stability given, since all pole segment packets are connected to one of the lamellar base bodies of one of the sheet metal lamellae via at least one pole segment web. This is achieved in that each pole segment package has at least one special pole segment. Since this special pole segment is connected to the lamellar body via pole segment webs, the entire pole segment package is thus also connected to the package of stacked lamellar bodies. As a result, a one-piece lamination packet is realized. The lamellar connection, which is provided for connecting the special pole segment to adjacent pole segments, is particularly advantageously the same lamellar connection with which the pole segments of the pole segment packet are also connected to one another. As described above, it is preferably provided that a single lamellar connection is used to fix all pole segments and special pole segments of a pole segment packet.

Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.The subclaims contain preferred developments of the invention.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Sonderpolsegmente und die Polsegmente identisch ausgebildet sind. Somit unterscheiden sich die Sonderpolsegmente von den Polsegmenten insbesondere lediglich dadurch, dass die Sonderpolsegmente über die Polsegmentstege untereinander und/oder mit dem Lamellengrundkörper einstückig verbunden sind. Somit lässt sich insbesondere zumindest ein Sonderpolsegment zusammen mit den übrigen Polsegmenten zu dem Polsegmentpaket stapeln, um das Polsegmentpaket mit zumindest einer Blechlamelle zu verbinden.It is preferably provided that the special pole segments and the pole segments are designed identically. The special pole segments thus differ from the pole segments in particular only in that the special pole segments are connected in one piece to one another and / or to the lamellar base body via the pole segment webs. Thus, in particular, at least one special pole segment can be stacked together with the other pole segments to form the pole segment package in order to connect the pole segment package to at least one sheet metal lamella.

Sämtliche Blechlamellen des Blechlamellenpakets sind besonders vorteilhaft identisch ausgebildet. Somit wird lediglich durch Verdrehen der Blechlamellen gegeneinander erreicht, dass sämtliche Polsegmentpakete zumindest ein Sonderpolsegment aufweisen. Die Herstellung der Blechlamellen ist somit vereinfacht, ebenso wie die Herstellung des Blechlamellenpakets. Insbesondere lassen sich somit sämtliche Blechlamellen mittels eines einzigen Werkzeugs fertigen. Besonders bevorzugt werden die Blechlamellen durch Stanzen hergestellt.All sheet metal lamellas of the lamination stack are particularly advantageously designed identically. Thus it is achieved only by rotating the sheet metal lamellae against one another that all pole segment packets have at least one special pole segment. The production of the sheet metal lamellas is thus simplified, as is the production of the lamination stack. In particular, all sheet metal lamellas can thus be manufactured using a single tool. The sheet metal lamellae are particularly preferably produced by stamping.

Das Blechlamellenpaket ist in seiner Umfangsrichtung bevorzugt von einem Bandageelement zur Aufnahme von Fliehkräften umschlossen. Das Bandageelement erstreckt sich somit vorteilhafterweise an der äußeren Lamellenumfangsfläche. Durch das Bandageelement ist somit die Aufnahme von Fliehkräften ermöglicht, wodurch eine erhöhte Stabilität des Rotors bei Rotation erreicht wird. Insbesondere kann eine Drehzahlfestigkeit des Rotors durch das Bandageelement verbessert werden.In its circumferential direction, the laminated core is preferably enclosed by a bandage element to absorb centrifugal forces. The bandage element thus advantageously extends on the outer lamellar circumferential surface. The bandage element thus enables centrifugal forces to be absorbed, thereby increasing the stability of the rotor during rotation. In particular, a speed stability of the rotor can be improved by the bandage element.

Die Polsegmentstege weisen bevorzugt radial verlaufende Radialstegbereiche und/oder in Umfangsrichtung verlaufende Umfangsstegbereiche auf. Dabei ist vorgesehen, dass die Radialstegbereiche die Sonderpolsegmente untereinander in radialer Richtung verbinden oder ein Sonderpolsegment in radialer Richtung mit dem Lamellengrundkörper verbinden. Die Umfangsstegbereiche hingegen sind zum Verbinden von Sonderpolsegmenten in Umfangsrichtung vorgesehen oder zum Verbinden eines Sonderpolsegments mit dem zugehörigen Lamellengrundkörper in Umfangsrichtung.The pole segment webs preferably have radial web regions running radially and / or circumferential web regions running in the circumferential direction. It is provided that the radial web areas connect the special pole segments to one another in the radial direction or connect a special pole segment to the lamellar base body in the radial direction. The circumferential web areas, however, are provided for connecting special pole segments in the circumferential direction or for connecting a special pole segment with the associated lamellar base body in the circumferential direction.

Jede Blechlamelle weist vorteilhafterweise maximal einen Sonderpolbereich auf. Dadurch ist die Anzahl an Streustegen, die durch die Polsegmentstege des Sonderpolbereichs gebildet werden, minimiert. Dies führt zu einer Minimierung von magnetischen Kurzschlüssen innerhalb des Rotors, sodass der Rotor elektrische Maschinen mit hoher Leistungsdichte und geringem Gewicht ermöglicht.Each sheet metal lamella advantageously has a maximum of one special pole area. This minimizes the number of stray bars that are formed by the pole segment bars of the special pole area. This leads to a minimization of magnetic short circuits within the rotor, so that the rotor enables electrical machines with high power density and low weight.

Innerhalb einer Einbuchtung des Lamellengrundkörpers sind vorteilhafterweise mehrere Polsegmente angeordnet. Die mehreren Polsegmente ermöglichen das Anordnen mehrerer Permanentmagnete. Dabei ist vorgesehen, dass die mehreren Polsegmente innerhalb der Einbuchtung an verschiedenen radialen Positionen angeordnet sind. Insbesondere lassen sich somit mehrere Reihen von Permanentmagneten bilden, wobei diese Reihen radial zueinander versetzt sind.A plurality of pole segments are advantageously arranged within an indentation of the lamellar base body. The multiple pole segments allow multiple permanent magnets to be arranged. It is provided that the plurality of pole segments are arranged at different radial positions within the indentation. In particular, several rows of permanent magnets can thus be formed, these rows being radially offset from one another.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass ein radial weiter innen angeordnetes Polsegmentpaket ein radial weiter außen angeordnetes Polsegmentpaket teilweise umgreift. Dadurch wird insbesondere die zuvor beschriebene Möglichkeit erreicht, mehrere Reihen von Permanentmagneten, die sich insbesondere zwischen den Polsegmenten befinden, bereitzustellen. Durch das zumindest teilweise Umgreifen der radial weiter außen angeordneten Polsegmente durch radial weiter innen angeordnete Polsegmente wird dabei ein radial versetztes Anordnen der einzelnen Reihen von Permanentmagneten erreicht.It is particularly preferably provided that a pole segment packet arranged radially further inward partially encompasses a pole segment packet arranged radially further outward. In this way, the above-described possibility of providing several rows of permanent magnets, which are located in particular between the pole segments, is achieved in particular. By at least partially encompassing the pole segments arranged radially further outward by pole segments arranged radially further inward, a radially offset arrangement of the individual rows of permanent magnets is achieved.

Benachbarte Blechlamellen sind bevorzugt durch Stanzpaketieren und/oder Verkleben und/oder Verschrauben aneinander fixiert. Auf diese Weise ist das Blechlamellenpaket gebildet. Insbesondere sind benachbarte Lamellengrundkörper durch die beschriebenen Maßnahmen aneinander fixiert. Ebenso sind bevorzugt benachbarte Polsegmente oder Sonderpolsegmente durch die beschriebenen Maßnahmen aneinander fixiert.Adjacent sheet-metal lamellae are preferably fixed to one another by means of punched packages and / or gluing and / or screwing. In this way, the laminated core is formed. In particular, adjacent lamellar bodies are fixed to one another by the measures described. Likewise, adjacent pole segments or special pole segments are preferably fixed to one another by the measures described.

Die Erfindung betrifft außerdem eine elektrische Maschine. Die elektrische Maschine weist einen Rotor, wie zuvor beschrieben, auf. Außerdem weist die elektrische Maschine einen Stator auf, der zum Antreiben des Rotors ausgebildet ist. Da der Rotor minimierte magnetische Kurzschlüsse aufweist, ist die elektrische Maschine mit einem geringen Gewicht und einer hohen Leistungsdichte ausgebildet.The invention also relates to an electrical machine. The electrical machine has a rotor, as described above. In addition, the electrical machine has a stator that is designed to drive the rotor. Since the rotor has minimized magnetic short circuits, the electrical machine is designed to be lightweight and have a high power density.

FigurenlisteFigure list

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

1 eine schematische Ansicht einer elektrischen Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
2 eine schematische Ansicht eines Blechlamellenpakets eines Rotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:

1 a schematic view of an electrical machine according to an embodiment of the invention, and
2 a schematic view of a laminated core of a rotor according to an embodiment of the invention.

Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention

1 zeigt schematisch eine elektrische Maschine 10 mit einem Rotor 1 und einem den Rotor 1 antreibenden Stator 11. Der Stator 11 ist lediglich schematisch angedeutet. Außerdem ist nur ein Teil der tatsächlich vorhandenen Permanentmagnete 5 des Rotors 1 gezeigt. Ein Blechlamellenpaket 2 des Rotors 1 ist schematisch in 2 dargestellt. Die 1 und 2 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben:

Der Rotor 1 der elektrischen Maschine 10 weist das Blechlamellenpaket 2 auf, wobei das Blechlamellenpaket 2 durch eine Vielzahl von gestapelten Blechlamellen 3 gebildet ist. Der Rotor 1 kann aus einem oder mehreren Blechlamellenpaketen 2 gebildet sein. Jede Blechlamelle 3 weist einen Lamellengrundkörper 14 und mehrere Polsegmente 12 auf. Dabei ist vorgesehen, dass der Lamellengrundkörper an einer äußeren Lamellenumfangsfläche 15 ausgebildete Einbuchtungen 4 aufweist, die zur Aufnahme von jeweils zwei Polsegmenten 12 vorgesehen sind. Es ist außerdem vorgesehen, dass jede Einbuchtung zusammen mit den darin angeordneten Polsegmenten 12 einen Rotorpol ausbildet.

1 shows schematically an electrical machine 10 with a rotor 1 and one the rotor 1 driving stator 11 . The stator 11 is only indicated schematically. In addition, only some of the permanent magnets actually exist 5 of the rotor 1 shown. A sheet metal package 2 of the rotor 1 is schematically in 2 shown. The 1 and 2 are described together below:

The rotor 1 the electric machine 10 shows the laminated core 2 on, with the laminated core 2 through a multitude of stacked sheet metal lamellas 3 is formed. The rotor 1 can be made from one or more sheet metal lamellas 2 be educated. Every sheet metal lamella 3 has a lamellar body 14th and multiple pole segments 12 on. It is provided that the lamellar base body on an outer lamellar circumferential surface 15th formed indentations 4th has, for receiving two pole segments 12 are provided. It is also provided that each indentation together with the pole segments arranged therein 12 forms a rotor pole.

Die Polsegmente 12 sind an radial unterschiedlichen Positionen angebracht. Dabei ist vorgesehen, dass ein radial weiter innen angeordnetes Polsegment 12 ein radial weiter außen angeordnetes Polsegment 12 zumindest teilweise umgreift. Es verbleibt ein Freiraum zwischen den beiden Polsegmenten 12 und dem radial inneren Polsegment 12 und dem Lamellengrundkörper 14. Sind die Blechlamellen 3 zu dem Blechlamellenpaket 2 gestapelt, so ergibt sich insbesondere eine Aufnahme für die Permanentmagnete 5. Es sind auf diese Weise zwei Reihen von Permanentmagneten 5 gebildet, sodass sich eine V-V Anordnung ergibt.The pole segments 12 are attached at radially different positions. It is provided that a pole segment arranged radially further inward 12 a pole segment arranged radially further out 12 at least partially encompasses. There remains a free space between the two pole segments 12 and the radially inner pole segment 12 and the lamellar body 14th . Are the sheet metal lamellas 3 to the sheet metal package 2 stacked, in particular a receptacle for the permanent magnets results 5 . There are two rows of permanent magnets in this way 5 formed so that a VV arrangement results.

An einem Rotorpol weist jede Blechlamelle 3 einen Sonderpolbereich 16 auf. Der Sonderpolbereich 16 unterscheidet sich von den anderen Polbereichen derart, dass keine Einbuchtung 4 mit darin angeordneten Polsegmenten 12 vorhanden ist. Vielmehr ist an den Sonderpolbereichen eine kreisförmige äußere Lamellenumfangsfläche 15 vorhanden. Radial innerhalb der äußeren Lamellenumfangsfläche 15 sind mehrere Ausnehmungen 9 zur Bildung von Magnettaschen vorhanden. Der Sonderpolbereich 16 weist Sonderpolsegmente 17 auf, die identisch zu den Polsegmenten 12 geformt sind. Weiterhin weist der Sonderpolbereich 16 Polsegmentstege 7a, 7b auf, die zur Verbindung der Sonderpolsegmente 17 untereinander und zur Verbindung der Sonderpolsegmente 17 mit dem Lamellengrundkörper 14 dienen. Dabei ist vorgesehen, dass Lamellengrundkörper 14, Polsegmentstege 7a, 7b und Sonderpolsegmente 17 einstückig ausgebildet sind.Each sheet metal lamella has a rotor pole 3 a special pole area 16 on. The special pole area 16 differs from the other pole areas in such a way that no indentation 4th with pole segments arranged therein 12 is available. Rather, there is a circular outer peripheral surface of the lamellae at the special pole areas 15th available. Radially within the outer peripheral surface of the lamella 15th are several recesses 9 available to form magnetic pockets. The special pole area 16 has special pole segments 17th on that are identical to the pole segments 12 are shaped. Furthermore, the special pole area 16 Pole segment webs 7a , 7b on that to connect the special pole segments 17th among each other and to connect the special pole segments 17th with the lamellar body 14th to serve. It is provided that the lamellar body 14th , Pole segment webs 7a , 7b and special pole segments 17th are integrally formed.

Die Polsegmentstege 7a, 7b umfassen radial verlaufende Radialstegbereiche 7a, die zum radialen Verbinden der Sonderpolsegmente 17 und zum radialen Verbinden des radial inneren Sonderpolsegments 17 und des Blechlamellengrundkörpers 14 dienen. Außerdem sind als Polsegmentstege 7a, 7b in Umfangsrichtung verlaufende Umfangsstegbereiche 7b vorgesehen, die die Sonderpolsegmente 17 untereinander in Umfangsrichtung verbinden sowie das radial innere Sonderpolsegment 17 in Umfangsrichtung mit dem Lamellengrundkörper 14. Somit sind durch die Polsegmentstege 7a, 7b Streustege ausgebildet, die zur mechanischen Fixierung der Sonderpolsegmente 17 dienen.The pole segment webs 7a , 7b comprise radially extending radial web areas 7a that are used to radially connect the special pole segments 17th and for the radial connection of the radially inner special pole segment 17th and the sheet metal base body 14th to serve. In addition, as pole segment webs 7a , 7b circumferential web areas running in the circumferential direction 7b provided that the special pole segments 17th Connect with each other in the circumferential direction as well as the radially inner special pole segment 17th in the circumferential direction with the lamellar body 14th . Thus are through the pole segment webs 7a , 7b Scatter webs formed, which for the mechanical fixation of the special pole segments 17th to serve.

Die Blechlamellen 3 des Blechlamellenpakets 2 sind allesamt identisch ausgebildet und gegeneinander verdreht angeordnet. Das Verdrehen bewirkt, dass an jedem Rotorpol zumindest ein Sonderpolbereich 16 vorhanden ist. Werden die Blechlamellen 3 in einer derartigen Ausrichtung zueinander zu dem Blechlamellenpaket 2 gestapelt, so ergeben sich hieraus die folgenden Merkmale: Werden die Blechlamellen 3 zu dem Blechlamellenpaket 2 gestapelt, so ist einerseits ein Stapel der Lamellengrundkörper 14 vorhanden. Außerdem sind mehrere Polsegmentpakete 13 vorhanden, wobei die Polsegmentpakete 13 aus gestapelten Polsegmenten 12 und zumindest einem Sonderpolsegment 17 gebildet sind. In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weist jedes Polsegmentpaket 13 genau ein Sonderpolsegment 17 und ansonsten ausschließlich Polsegmente 12 auf.The sheet metal lamellas 3 of the laminated core 2 are all identically designed and arranged rotated against each other. The twisting causes at least one special pole area at each rotor pole 16 is available. Will the sheet metal lamellas 3 in such an alignment to one another to the lamination stack 2 stacked, this results in the following characteristics: If the sheet metal lamellas 3 to the sheet metal package 2 stacked, on the one hand there is a stack of the lamellar body 14th available. There are also several pole segment packages 13 present, the pole segment packages 13 made of stacked pole segments 12 and at least one special pole segment 17th are formed. In the in 2 embodiment shown has each pole segment package 13 exactly one special pole segment 17th and otherwise only pole segments 12 on.

Die Polsegmente 12 und das Sonderpolsegment 17, die zu dem Polsegmentpaket 13 gestapelt sind, sind insbesondere durch eine Lamellenverbindung 8 mechanisch miteinander verbunden. Dies führt dazu, dass das gesamte Polsegmentpaket 13 mechanisch an eine der Blechlamellen 3 angebunden ist, nämlich diejenige Blechlamelle 3, deren Sonderpolbereich 16 Teil des Polsegmentpakets 13 ist. Da an dem Sonderpolbereich 16 ein Sonderpolsegment 17 vorhanden ist, das über die Polsegmentstege 7a, 7b mit dem Lamellengrundkörper 14 einstückig verbunden ist, ist somit eine mechanische Fixierung des gesamten Polsegmentpakets 13 erreicht.The pole segments 12 and the special pole segment 17th that go to the pole segment package 13 are stacked, are in particular by a lamellar connection 8th mechanically interconnected. This leads to the entire pole segment package 13 mechanically to one of the sheet metal lamellas 3 is connected, namely that sheet metal lamella 3 , their special pole area 16 Part of the pole segment package 13 is. Because at the special pole area 16 a special pole segment 17th is present, the over the pole segment webs 7a , 7b with the lamellar body 14th Is connected in one piece, is thus a mechanical fixation of the entire pole segment package 13 reached.

Die Polsegmente 12 sind insbesondere als Blechausschnitte aus dem jeweiligen Blechlamellenpaket 2 gebildet. Diese würden daher ohne eine mechanische Fixierung nicht innerhalb der jeweiligen Einbuchtung 4 verbleiben. Durch die Sonderpolbereiche 16 ist erreicht, dass mit einer Minimierung der Streustege dennoch eine mechanische Fixierung sämtlicher Polsegmente 12 erreicht wird. Da gleichzeitig die Anzahl der vorhandenen Streustege minimiert ist, sind auch mechanische Kurzschlüsse im Rotor 1 minimiert.The pole segments 12 are in particular as sheet metal cutouts from the respective laminated core 2 educated. Without a mechanical fixation, these would therefore not be within the respective indentation 4th remain. Through the special pole areas 16 it is achieved that with a minimization of the scattering webs a mechanical fixation of all pole segments 12 is achieved. Since at the same time the number of existing spreading bars is minimized, there are also mechanical short circuits in the rotor 1 minimized.

Da jeder Sonderpolbereich 16 außerdem, wie zuvor beschrieben, Ausnehmungen 9 zur Bildung von Magnettaschen aufweist, ist eine Fixierung der Permanentmagnete 5 ermöglicht.Since each special pole area 16 also, as previously described, recesses 9 to form magnetic pockets, is a fixation of the permanent magnets 5 enables.

Zur weiteren Erhöhung der Festigkeit des Rotors 1 ist außerdem ein Bandageelement 6 vorgesehen. Das Bandageelement verläuft entlang der äußeren Lamellenumfangsfläche 15 und dient zur Aufnahme von Fliehkräften im Betrieb des Rotors 1. Dadurch ist insbesondere eine Drehzahlfestigkeit des Rotors 1 verbessert. Somit kann der Rotor 1 trotz der reduzierten Anzahl von Polsegmentstegen 7a, 7b bei hohen Drehzahlen betrieben werden.To further increase the strength of the rotor 1 is also a bandage element 6th intended. The bandage element runs along the outer peripheral surface of the lamella 15th and serves to absorb centrifugal forces during operation of the rotor 1 . As a result, there is in particular a speed stability of the rotor 1 improved. Thus the rotor can 1 despite the reduced number of pole segment webs 7a , 7b operated at high speeds.

Die Blechlamellen 3 sind, wie bereits beschrieben, bevorzugt durch Stanzen hergestellt. Somit lassen sich insbesondere die gesamten Blechlamellen 3, das heißt der Lamellengrundkörper 14 und die Vielzahl von Polsegmenten 12 sowie außerdem der Sonderpolbereich 16, in einem einzigen Fertigungsschritt herstellen. Da bevorzugt alle Blechlamellen 3 identisch ausgebildet sind, ist das Herstellungsverfahren vereinfacht und insbesondere auch kostengünstig, da lediglich ein einziges Herstellungswerkzeug notwendig ist.The sheet metal lamellas 3 are, as already described, preferably made by punching. Thus, in particular, the entire sheet metal lamellae 3 , that is, the lamellar body 14th and the multitude of pole segments 12 as well as the special pole area 16 in a single production step. All sheet metal lamellas are preferred 3 are designed identically, the manufacturing process is simplified and in particular also inexpensive, since only a single manufacturing tool is required.

Das Verbinden benachbarter Polsegmente 12 oder Sonderpolsegmente 17 erfolgt über eine Lamellenverbindung 8, wobei die Lamellenverbindung 8 insbesondere durch Stanzpaketieren und/oder Verkleben und/oder Verschrauben hergestellt ist, ist bevorzugt ein stabiles Polsegmentpaket 13 vorhanden.The connection of neighboring pole segments 12 or special pole segments 17th takes place via a lamellar connection 8th , the lamellar connection 8th is produced in particular by stamping and / or gluing and / or screwing, is preferably a stable pole segment package 13 available.

Durch die verminderte Anzahl von Polsegmentstegen 7a, 7b ist somit einerseits erreicht, dass ein Gewicht des Rotors 1 und damit der elektrischen Maschine 10 minimiert ist. Da durch den Wegfall der Polsegmentstege 7a, 7b außerdem magnetische Kurzschlüsse reduziert werden, ist eine Leistungsdichte der elektrischen Maschine 10 erhöht. Somit ist die elektrische Maschine 10 insbesondere optimal für den Einsatz im automotiven Bereich geeignet.Due to the reduced number of pole segment webs 7a , 7b is thus achieved on the one hand that a weight of the rotor 1 and thus the electrical machine 10 is minimized. Because by eliminating the pole segment webs 7a , 7b In addition, magnetic short circuits are reduced, is a power density of the electrical machine 10 elevated. Thus is the electric machine 10 particularly suitable for use in the automotive sector.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102016225105 A1 [0003]
JP 5493792 B2 [0003]

Claims

Rotor (1) of an electrical machine (10) with several rotor poles, the rotor (1) having at least one lamination stack (2) with a plurality of stacked lamination (3), • each lamination (3) having a lamellar body (14) and several Pole segments (12), • wherein the lamellar base body (14) has indentations (4) formed on an outer lamellar circumferential surface (15), which are provided for receiving one or more pole segments (12), • wherein the pole segments (12) as Lamella cutouts are formed from the respective sheet metal lamella (3) and stacked in the sheet metal lamella pack (2) to form pole segment packets (13), with permanent magnets (5) o between one of the pole segment packets (13) in the indentations (4) of the stacked sheet metal lamellae (3) the respective indentation (4) and the lamellar base bodies (14) of the stacked sheet-metal lamellas (3) or between two pole segment packets (13) arranged in the respective indentation (4) t are, • where adjacent pole segments (12) of the pole segment packets (13) are mechanically connected to one another via a lamellar connection (8), and • where each indentation (4) and the at least one pole segment (12) received therein can be assigned to one of the rotor poles, characterized in that • that the sheet metal lamellas (3) have at least one special pole area (16) which can be assigned to one of the rotor poles, and which forms a circular outer lamellar circumferential surface (15) and radially inside the outer lamellar circumferential surface (15) several recesses (9) of magnetic pockets, • that the special pole area (16) has special pole segments (17) and pole segment webs (7a, 7b), the special pole segments (17) being connected in one piece with one another or in one piece with the lamellar body (14) by the pole segment webs (7a, 7b) , and • that the sheet metal lamellas (3) of the lamination stack (2) are rotated with respect to the position of the special pole area (16) in such a way that each the pole segment package (13) comprises at least one special pole segment (17) of one of the sheet metal lamellas (3) and the special pole segment (17) is mechanically connected to adjacent pole segments (12) of the pole segment package (13) via a lamellar connection (8).

Rotor (1) Claim 1 , characterized in that the special pole segments (17) and the pole segments (12) are identical.

Rotor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that all of the sheet-metal lamellae (3) of the lamination-sheet stack (2) are of identical design.

Rotor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the lamination stack (2) is enclosed in its circumferential direction by a bandage element (6) for absorbing centrifugal forces.

Rotor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the pole segment webs (7a, 7b) have radially extending radial web regions (7a) and / or circumferential web regions (7b) extending in the circumferential direction.

Rotor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that each sheet metal lamella (3) has a maximum of one special pole area (16).

Rotor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of pole segments (12) are arranged within an indentation (4) and are located at different radial positions.

Rotor (1) Claim 7 , characterized in that a pole segment (12) arranged radially further inward partially engages around a pole segment (12) arranged radially further outward.

Rotor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that adjacent sheet-metal lamellas (3), in particular adjacent lamellar base bodies (14) and / or adjacent pole segments (12) or special pole segments (17), by means of stamping and / or gluing and / or screwing are fixed to one another to form the laminated core (2).

Electrical machine (10) having a rotor (1) according to one of the preceding claims and a stator (11) for driving the rotor (1).