DE102019218603A1

DE102019218603A1 - Rotor for an electrical machine, electrical machine and method

Info

Publication number: DE102019218603A1
Application number: DE102019218603.3A
Authority: DE
Inventors: Christian Meyer; Peter Bolz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-11-29
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2021-06-02

Abstract

Bei einem Rotor (120) für eine elektrische Maschine (100) ist eine zumindest bereichsweise formschlüssige Rotorhülle (200) auf dem Rotor (120) fixiert.In the case of a rotor (120) for an electrical machine (100), a rotor casing (200) which is positively locking at least in some areas is fixed on the rotor (120).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Maschine mit einem derartigen Rotor. Darüber hinaus hat die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Rotors zum Gegenstand.The present invention relates to a rotor for an electrical machine. The present invention also relates to an electrical machine with such a rotor. The invention also relates to a method for producing such a rotor.

Bei elektrisch erregten Synchronmaschinen, insbesondere im Fall von Schenkelpol-Maschinen, ist es erforderlich, die Wicklungen des Rotors zuverlässig auf diesem festzuhalten bzw. in der konstruktiv vorgegebenen Lage zu fixieren. Die auf die Wicklungsdrähte der Wicklungen einwirkende Fliehkraft nimmt quadratisch mit der Drehzahl des Rotors und linear mit dem Rotordurchmesser zu. Die beiden vorgenannten physikalischen Größen können bei einer Anwendung in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs so groß werden, dass die Sicherstellung der notwendigen Schleuderfestigkeit des Rotors problematisch ist. Deshalb kommen in Rotoren von Synchronmaschinen für Antriebsstränge in Fahrzeugen die bekannten Techniken wie Bandagieren, Träufeln, Vergießen und Umspritzen sowie Nutverschlüsse zum Einsatz.In electrically excited synchronous machines, especially in the case of salient pole machines, it is necessary to reliably hold the windings of the rotor on this or to fix them in the structurally predetermined position. The centrifugal force acting on the winding wires of the windings increases quadratically with the speed of the rotor and linearly with the rotor diameter. When used in a drive train of a vehicle, the two aforementioned physical quantities can become so large that ensuring the necessary anti-skid resistance of the rotor is problematic. This is why the known techniques such as bandaging, trickling, encapsulating and overmolding as well as slot seals are used in the rotors of synchronous machines for drive trains in vehicles.

Durch das Vergießen lassen sich die Wicklungsdrähte eines Rotors zuverlässig in Position halten, so dass die notwendige Schleuderfestigkeit der Rotorwicklung gegeben ist. Die hierfür in der Regel eingesetzten duromeren Gießharze weisen im ausgehärteten Zustand eine hohe mechanische Festigkeit und Temperaturbeständigkeit auf, um den extremen Fliehkraft- und Beschleunigungsbelastungen innerhalb einer schnelllaufenden Synchronmaschine zuverlässig Stand zu halten. Im Verarbeitungsprozess sind derartige Gießharze sehr dünnflüssig, was für das Füllen der Kavitäten innerhalb der Rotorwicklung mit dem Gießharz vorteilhaft ist. Zum Vergießen der Rotorwicklung wird der Rotor zunächst in ein geeignetes, diesen zumindest bereichsweise umschließendes Formwerkzeug eingelegt. Die geringe Viskosität des Gießharzes führt beim anschließenden Einbringen des Gießharzes dazu, dass aufgrund der hohen Kapillarkräfte an sämtlichen Kanten des Formwerkzeugs überschüssiges Kunststoffmaterial zwischen das Formwerkzeug und den Rotor fließen kann. Ein vollständiges Abdichten des Formwerkzeugs gegenüber dem zu vergießenden Rotor einer Synchronmaschine, der üblicherweise mit einem geschichteten, geblechten Material gefertigt ist, gestaltet sich in der Regel sehr aufwändig. In einer solchen Konstellation sind die Oberflächen und Kanten des Rotors nicht glatt und das anfänglich extrem dünnflüssige Gießharz dringt in alle noch so kleinen Spalte und Kavitäten ein. Somit können sich unerwünschter Flitter, Gießfahnen und Spritzgrate bilden, die das Formwerkzeug mit Gießharzresten verschmutzen und verkleben und aufwändige Zwischenreinigungen erforderlich machen.The potting allows the winding wires of a rotor to be reliably held in position, so that the rotor winding has the necessary resistance to being thrown out. The thermoset casting resins usually used for this purpose have a high mechanical strength and temperature resistance in the cured state in order to reliably withstand the extreme centrifugal forces and acceleration loads within a high-speed synchronous machine. In the processing process, such casting resins are very thin, which is advantageous for filling the cavities within the rotor winding with the casting resin. To cast the rotor winding, the rotor is first placed in a suitable molding tool that surrounds it at least in certain areas. When the casting resin is subsequently introduced, the low viscosity of the casting resin means that, due to the high capillary forces on all edges of the molding tool, excess plastic material can flow between the molding tool and the rotor. Complete sealing of the molding tool with respect to the rotor of a synchronous machine to be cast, which is usually made with a layered, laminated material, is generally very complex. In such a constellation, the surfaces and edges of the rotor are not smooth and the initially extremely thin casting resin penetrates into all gaps and cavities, no matter how small. As a result, unwanted tinsel, casting streaks and spray burrs can form, which contaminate the mold with casting resin residues and stick together and make costly intermediate cleaning necessary.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine. Der Rotor weist eine zumindest bereichsweise formschlüssige Rotorhülle auf, die auf dem Rotor fixiert ist.The present invention relates to a rotor for an electrical machine. The rotor has an at least regionally form-fitting rotor casing which is fixed on the rotor.

Aufgrund der Wirkung der Rotorhülle kann z.B. eine Kontamination eines zum Vergießen des Rotors eingesetzten Formwerkzeugs, in das der Rotor üblicherweise eingesetzt und nach dem Aushärten der Vergussmasse üblicherweise wieder entnommen wird, vermieden werden. Zum Vergießen des Rotors kommen bevorzugt aushärtbare bzw. duroplastische und hochbelastbare Kunststoffe, wie ein niedrigviskoses Gießharz etc., zum Einsatz. Als Gießharze können unter anderem Phenolharze, Polyesterharze oder Epoxidharze Verwendung finden. Die Rotorhülle, als eine so genannte „verlorene“ Zwischenform, ist hierbei bevorzugt zum dauerhaften Verbleib auf dem Rotor bestimmt. Dies bedeutet, dass der Rotor mit der Rotorhülle auch nach dem Aushärten des Gießharzes und nach der Entnahme des Rotors aus dem Formwerkzeug, sowie nach dem Einbau des Rotors in einen Stator zur Fertigstellung einer elektrischen Maschine bzw. einer Synchronmaschine, eine integrale Einheit bildet. Der Rotor ist für alle elektrischen Synchronmaschinen geeignet. Z.B. für eine stromerregte Synchronmaschine mit einem Schenkelpol-Rotor, insbesondere für rein elektrische Fahrantriebe und Hybridantriebe in Kraftfahrzeugen oder auch für eine permanentmagneterregte Synchronmaschine mit einem Rotor, der sogenannte „vergrabene“ Permanentmagnete aufweist.Due to the effect of the rotor shell, e.g. contamination of a molding tool used for potting the rotor, into which the rotor is usually inserted and usually removed again after the potting compound has hardened, can be avoided. For casting the rotor, hardenable or thermosetting and heavy-duty plastics, such as a low-viscosity casting resin, etc., are preferably used. Phenolic resins, polyester resins or epoxy resins, among others, can be used as casting resins. The rotor shell, as a so-called “lost” intermediate shape, is here preferably intended to remain on the rotor permanently. This means that the rotor with the rotor shell forms an integral unit even after the casting resin has hardened and after the rotor has been removed from the mold, as well as after the rotor has been installed in a stator to produce an electrical machine or a synchronous machine. The rotor is suitable for all electrical synchronous machines. For example, for an energized synchronous machine with a salient pole rotor, in particular for purely electric travel drives and hybrid drives in motor vehicles or for a permanent magnet synchronous machine with a rotor that has so-called “buried” permanent magnets.

Vorzugsweise ist eine Rotorwelle vorgesehen und eine Mehrzahl von Rotorschenkeln, die mit der Rotorwelle verbunden sind, wobei jeder Rotorschenkel mit einer zugeordneten Erregerspule zur Ausbildung einer Rotorwicklung versehen ist, wobei zwischen jeweils zwei in einer Umfangsrichtung der Rotorwelle unmittelbar benachbarten Erregerspulen eine Nut ausgebildet ist, und wobei zwischen zwei in der Umfangsrichtung unmittelbar benachbarten Polschuhen der Rotorschenkel jeweils eine Pollücke ausgebildet ist. Somit kann auf einfache Art und Weise eine stromerregte Synchronmaschine mit einem Schenkelpol-Rotor bereitgestellt werden.A rotor shaft is preferably provided and a plurality of rotor legs which are connected to the rotor shaft, each rotor leg being provided with an associated excitation coil for forming a rotor winding, a groove being formed between each two excitation coils immediately adjacent in a circumferential direction of the rotor shaft, and wherein a pole gap is formed between two directly adjacent pole pieces of the rotor legs in the circumferential direction. A current-excited synchronous machine with a salient pole rotor can thus be provided in a simple manner.

Bevorzugt ist die Rotorwicklung im Wesentlichen vollständig von einem ausgehärteten duroplastischen Kunststoff infiltriert. Hierdurch ist auch bei hohen Rotordrehzahlen eine zuverlässige Lagesicherung der Erregerspulen innerhalb der Rotorwicklung gewährleistet. Ein von der Rotorhülle umfangsseitig begrenzter, im Wesentlichen zylindrischer Innenraum kann erforderlichenfalls zumindest teilweise mit dem ausgehärteten duroplastischen Kunststoffmaterial angefüllt sein.The rotor winding is preferably essentially completely infiltrated by a hardened thermosetting plastic. This ensures that the excitation coils are reliably secured in position within the rotor winding even at high rotor speeds. An essentially cylindrical one, delimited on the circumferential side by the rotor casing If necessary, the interior space can be at least partially filled with the cured thermosetting plastic material.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein von der Rotorhülle umgrenzter Innenraum zumindest teilweise mit dem ausgehärteten duroplastischen Kunststoff ausgefüllt. Hierdurch lässt sich die mechanische Festigkeit des Rotors weiter optimieren, wobei die Nuten zwischen den Erregerwicklungen bevorzugt jeweils frei von dem ausgehärteten duroplastischen Kunststoff bleiben. Der Innenraum umfasst volumenmäßig im Wesentlichen umfangsseitige Zwischenräume zwischen den Polschuhen sowie die jeweils zugehörigen Nuten.According to an advantageous development, an interior space delimited by the rotor shell is at least partially filled with the hardened thermosetting plastic. This allows the mechanical strength of the rotor to be further optimized, the grooves between the excitation windings preferably remaining free of the cured thermoset plastic. In terms of volume, the interior space essentially comprises circumferential spaces between the pole pieces and the respectively associated grooves.

Bevorzugt ist die Rotorhülle mit einem topfförmigen ersten Abschnitt und einem deckelartigen zweiten Abschnitt gebildet, die miteinander verbunden sind. Hierdurch kann die Rotorhülle auch im Fall von komplexeren, zum Beispiel hinterschnittenen Rotorgeometrien, eingesetzt werden.The rotor shell is preferably formed with a cup-shaped first section and a cover-like second section, which are connected to one another. As a result, the rotor shell can also be used in the case of more complex, for example undercut, rotor geometries.

Gemäß einer technisch günstigen Fortbildung weist die Rotorhülle eine Mehrzahl von im Wesentlichen parallel zu einer Längsmittelachse des Rotors orientierten und jeweils bevorzugt im Bereich einer Pollücke angeordneten Kühlkanälen auf, deren Querschnittsgeometrie radial einwärts gerichtet ist. Durch die Integration von solchen Kühlkanälen in die Rotorhülle kann vorteilhafterweise ein Luftdurchsatz von Kühlluft im Bereich der Nuten, jeweils zwischen in der Umfangsrichtung der Rotorwelle unmittelbar benachbarten Erregerspulen, ermöglicht werden. Eine ausreichende Luftströmung kann hierbei bei einer Drehung des Rotors allein mittels der Corioliskraft und/oder aktiv wirkender Luftschaufeln an mindestens einem Rotorende erzeugt werden. Weiterhin bildet jeder Kühlkanal bevorzugt beidseitig jeweils eine Dichtkante aus, die zur weiteren Verbesserung der Abdichtungswirkung zwischen dem Rotor und der diesen umschließenden Rotorhülle beiträgt.According to a technically advantageous development, the rotor shell has a plurality of cooling channels which are oriented essentially parallel to a longitudinal center axis of the rotor and are each preferably arranged in the region of a pole gap, the cross-sectional geometry of which is directed radially inward. By integrating such cooling channels in the rotor shell, an air throughput of cooling air in the area of the grooves, in each case between excitation coils directly adjacent in the circumferential direction of the rotor shaft, can advantageously be made possible. A sufficient air flow can be generated here when the rotor rotates solely by means of the Coriolis force and / or actively acting air blades at at least one rotor end. Furthermore, each cooling channel preferably forms a sealing edge on both sides, which contributes to the further improvement of the sealing effect between the rotor and the rotor casing surrounding it.

Vorzugsweise ist im Bereich eines ersten und/oder zweiten Rotorendes ein ringförmiges Verstärkungselement vorgesehen. Hierdurch kann die mechanische Widerstandsfähigkeit der Rotorwicklung gegenüber hohen Drehzahlen weiter optimiert werden. Das Verstärkungselement kann beispielsweise mit einer Bandage realisiert sein, die mit Kohlefasern gebildet ist. Die Kohlefasern der Bandage können gegebenenfalls mit demselben Kunststoff infiltriert sein, der auch zur Infiltration bzw. zum Vergießen der Rotorwicklung zum Einsatz kommt.An annular reinforcing element is preferably provided in the area of a first and / or second rotor end. In this way, the mechanical resistance of the rotor winding to high speeds can be further optimized. The reinforcement element can be implemented, for example, with a bandage that is formed with carbon fibers. The carbon fibers of the bandage can optionally be infiltrated with the same plastic that is also used for infiltration or for potting the rotor winding.

Bevorzugt ist das mindestens eine Verstärkungselement innerhalb und/oder außerhalb der Rotorhülle positioniert. Infolgedessen ist das mindestens eine Verstärkungselement vor oder nach dem Aufbringen der Rotorhülle mit dieser verbindbar.The at least one reinforcement element is preferably positioned inside and / or outside the rotor shell. As a result, the at least one reinforcing element can be connected to the rotor casing before or after it is applied.

Gemäß einer günstigen Ausführungsform weist die Rotorhülle vorzugsweise im Bereich mindestens eines Rotorendes mindestens eine umlaufende Aufdickung auf. Infolgedessen kann der Rotor nach dem Vergießen der Rotorwicklung mit dem aushärtbaren, duromeren Kunststoff auf einfache Art und Weise durch das Entfernen von Material aus der Rotorhülle ohne eine Strukturschwächung derselben ausgewuchtet werden.According to a favorable embodiment, the rotor casing preferably has at least one circumferential thickening in the region of at least one rotor end. As a result, after the rotor winding has been cast with the curable, thermoset plastic, the rotor can be balanced in a simple manner by removing material from the rotor casing without weakening the structure of the same.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zumindest ein topfförmiger erster Abschnitt der Rotorhülle, bei einer im Wesentlichen zylindrischen Außenkontur der Polschuhe, zumindest teilweise in Richtung der Pollücken zwischen jeweils zwei umfangsseitig benachbarten Polschuhen ausgebuchtet und eine Außenmantelfläche des topfförmigen ersten Abschnitts der Rotorhülle ist näherungsweise zylindrisch ausgebildet. Infolgedessen kann die mechanische Stabilität der Rotorhülle ohne eine unerwünschte Vergrößerung des Luftspalts, die zwangsläufig zu einer Erhöhung magnetischer Verluste führt, zum Stator erhöht werden. Durch die zylindrische Außenmantelfläche der Rotorhülle lässt sich der Rotor zudem leichter gegenüber dem Formwerkzeug abdichten.In an advantageous embodiment, at least one pot-shaped first section of the rotor shell, with an essentially cylindrical outer contour of the pole shoes, bulges at least partially in the direction of the pole gaps between two circumferentially adjacent pole shoes, and an outer surface of the pot-shaped first section of the rotor shell is approximately cylindrical. As a result, the mechanical stability of the rotor casing can be increased relative to the stator without an undesired enlargement of the air gap, which inevitably leads to an increase in magnetic losses. The rotor can also be more easily sealed off from the mold due to the cylindrical outer surface of the rotor shell.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der topfförmige erste Abschnitt der Rotorhülle im Bereich des ersten Rotorendes mittels eines bundartig verlängerten ersten Dichtabschnitts und der deckelartige zweite Abschnitt der Rotorhülle mittels eines zweiten Dichtabschnitts abgedichtet. Hierdurch wird das Austreten des in die Rotorhülle eingefüllten aushärtbaren Kunststoffes zuverlässig vermieden. Die Abdichtung kann hierbei gegen die Rotorwelle oder bevorzugt gegen eine Wickelmaske bzw. einen elektrischen Isolierkörper erfolgen.According to a further embodiment, the cup-shaped first section of the rotor shell is sealed in the area of the first rotor end by means of a collar-like elongated first sealing section and the cover-like second section of the rotor shell is sealed by means of a second sealing section. This reliably prevents the curable plastic filled into the rotor casing from escaping. The sealing can take place here against the rotor shaft or preferably against a winding mask or an electrical insulating body.

Nach Maßgabe einer Weiterbildung weist der deckelartige Abschnitt der Rotorhülle mindestens eine Zuführung für ein Zuführen eines flüssigen, noch auszuhärtenden duroplastischen Kunststoffs in den Innenraum der Rotorhülle auf. Hierdurch wird mindestens ein Zuführkanal für die Zufuhr des aushärtbaren, das heißt noch flüssigen, duroplastischen Kunststoffes in die Rotorhülle bereitgestellt.According to a further development, the cover-like section of the rotor casing has at least one feed for feeding a liquid, yet to be hardened, thermosetting plastic into the interior of the rotor casing. This provides at least one feed channel for feeding the curable, that is to say still liquid, thermosetting plastic into the rotor shell.

Bevorzugt ist die Rotorhülle mit einem Kunststoff, bevorzugt einem gefüllten Polyphenylensulfid, und/oder mit einem Edelstahl geringer Wandstärke gebildet. Somit weist die Rotorhülle ein geringes Gewicht bei einer zugleich hohen mechanischen Festigkeit auf, so dass eine geringe Wandstärke der Rotorhülle realisierbar ist und eine unvermeidbare Feldschwächung durch die als Luftspalt wirkende Rotorhülle minimal ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kunststoff oder der Edelstahl der Rotorhülle mit dem ausgehärteten duroplastischen Kunststoff eine besonders innige, stoffschlüssige bzw. adhäsive Verbindung eingeht.The rotor shell is preferably formed with a plastic, preferably a filled polyphenylene sulfide, and / or with a stainless steel with a small wall thickness. Thus, the rotor shell has a low weight with a high mechanical strength at the same time, so that a small wall thickness of the rotor shell can be realized and an unavoidable field weakening due to the rotor shell acting as an air gap is minimal. It is particularly advantageous if the plastic or the stainless steel of the rotor shell forms a particularly intimate, cohesive or adhesive connection with the hardened thermosetting plastic.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit einem Rotor. Der Rotor der elektrischen Maschine weist zumindest abschnittsweise eine zumindest bereichsweise formschlüssige Rotorhülle auf. Hierdurch wird eine Kontamination eines zum Vergießen der Rotorwicklung mit einem duromeren Kunststoff zum Einsatz kommenden Formwerkzeugs mit Kunststoffresten vermieden.The invention also relates to an electrical machine with a rotor. The rotor of the electrical machine has, at least in sections, an at least regionally form-fitting rotor shell. This avoids contamination of a molding tool used for potting the rotor winding with a thermosetting plastic with plastic residues.

Darüber hinaus ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors, insbesondere eines oben beschriebenen Rotors, für eine elektrische Maschine mit einer Rotorwelle und einer Mehrzahl von Rotorschenkeln, die mit der Rotorwelle verbunden sind, wobei jeder Rotorschenkel mit einer zugeordneten Erregerspule zur Ausbildung einer Rotorwicklung versehen ist, wobei zwischen jeweils zwei in einer Umfangsrichtung der Rotorwelle unmittelbar benachbarten Erregerspulen eine Nut ausgebildet ist, und wobei zwischen zwei in der Umfangsrichtung unmittelbar benachbarten Polschuhen der Rotorschenkel jeweils eine Pollücke ausgebildet ist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

a) Versehen des Rotors mit einer Rotorhülle,
b) Einbringen des Rotors in ein geeignetes Formwerkzeug,
c) Infiltrieren der Rotorwicklung mit einem aushärtbaren duroplastischen Kunststoff und Aushärten desselben, und
d) Entformen der mit dem vollständig ausgehärteten Kunststoff infiltrierten Rotorwicklung des Rotors aus dem Formwerkzeug.

In addition, another object of the invention is a method for producing a rotor, in particular a rotor described above, for an electrical machine with a rotor shaft and a plurality of rotor legs which are connected to the rotor shaft, each rotor leg with an associated excitation coil for formation a rotor winding, a groove being formed between each two excitation coils immediately adjacent in a circumferential direction of the rotor shaft, and a pole gap being formed between two immediately adjacent pole pieces of the rotor legs in the circumferential direction. The procedure consists of the following steps:

a) Providing the rotor with a rotor casing,
b) placing the rotor in a suitable mold,
c) infiltrating the rotor winding with a curable thermosetting plastic and curing it, and
d) Demolding the rotor winding of the rotor, infiltrated with the fully cured plastic, from the molding tool.

Infolgedessen wird eine Verschmutzung des zum Vergießen der Rotorwicklung mit einem duromeren Kunststoff verwendeten Formwerkzeugs mit Kunststoffresten vermieden, wodurch sich der Herstellungsprozess des Rotors signifikant vereinfachen und kostengünstiger gestalten lässt.As a result, contamination of the molding tool used to cast the rotor winding with a thermosetting plastic with plastic residues is avoided, as a result of which the manufacturing process of the rotor can be significantly simplified and made more cost-effective.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine vereinfachte Darstellung einer elektrischen Maschine mit einem Rotor und einem Stator,
2 eine schematische Querschnittsdarstellung des Rotors von 1 mit einer Rotorhülle für eine Synchronmaschine in Schenkelpol-Bauweise,
3 den Rotor mit der Rotorhülle von 2 mit Kühlkanälen, und
4 einen schematischen Längsschnitt durch den Rotor mit der Rotorhülle von 3.

The invention is explained in more detail in the following description on the basis of exemplary embodiments shown in the drawings. Show it:

1 a simplified representation of an electrical machine with a rotor and a stator,
2 a schematic cross-sectional view of the rotor of FIG 1 with a rotor shell for a synchronous machine in salient pole design,
3rd the rotor with the rotor shell of 2 with cooling channels, and
4th a schematic longitudinal section through the rotor with the rotor shell from FIG 3rd .

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

In den Figuren werden Elemente mit gleicher oder vergleichbarer Funktion mit identischen Bezugszeichen versehen und nur einmal genauer beschrieben.In the figures, elements with the same or comparable function are provided with identical reference symbols and are only described once in more detail.

1 zeigt eine elektrische Maschine 100, die hier lediglich beispielhaft als eine Synchronmaschine 102 mit einem schematisch dargestellten Stator 110 und einem vorzugsweise geblechten Rotor 120 in Schenkelpol-Bauweise ausgebildet ist. Der Stator 110 ist exemplarisch als ein Außenstator 112 und der vorzugsweise geblechte Rotor 120 ist als ein Innenrotor 122 ausgeführt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf stromerregte Synchronmaschine in Schenkelpol-Bauweise begrenzt ist. So kann die Synchronmaschine 102 z.B. auch als permanentmagneterregte Synchronmaschine mit einem Rotor, der Permanentmagnete aufweist, ausgebildet sein. 1 shows an electrical machine 100 , which are only used here as a synchronous machine 102 with a stator shown schematically 110 and a preferably laminated rotor 120 is formed in salient pole design. The stator 110 is exemplary as an external stator 112 and the preferably laminated rotor 120 is called an inner rotor 122 executed. It should be noted, however, that the present invention is not limited to current-excited synchronous machines in salient pole design. This is how the synchronous machine can 102 For example, it can also be designed as a permanent magnet synchronous machine with a rotor which has permanent magnets.

Der Rotor 120 ist in einer Umfangsrichtung 199 seiner Rotorwelle 124 mit einer Rotorwicklung 130 versehen und der Stator 110 ist entsprechend mit einer Statorwicklung 114 versehen. Der Stator 110 und der Rotor 120 mit seiner Rotorwelle 124 sind illustrativ jeweils konzentrisch bzw. koaxial zu einer Längsmittelachse 140 ausgebildet.The rotor 120 is in a circumferential direction 199 its rotor shaft 124 with a rotor winding 130 provided and the stator 110 is accordingly with a stator winding 114 Mistake. The stator 110 and the rotor 120 with its rotor shaft 124 are illustratively each concentric or coaxial with a longitudinal center axis 140 educated.

Zwischen dem Rotor 120 und dem Stator 110 befindet sich ein Luftspalt 150, der zur Minimierung der magnetischen Verluste vorzugsweise möglichst schmal ausgeführt ist. Durch eine geeignete Bestromung der Rotorwicklung 130 und/oder der Statorwicklung 114 der elektrischen Maschine 100 lässt sich eine Drehbewegung des Rotors 120 um seine Längsmittelachse 140 und damit die gewünschte Rotation der Rotorwelle 124 in Relation zum ortsfesten Stator 110 zu Antriebszwecken realisieren. Der Rotor 120 weist erfindungsgemäß eine zumindest bereichsweise formschlüssige Rotorhülle 200 auf, die auf dem Rotor 120 fixiert bzw. zum dauerhaften Verbleib auf dem Rotor 120 nach einem Vergießen der Rotorwicklung 130 bei der in 1 gezeigten stromerregte Synchronmaschine 102 oder nach einem Vergießen von Permanentmagneten im Rotor bei einer permanentmagneterregten Synchronmaschine vorgesehen ist.Between the rotor 120 and the stator 110 there is an air gap 150 , which is preferably made as narrow as possible to minimize the magnetic losses. By suitably energizing the rotor winding 130 and / or the stator winding 114 of the electric machine 100 can be a rotational movement of the rotor 120 around its central longitudinal axis 140 and thus the desired rotation of the rotor shaft 124 in relation to the stationary stator 110 for drive purposes. The rotor 120 has according to the invention a rotor casing which is at least partially form-fitting 200 on that on the rotor 120 fixed or to remain on the rotor permanently 120 after potting the rotor winding 130 at the in 1 Current excited synchronous machine shown 102 or after permanent magnets have been cast in the rotor in a synchronous machine with permanent magnets.

2 zeigt den bevorzugt geblechten Rotor 120 von 1 mit der Längsmittelachse 140, die die Rotorwelle 124 aufweist. An der Rotorwelle 124 sind eine Mehrzahl von radial auswärts gerichteten Rotorschenkeln R_1,..,8 angeordnet, insbesondere angeformt oder befestigt. Jeder der hier lediglich exemplarisch acht, in der Umfangsrichtung 199 gleichmäßig zueinander beabstandet an der Rotorwelle 124 angeordneten Rotorschenkel R_1,..,8 ist mit einer zugeordneten Erregerspule E_1,..,8 versehen. Durch eine geeignete Stromführung in den Erregerspulen E_1,..,8 wird ein elektromagnetisches Feld erregt, das in einer dem Fachmann bekannten Art und Weise zum Antrieb der elektrischen Maschine bzw. der Synchronmaschine 100 von 1 dient. 2 shows the preferred laminated rotor 120 of 1 with the longitudinal central axis 140 who have favourited the rotor shaft 124 having. On the rotor shaft 124 a plurality of radially outwardly directed rotor legs R _{1, .., 8} are arranged, in particular molded or attached. Each of the eight here only exemplarily, in the circumferential direction 199 evenly spaced from one another on the rotor shaft 124 arranged rotor leg R _{1, .., 8} is provided with an associated excitation coil E _{1, .., 8} . A suitable current conduction in the excitation coils E _{1,..., 8} excites an electromagnetic field which, in a manner known to those skilled in the art, is used to drive the electrical machine or the synchronous machine 100 of 1 serves.

Vorzugsweise ist jede Erregerspule E_1,..,8 mittels eines Isolierköpers gegenüber dem jeweils zugeordneten Rotorschenkel R_1,..,8 isoliert. Geeignete Isolierkörper sind dem Fachmann hinreichend geläufig, so dass hier auf eine genauere Beschreibung verzichtet werden kann. Auch sind die entsprechenden Isolierkörper in den Zeichnungen nicht gesondert gekennzeichnet, da sie als solche nicht Teil der vorliegenden Erfindung sind. Die Erregerspulen E_1,..,8 bilden in Gesamtheit die Rotorwicklung 130 von 1 des Rotors 120 aus.Each excitation coil E _{1,..., 8} is preferably isolated from the respectively assigned rotor leg R _{1,..., 8 by means of an insulating body.} Suitable insulating bodies are sufficiently familiar to the person skilled in the art, so that a more detailed description can be dispensed with here. The corresponding insulating bodies are also not identified separately in the drawings, as they are not part of the present invention as such. The excitation coils E _{1, .., 8} together form the rotor winding 130 of 1 of the rotor 120 out.

Jeweils zwischen zwei in der Umfangsrichtung der Rotorwelle 124 benachbarten Erregerspulen E_1,..,8 ist bevorzugt jeweils eine zugeordnete Nut N_1,..,8 ausgebildet, so dass zwischen den Erregerspulen E_1,..,8 eine Mehrzahl von Nuten E_1,...,8 vorgesehen ist. So befindet sich zum Beispiel zwischen der Erregerspule Es des Rotorschenkels R₁ und der Erregerspule E₁ des Rotorschenkels R₂ die Nut N₁. Dasselbe gilt für alle übrigen Rotorschenkel R_2,...,8, die Erregerspulen E_2,...,7 sowie die diesen zugeordneten Nuten N_2,...,8. An jedem Rotorschenkel R_1,...,8 ist ferner jeweils radial außenliegend bevorzugt ein Polschuh P_1,...,8 ausgebildet, dessen Querschnittsgeometrie illustrativ mit der eines Kreisabschnitts korrespondiert, so dass die Polschuhe P_1,...,8 in ihrer Gesamtheit näherungsweise eine zylindrische Außenkontur 240 ausbilden, die mit einer punktierten Kreislinie veranschaulicht ist. Zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung 199 unmittelbar benachbarten Polschuhen P_1,...,8 befindet sich ferner jeweils eine Pollücke L_1,..,8. So befindet sich beispielsweise zwischen den beiden in der Umfangsrichtung 199 unmittelbar benachbarten Polschuhen P₁, P₂ die Pollücke L₁. Dasselbe gilt für alle übrigen Polschuhe P_3,...8, zwischen denen ebenfalls jeweils eine Pollücke L_2,...,8 vorgesehen ist.Each between two in the circumferential direction of the rotor shaft 124 adjacent excitation coils E _{1, .., 8} is preferably each formed with an associated slot N _{1, .., 8} , so that a plurality of slots E _{1,..., 8 is} provided between the excitation coils E _{1, .., 8} . Thus, for example, the groove N ₁ is located between the excitation coil Es of the rotor leg R ₁ and the excitation coil E _{1 of} the rotor leg R ₂ . The same applies to all other rotor legs R _{2, ..., 8} , the excitation coils E _{2, ..., 7} and the slots N _{2, ..., 8 assigned to them} . On each rotor leg R _{1, ..., 8} is further in each case radially on the outside preferably a pole piece P _{1, ..., 8} are formed, the cross-sectional geometry illustrative with the corresponding segment of a circle, so that the pole pieces P _{1, ..., 8} in its entirety approximately a cylindrical outer contour 240 train, which is illustrated with a dotted circular line. Between each two in the circumferential direction 199 directly adjacent pole pieces P _{1, ..., 8} are each also a pole gap L _{1, ..., 8} . For example, there is between the two in the circumferential direction 199 directly adjacent pole _{pieces P 1} , P _2, the pole gap L ₁ . The same applies to all other pole shoes P _{3, ... 8} , between which a pole gap L _{2, ..., 8 is also} provided.

Die Rotorwicklung 130 ist bevorzugterweise vollständig mit einem ausgehärteten duroplastischen Kunststoff 258 infiltriert bzw. angefüllt. Ein von der Rotorhülle 200 umgrenzter Innenraum 210 ist gleichfalls zumindest teilweise mit dem ausgehärteten duroplastischen Kunststoff 258 angefüllt. Bei dem ausgehärteten Kunststoff 258 handelt es sich bevorzugt um einen duroplastischen und mechanisch sowie elektrisch hochbelastbaren Kunststoff, wie beispielsweise ein möglichst niedrigviskoses Gießharz. Solche Gießharze sind zum Beispiel Phenolharze, Polyesterharze, Epoxidharze etc.The rotor winding 130 is preferably completely with a hardened thermosetting plastic 258 infiltrated or filled. One from the rotor hull 200 delimited interior 210 is also at least partially with the hardened thermosetting plastic 258 filled. With the hardened plastic 258 it is preferably a thermosetting plastic that can withstand high mechanical and electrical loads, such as, for example, a casting resin with the lowest possible viscosity. Such casting resins are, for example, phenolic resins, polyester resins, epoxy resins, etc.

Der Rotor 120 ist vorzugsweise zumindest bereichsweise formschlüssig von der Rotorhülle 200 umschlossen, die auf dem Rotor 120 dauerhaft fixiert bzw. mit diesem mechanisch fest verbunden ist. Die Rotorhülle 200 weist vorzugsweise eine möglichst geringe Wandstärke W bzw. Materialstärke auf, so dass eine Schwächung des magnetischen Feldes durch die als Luftspalt wirkende Rotorhülle 200 bevorzugt vergleichsweise gering ausfällt. Die Rotorhülle 200 ist mit einem Kunststoff, vorzugsweise mit einem zur Verstärkung gefüllten Polyphenylensulfid und/oder mit einem Edelstahl oder einer Edelstahllegierung gebildet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Kunststoff und/oder der Edelstahl der Rotorhülle 200 mit dem ausgehärteten duroplastischen Kunststoff 258, der zur Infiltration der Rotorwicklung 130 sowie zur zumindest teilweisen Auffüllung des Innenraums 210 dient, eine innige stoffschlüssige bzw. adhäsive Verbindung eingeht.The rotor 120 is preferably at least partially form-fitting from the rotor shell 200 enclosed that on the rotor 120 is permanently fixed or mechanically firmly connected to this. The rotor hull 200 preferably has the smallest possible wall thickness W or material thickness, so that a weakening of the magnetic field by the rotor shell acting as an air gap 200 is preferably comparatively low. The rotor hull 200 is formed with a plastic, preferably with a polyphenylene sulfide filled for reinforcement and / or with a stainless steel or a stainless steel alloy. It is particularly advantageous if the plastic and / or the stainless steel of the rotor casing 200 with the hardened thermosetting plastic 258 used to infiltrate the rotor winding 130 as well as for at least partial filling of the interior 210 serves, an intimate cohesive or adhesive connection enters into.

In der Darstellung von 2 befindet sich der Rotor 120 mit der Rotorhülle 200 noch innerhalb eines zum verfahrensgemäßen Infiltrieren der Rotorwicklung 130 und des Innenraums 210 mit einem aushärtbaren Kunststoff 260 dienenden Formwerkzeugs 300. Nach der vollständigen Infiltration der Rotorwicklung 130 und dem zumindest teilweisen Auffüllen des Innenraums 210 verfestigt sich der aushärtbare Kunststoff 260 nach der Anwendung eines geeigneten Härtungsprozesses, zum Beispiel durch Temperatur- oder Lichteinwirkung, zu dem vollständig ausgehärteten Kunststoff 258.In the representation of 2 is the rotor 120 with the rotor shell 200 still within one to infiltrate the rotor winding according to the method 130 and the interior 210 with a curable plastic 260 serving molding tool 300 . After complete infiltration of the rotor winding 130 and at least partially filling the interior space 210 the hardenable plastic solidifies 260 after applying a suitable hardening process, for example by exposure to temperature or light, to the fully hardened plastic 258 .

Eine zylindrische Außenmantelfläche 242 der Rotorhülle 200 liegt bevorzugt vollflächig an einer Innenfläche 302 des Formwerkzeugs 300 an. Durch die Rotorhülle 200 kann kein ausgehärteter Kunststoff 258 bis an die Innenfläche 302 des Formwerkzeugs 300 gelangen, so dass eine Kontamination des Formwerkzeugs 300 und damit dessen aufwändige Reinigung nach dem Abschluss des Infiltrationsprozesses des Rotors 120 entfällt. Nach dem Entformen aus dem Formwerkzeug 300 kann der fertiggestellte Rotor 120 zusammen mit der darauf mechanisch befestigten Rotorhülle 200 zum Beispiel in dem Stator 110 von 1 zur Schaffung der elektrischen Maschine bzw. der Synchronmaschine 100 von 1 montiert werden.A cylindrical outer surface 242 the rotor shell 200 preferably lies over the entire surface on an inner surface 302 of the molding tool 300 at. Through the rotor hull 200 cured plastic cannot 258 up to the inner surface 302 of the molding tool 300 arrive, so that contamination of the mold 300 and thus its laborious cleaning after the completion of the infiltration process of the rotor 120 not applicable. After demolding from the mold 300 can the finished rotor 120 together with the rotor casing mechanically attached to it 200 for example in the stator 110 of 1 to create the electrical machine or the synchronous machine 100 of 1 to be assembled.

Abweichend von der in 2 gezeigten Darstellung kann der topfförmige erste Abschnitt 202 der Rotorhülle 200 (vgl. insb. 4) zumindest teilweise in Richtung der Pollücken L_1,..,8 bzw. radial einwärts gerichtet zwischen jeweils in der Umfangsrichtung 199 direkt benachbarten Polschuhen P_1,...,8 unter Beibehaltung der zylindrischen Außenmantelfläche 200 zumindest in geringem Umfang jeweils eingebuchtet sein.Deviating from the in 2 The illustration shown can be the cup-shaped first section 202 the rotor shell 200 (see esp. 4th ) at least partially in the direction of the pole gaps L _{1, .., 8} or directed radially inward between each in the circumferential direction 199 directly adjacent pole pieces P _{1, ..., 8} while maintaining the cylindrical Outer jacket surface 200 be indented at least to a small extent.

Aufgrund der radial einwärts gerichteten, vorzugsweise massiven rippenartigen Einbuchtungen - von denen der besseren zeichnerischen Übersicht halber hier lediglich eine Einbuchtung 280 angedeutet ist - kann die Wandstärke W der Rotorhülle 200 ohne eine unerwünschte Vergrößerung des radialen Luftspalts zum Stator zumindest bereichsweise signifikant erhöht werden (vgl. 1; Bezugsziffer 150), wodurch eine sich ansonsten zwangsläufig ergebende Erhöhung der magnetischen Verluste vermieden wird. Durch die zylindrische Außenmantelfläche 242 der Rotorhülle 200 ist darüber hinaus eine effektivere Abdichtung des Rotors 120 gegenüber dem Formwerkzeug 300 gegeben.Because of the radially inwardly directed, preferably massive, rib-like indentations - only one indentation here for the sake of a better graphic overview 280 is indicated - the wall thickness W of the rotor shell 200 can be significantly increased, at least in some areas, without an undesired increase in the radial air gap to the stator (cf. 1 ; Reference number 150 ), whereby an otherwise inevitable increase in magnetic losses is avoided. Due to the cylindrical outer surface 242 the rotor shell 200 is also a more effective sealing of the rotor 120 compared to the molding tool 300 given.

Im Zuge eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des Rotors 120 wird bevorzugt in einem ersten Verfahrensschritt a) der Rotor 120 mit der Rotorhülle 200 versehen. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt b) wird der Rotor 120 in das Formwerkzeug 300 eingelegt. In einem weiteren Verfahrensschritt c) erfolgt das vollständige Infiltrieren der gesamten Rotorwicklung 130 sowie zumindest eines Teils des Innenraums 210 mit dem aushärtbaren duroplastischen Kunststoff 260 und das Aushärten desselben zu dem vollständig ausgehärteten Kunststoff 258 mithilfe eines geeigneten Härtungsprozesses. Der solchermaßen entstehende, vollständig ausgehärtete Kunststoff 258 verfügt über eine vergleichsweise hohe mechanische Belastbarkeit bei einer zugleich ausgezeichneten elektrischen Isolierfähigkeit. In einem abschließenden Verfahrensschritt d) wird der Rotor 120 mit der Rotorhülle 200 und der vollständig mit dem ausgehärteten Kunststoff 258 infiltrierten Rotorwicklung 130 sowie dem zumindest teilweise mit dem ausgehärteten Kunststoff 258 angefüllten Innenraum 210 aus dem Formwerkzeug 300 entnommen.In the course of a method according to the invention for manufacturing the rotor 120 is preferably in a first process step a) the rotor 120 with the rotor shell 200 Mistake. In a subsequent process step b) the rotor 120 into the molding tool 300 inserted. In a further process step c), the entire rotor winding is completely infiltrated 130 as well as at least part of the interior 210 with the curable thermosetting plastic 260 and curing it to form the fully cured plastic 258 using a suitable hardening process. The completely hardened plastic that is created in this way 258 has a comparatively high mechanical load-bearing capacity with excellent electrical insulation properties at the same time. In a final process step d) the rotor 120 with the rotor shell 200 and the one completely with the hardened plastic 258 infiltrated rotor winding 130 as well as at least partially with the hardened plastic 258 stuffed interior 210 from the molding tool 300 taken.

3 zeigt den Rotor 120 mit der Rotorhülle 200 von 2, der wiederum in dem Formwerkzeug 300 aufgenommen ist. Der Rotor 120 mit der Längsmittelachse 140 weist beispielhaft die mit den Erregerspulen E_1,..,8 belegten Rotorschenkel R_1,..,8 mit den peripheren Polschuhen P_1,...,8 sowie den Nuten N_1,...,8 zwischen den Rotorschenkeln R_1,..,8 bzw. den Erregerspulen E_1,..,8 und die Pollücken L_1,..,8 zwischen den Polschuhen P_1,..,8 auf. Die Erregerspulen E_1,...,8 bilden wiederum die Rotorwicklung 130 aus, die vollständig mit dem ausgehärteten duroplastischen Kunststoff 258 infiltriert ist, während der von der Rotorhülle 200 umgrenzte Innenraum 210 zumindest teilweise mit dem ausgehärteten duroplastischen Kunststoff 258 angefüllt ist. 3rd shows the rotor 120 with the rotor shell 200 of 2 which in turn is in the molding tool 300 is recorded. The rotor 120 with the longitudinal central axis 140 includes by way of example with the exciting coils E _{1, .., 8} occupied salient rotor R _{1, .., 8} with the peripheral pole pieces P _{1, ..., 8} and the grooves N _{1, ..., 8} between the rotor legs _{R1 , .., 8} or the excitation _{coils E 1, .., 8} and the pole gaps L _{1, .., 8} between the pole _{pieces P 1, .., 8} . The excitation coils E _{1, ..., 8} in turn form the rotor winding 130 from that completely with the hardened thermosetting plastic 258 is infiltrated, while that of the rotor shell 200 delimited interior 210 at least partially with the hardened thermosetting plastic 258 is filled.

Die Rotorhülle 200 weist hier lediglich beispielhaft acht Kühlkanäle K_1,..,8 auf, die im Wesentlichen parallel zu der Längsmittelachse 140 des Rotors 120 orientiert sind. Jeweils ein Kühlkanal K_1,..,8 ist bevorzugt jeweils in einer Pollücke L_1,..,8 platziert, die ihrerseits vorzugsweise wiederum jeweils zwischen zwei umfangsseitig direkt benachbarten Polschuhen P_1,...,8 lokalisiert sind. Beispielsweise befindet sich der Kühlkanal K₂ in der Pollücke L₂, die sich zwischen den Polschuhen P₂, P₃ der Rotorschenkel R₂, R₃ in der Umfangsrichtung 199 erstreckt. Eine hiervon abweichende Anzahl von Kühlkanälen K_1,..,8 ist gleichfalls möglich. Beispielsweise kann nur in jeder zweiten Pollücke L_1,...,8, das heißt in den Pollücken L_{1, 3, 5, 7}, jeweils ein Kühlkanal K_1, _{3, 5, 7} vorgesehen sein.The rotor hull 200 has here only by way of example eight cooling channels K _{1, .., 8} , which are essentially parallel to the longitudinal center axis 140 of the rotor 120 are oriented. In each case one cooling channel K _{1,..., 8} is preferably placed in a pole gap L _{1,..., 8} , which in turn are preferably located between two directly adjacent pole pieces P _{1,..., 8 on the} circumferential side. For example, the cooling channel K ₂ is located in the pole gap L ₂ , which is located between the pole shoes P ₂ , P _{3 of} the rotor legs R ₂ , R ₃ in the circumferential direction 199 extends. A different number of cooling channels K _{1, .., 8} is also possible. For example, a cooling channel K _1, _{3, 5, 7} can only be provided in every second pole gap L _{1,..., 8} , that is to say in the pole gaps L _{1, 3, 5, 7} .

Jeder der Kühlkanäle K_1,..,8 weist bevorzugt eine annähernd viereckige und radial einwärts gerichtete Querschnittsgeometrie auf. Jeder der bevorzugt jeweils eine Pollücke L_1,..,8 vollständig formschlüssig ausfüllenden Kühlkanäle K_1,..,8 weist vorzugsweise beidseitig zwei Dichtkanten auf. Durch die Dichtkanten ergibt sich eine weitere Optimierung der Abdichtungswirkung zwischen dem Rotor 120 mit Rotorhülle 200 und dem diese beiden Komponenten fest umschließenden Formwerkzeug 300. Von den Dichtkanten der Kühlkanäle K_1,.....8 sind hier der besseren zeichnerischen Übersicht halber lediglich zwei Dichtkanten 212, 214 des zweiten Kühlkanals K₂ repräsentativ für alle übrigen Dichtkanten der Rotorhülle 200 bezeichnet.Each of the cooling channels K _{1,..., 8} preferably has an approximately quadrangular and radially inwardly directed cross-sectional geometry. _{Each of the cooling channels K 1,..., 8} , which preferably fill a pole gap L _{1,..., 8 in a} completely form-fitting manner, preferably has two sealing edges on both sides. The sealing edges result in a further optimization of the sealing effect between the rotor 120 with rotor shell 200 and the mold that firmly encloses these two components 300 . Of the sealing edges of the cooling channels K _{1, ..... 8} , there are only two sealing edges here for the sake of better graphic clarity 212 , 214 of the second cooling channel K ₂ representative of all other sealing edges of the rotor shell 200 designated.

4 zeigt den Rotor 120 von 2 und 3, der mit der Rotorwicklung 130 versehen ist. Der Rotor 120 mit der mechanisch fest und bevorzugt dauerhaft darauf fixierten Rotorhülle 200 befindet sich hier im vollständig entformten Zustand bzw. ist aus dem Formwerkzeug von 2 und 3 herausgenommen. Die Rotorhülle 200 ist mit einem topfförmigen ersten Abschnitt 202 und einem deckelartigen zweiten Abschnitt 206 gebildet, die im Bereich eines Überlappungsabschnitts 208 bevorzugt stoffschlüssig miteinander verbunden sind, was beispielsweise durch Verkleben, Verschweißen, Verstemmen und/oder Umbördeln erfolgen kann. 4th shows the rotor 120 of 2 and 3rd , the one with the rotor winding 130 is provided. The rotor 120 with the rotor casing mechanically fixed and preferably permanently fixed on it 200 is here in the fully demolded state or is out of the mold from 2 and 3rd taken out. The rotor hull 200 is with a cup-shaped first section 202 and a lid-like second section 206 formed in the area of an overlap portion 208 are preferably cohesively connected to one another, which can be done, for example, by gluing, welding, caulking and / or crimping.

Im Bereich eines ersten Rotorendes 220 weist der vorzugsweise topfförmige erste Abschnitt 202 der Rotorhülle 200 ein erstes ringförmiges Verstärkungselement 230 auf. Entsprechend weist der topfförmige erste Abschnitt 202 der Rotorhülle 200 im Bereich eines zweiten Rotorendes 222 bzw. unterhalb des Überlappungsbereichs 208 bevorzugt ein zweites Verstärkungselement 232 auf. Die beiden bandförmigen Verstärkungselemente 230, 232 sind bevorzugt mit einem kohlefaserverstärkten Kunststoff gebildet, der zudem vorzugsweise eine möglichst innige stoffschlüssige Verbindung mit dem Werkstoff bzw. Material der Rotorhülle 200 eingeht, bei dem es sich bevorzugterweise um Edelstahl, eine Edelstahllegierung oder einen Kunststoff wie gefülltes Polyphenylensulfid handeln kann. Hier ist das erste bandförmige Verstärkungselement 230 lediglich beispielhaft außerhalb der Rotorhülle 200 positioniert, während das zweite bandförmige Verstärkungselement 232 innerhalb des topfförmigen ersten Abschnitts 202 der Rotorhülle 200 platziert ist. Durch die bandförmigen Verstärkungselemente 230, 232 kann die Schleuderfestigkeit der Rotorwicklung 130 insbesondere im Bereich von den der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht bezeichneten Wickelköpfen der Rotorwicklung 130 bzw. im Bereich des ersten und zweiten Rotorendes 220, 222 beträchtlich erhöht werden, da in dieser Zone die fliehkraftaufnehmenden Polschuhe fehlen.In the area of a first rotor end 220 has the preferably cup-shaped first section 202 the rotor shell 200 a first annular reinforcing element 230 on. The cup-shaped first section has correspondingly 202 the rotor shell 200 in the area of a second rotor end 222 or below the overlap area 208 preferably a second reinforcement element 232 on. The two band-shaped reinforcing elements 230 , 232 are preferably formed with a carbon fiber-reinforced plastic, which also preferably has a materially bonded connection with the material or material of the rotor shell that is as intimate as possible 200 enters, which can preferably be stainless steel, a stainless steel alloy or a plastic such as filled polyphenylene sulfide. Here is the first ribbon-shaped reinforcement element 230 only as an example outside of the rotor shell 200 positioned while the second band-shaped reinforcing element 232 within the cup-shaped first section 202 the rotor shell 200 is placed. Through the band-shaped reinforcement elements 230 , 232 can increase the resistance to spin of the rotor winding 130 in particular in the area of the end windings of the rotor winding, which are not designated for the sake of a better graphic overview 130 or in the area of the first and second rotor ends 220 , 222 can be increased considerably, since the centrifugal force-absorbing pole pieces are missing in this zone.

Darüber hinaus kann die Rotorhülle 200 vorzugsweise im Bereich mindestens eines Rotorendes 220, 222 mindestens eine vorzugsweise umlaufend ausgebildete Aufdickung 270 aufweisen, die bevorzugterweise mit demselben Material bzw. dem gleichen Werkstoff wie die Rotorhülle 200 gebildet ist. Durch zumindest abschnittsweises Abtragen der ringförmigen Aufdickung 270 ist auf einfache Art und Weise eine Auswuchtung des Rotors 120 erreichbar.In addition, the rotor shell 200 preferably in the area of at least one end of the rotor 220 , 222 at least one preferably circumferential thickening 270 have, which are preferably made of the same material or the same material as the rotor shell 200 is formed. By removing the annular thickening at least in sections 270 is a simple way of balancing the rotor 120 reachable.

Ein Boden 204 des topfförmigen ersten Abschnitts 202 der Rotorhülle 200 ist im Bereich des ersten Rotorendes 220 mittels eines manschettenartig bzw. bundartig axial verlängerten ersten Dichtabschnitts 250 gegen die Rotorwelle 124 abgedichtet. Entsprechend ist auch der deckelartige, zweite Abschnitt 206 der Rotorhülle 200 mittels eines zweiten Dichtabschnitts 252 gegen die Rotorwelle 124 abgedichtet, woraus ein axial wirksamer Dichtweg D resultiert. Eine axiale Längserstreckung bzw. ein nicht bezeichneter wirksamer Dichtweg des zweiten Dichtabschnitts 252 entspricht in etwa der Wandstärke W der Rotorhülle 200 und ist damit deutlich kleiner als der Dichtweg D des ersten Dichtabschnitts 250. Infolgedessen wird ein Austreten des in die Rotorhülle 200 eingefüllten aushärtbaren duroplastischen Kunststoffes und eine hiermit einhergehende Kontamination des Formwerkzeugs zuverlässig vermieden. Die Abdichtung der Rotorhülle 200 kann alternativ auch gegen eine nicht dargestellte Wickelmaske bzw. einen elektrischen Isolierkörper des Rotors 120 erfolgen.One floor 204 of the cup-shaped first section 202 the rotor shell 200 is in the area of the first rotor end 220 by means of a cuff-like or collar-like axially elongated first sealing section 250 against the rotor shaft 124 sealed. The cover-like, second section is also corresponding 206 the rotor shell 200 by means of a second sealing section 252 against the rotor shaft 124 sealed, from which an axially effective sealing path D results. An axial longitudinal extension or an effective sealing path, not designated, of the second sealing section 252 corresponds roughly to the wall thickness W of the rotor shell 200 and is therefore significantly smaller than the sealing path D of the first sealing section 250 . As a result, the rotor will leak into the rotor shell 200 Filled curable thermosetting plastic and an associated contamination of the mold reliably avoided. The sealing of the rotor shell 200 can alternatively also be used against a winding mask (not shown) or an electrical insulating body of the rotor 120 respectively.

Weiterhin sind in dem deckelartigen, zweiten Abschnitt 206 der Rotorhülle 200 hier beispielhaft zwei hülsen- bzw. rohrartige Zuführungen 262, 264 zum Einbringen des anfänglich hochgradig dünnflüssigen bzw. niedrigviskosen, noch vollständig auszuhärtenden duroplastischen Kunststoffes 260 in den Innenraum 210 der Rotorhülle 200 vorgesehen. Im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der zum vollständigen Infiltrieren der Rotorwicklung 130 sowie zu dem zumindest teilweisen Anfüllen des Innenraums 210 eingesetzte, aushärtbare Kunststoff 260 in Richtung der beiden, der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht bezeichneten Pfeile, das heißt bevorzugt in Richtung der Wirkung der Erdbeschleunigung g, den beiden Zuführungen 262, 264 zugeleitet und abschließend verfahrensgemäß durch die Anwendung eines geeigneten Härtungsprozesses in den vollständig ausgehärteten Kunststoff 258 überführt.Furthermore, in the cover-like, second section 206 the rotor shell 200 here, for example, two sleeve-like or tube-like feeds 262 , 264 for introducing the initially highly fluid or low-viscosity, yet completely hardened thermosetting plastic 260 in the interior 210 the rotor shell 200 intended. In the course of the method according to the invention, the rotor winding is completely infiltrated 130 as well as for at least partial filling of the interior 210 used, curable plastic 260 in the direction of the two arrows, which are not designated for the sake of a better graphic overview, that is to say preferably in the direction of the effect of the acceleration due to gravity g, the two feeds 262 , 264 and finally, according to the method, by using a suitable hardening process in the fully hardened plastic 258 convicted.

Claims

Rotor (120) for an electrical machine (100), characterized by a rotor casing (200) which is positively locking at least in some areas and which is fixed on the rotor (120).

Rotor after Claim 1 , characterized by a rotor shaft (124) and a plurality of rotor legs (R _{1, .., 8} ) which are connected to the rotor shaft (124), each rotor leg (R _{1, .., 8} ) having an associated excitation coil ( e _{1, .., 8)} is provided for forming a rotor winding (130), wherein between each two in a circumferential direction (199) of the rotor shaft immediately adjacent excitation coils (124) (e _{1, .., 8)} a groove (N _{1 , .., 8} ) is formed, and wherein between two in the circumferential direction (199) directly adjacent pole pieces (P _{1, .., 8} ) of the rotor legs (R _{1, .., 8} ) each have a pole gap (L _{1,. ., 8} ) is formed.

Rotor after Claim 2 , characterized in that the rotor winding (130) is essentially completely infiltrated by a hardened thermosetting plastic (258).

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that an interior space (210) bounded by the rotor casing (200) is at least partially filled with a hardened thermosetting plastic (258).

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor casing (200) is formed with a cup-shaped first section (202) and a cover-like second section (206) which are connected to one another.

Rotor after one of the Claims 2 to 5 , characterized in that the rotor shell (200) has a plurality of cooling channels (K _1, K 1, 8) which are oriented essentially parallel to a longitudinal center axis (140) of the rotor (120) and are each preferably arranged in the region of a pole gap (L _{1, .., 8)} _{.., 8} ), the cross-sectional geometry of which is directed radially inward.

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that an annular reinforcing element (230, 232) is provided in the area of a first and / or second rotor end (220, 222).

Rotor after Claim 7 , characterized in that the at least one reinforcement element (230, 232) is positioned inside and / or outside the rotor shell (200).

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor casing (200) preferably has at least one circumferential thickening (270) in the region of at least one rotor end (220, 222).

Rotor after one of the Claims 2 to 9 , characterized in that at least one pot-shaped first section (202) of the rotor shell (200), with an essentially cylindrical outer contour (240) of the pole shoes (P _{1, ..., 8} ) at least partially in the direction of the pole gaps (L _{1, .., 8} ) is bulged between two circumferentially adjacent pole pieces (P _{1, ..., 8} ) and an outer jacket surface (242) of the cup-shaped first section (202) of the rotor shell (200) is approximately cylindrical.

Rotor after Claim 10 , characterized in that the cup-shaped first section (202) of the rotor shell (200) in the area of the first rotor end (220) by means of a collar-like elongated first sealing section (250) and the cover-like second section (206) of the rotor shell (200) by means of a second Sealing section (252) is sealed.

Rotor after Claim 11 , characterized in that the cover-like section (206) of the rotor casing (200) has at least one feed for feeding a liquid, yet to be hardened thermosetting plastic (260) into the interior (210) of the rotor casing (200).

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor casing (200) is formed with a plastic, preferably a filled polyphenylene sulfide, and / or with a stainless steel with a small wall thickness (W).

Electrical machine (100) with a rotor (120), characterized in that the rotor (120) of the electrical machine (100) has, at least in sections, an at least regionally form-fitting rotor shell (200).

Method for producing a rotor (120), in particular according to one of the Claims 1 to 13th , for an electrical machine (100) with a rotor shaft (124) and a plurality of rotor legs (R _{1, .., 8} ) which are connected to the rotor shaft (124), each rotor leg (R _{1, .., 8} ) is provided with an associated excitation coil (E _{1, .., 8} ) for forming a rotor winding (130), with two excitation coils (E _{1, .., 8} is formed) has a groove (N _{1, ..., 8),} and whereby between two in the circumferential direction immediately adjacent pole pieces (199) (P _{1, ..., 8)} of the rotor arm in each case a pole gap (L _{1, .. , 8} ) comprising the following steps: a) providing the rotor (120) with a rotor casing (200), b) placing the rotor (120) in a suitable mold (300), c) infiltrating the rotor winding (130) with a curable thermosetting plastic (260) and curing the same, and d) demolding the with the fully cured plastic (258) infi filtered rotor winding (130) of the rotor (120) from the mold (300).