DE102020111542A1 - Verfahren zum Vergießen eines FSM-Rotors durch Spritzpressen und FSM-Rotor mit spritzgepresstem Rotorverguss - Google Patents

Verfahren zum Vergießen eines FSM-Rotors durch Spritzpressen und FSM-Rotor mit spritzgepresstem Rotorverguss Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergießen eines FSM-Rotors für eine elektrische Maschine, der einen Rotorkörper (110) und eine darauf aufgebrachte Rotorwicklung (120) aufweist, mit den Schritten:- Anbringen einer radialen Abdichtung (210) am zu vergießenden FSM-Rotor;- Anordnen des radial abgedichteten FSM-Rotors in einem Spritzpresswerkzeug (300), welches eine erste Werkzeugplatte (310) und eine zweite Werkzeugplatte (320) aufweist, derart, dass der FSM-Rotor im Wesentlichen axial senkrecht zu diesen Werkzeugplatten (310, 320) ausgerichtet ist;- Ausführen eines Spritzpressvorgangs, bei welchem über eine Werkzeugplatte (310; 320) oder über beide Werkzeugplatten (310, 320) eine erhitzte Vergussmasse (M) in die Rotorwicklung (120) eingepresst wird;- Entnehmen des vergossenen FSM-Rotors (100) aus dem Spritzpresswerkzeug (300).Die Erfindung betrifft ferner einen FSM-Rotor mit spritzgepresstem Rotorverguss.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vergießen eines FSM-Rotors für eine elektrische Maschine. Die Erfindung betrifft ferner einen FSM-Rotor.
  • Eine fremderregte Synchronmaschine (FSM) ist eine als Motor und/oder Generator betreibbare elektrische Maschine (E-Maschine) mit einem Stator (Ständer), der mehrere räumlich versetzte Statorspulen aufweist, und mit einem drehbar im Stator angeordneten Rotor (Läufer), der mit wenigstens einer als Elektromagnet fungierenden Rotorwicklung versehen ist. Die Rotorwicklung ist typischerweise aus isolierten Kupferdrähten gebildet. Eine fremderregte Synchronmaschine verfügt über einen guten Wirkungsgrad und eine gute Leistungsdichte.
  • Die Rotorwicklung kann mit einer Vergussmasse, bspw. einer Kunststoffmasse oder dergleichen, dauerhaft fixiert werden, um während des Betriebs, wobei mitunter hohe Fliehkräfte und starke Vibrationen auftreten, ein Verrutschten der Rotorwicklung bzw. der Kupferdrähte zu verhindern.
  • Die WO 2019/115043 A1 beschreibt das Aufbringen einer Vergussmasse im Spritzguss. Der Rotor wird hierzu, bevorzugt vertikal stehend, in ein geeignetes Spritzgusswerkzeug eingelegt und, bevorzugt, mit einem Duroplast umspritzt.
  • Mit der Erfindung soll ein weiteres Verfahren zum Vergießen eines FSM-Rotors bzw. zum Aufbringen einer Vergussmasse auf einen FSM-Rotor bereitgestellt werden, mit dem möglichst einfach ein mechanisch stabiler Rotoraufbau erreicht werden kann.
  • Dies gelingt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren des Patentanspruchs 1. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf einen vergossenen FSM-Rotor, wobei der Verguss bzw. Rotorverguss insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Zusätzliche Merkmale ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung und den Figuren.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Vergießen eines FSM-Rotors mit einem Rotorköper, der bevorzugt aus gestapelten Rotorblechscheiben aufgebaut ist und/oder der mit Rotornuten (s. u.) ausgebildet ist, und mit einer auf dem Rotorkörper aufgebrachten Rotorwicklung, wobei es sich insbesondere um eine orthozyklische Rotorwicklung handelt, weist zumindest die Folgenden, in dieser Reihenfolge auszuführenden Schritte auf:
    • - Anbringen einer radialen Abdichtung am zu vergießenden FSM-Rotor, um den FSM-Rotor zumindest im axialen Bereich des Rotorkörpers bzw. zumindest den Rotorkörper nach radial außen bzw. in Umfangsrichtung abzudichten, sowie gegebenenfalls auch Anbringen einer axialen Abdichtung (s. u.);
    • - Anordnen des radial abgedichteten FSM-Rotors in einem Spritzpresswerkzeug, welches eine erste Werkzeugplatte bzw. ein erstes Werkzeugschild, insbesondere eine obere Werkzeugplatte, und eine zweite Werkzeugplatte bzw. ein zweites Werkzeugschild, insbesondere eine untere Werkzeugplatte, aufweist, wobei der FSM-Rotor, vorzugsweise durch Schließen des Spritzpresswerkzeugs, insbesondere durch Zusammenfahren bzw. Zustellen der Werkzeugplatten, derart im Spritzpresswerkzeug angeordnet wird, dass dieser im Wesentlichen axial senkrecht zu den Werkzeugplatten, insbesondere stehend bzw. (axial) vertikal zwischen der unteren Werkzeugplatte und der oberen Werkzeugplatte, ausgerichtet ist;
    • - Ausführen eines Spritzpressvorgangs, bei welchem über eine Werkzeugplatte, insbesondere über die obere Werkzeugplatte, oder über beide Werkzeugplatten eine erhitzte (flüssige) Vergussmasse in die Rotorwicklung, vorzugsweise auch in sonstige Rotorbereiche, wie insbesondere in die Rotornuten bzw. Wicklungskammern des Rotorkörpers, eingepresst wird;
    • - Entnehmen des vergossenen FSM-Rotors aus dem Spritzpresswerkzeug, insbesondere nachdem die Vergussmasse ausgehärtet oder zumindest geliert ist, vorzugsweise nach vorausgehendem Öffnen des Spritzpresswerkzeugs, insbesondere durch Auseinanderfahren der Werkzeugplatten;
    • - gegebenenfalls (optionales) Durchhärten des vergossenen FSM-Rotors in einem Ofen oder dergleichen.
  • Die Erfindung sieht also ein Fixieren der Rotorwicklung durch Spritzpressen (Transfer Moulding) einer Vergussmasse vor bzw. sieht ein Aufbringen und/oder Einbringen der Vergussmasse auf/in den FSM-Rotor durch Spritzpressen vor. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist kein Spritzgusswerkzeug mit entsprechender Kavität erforderlich, sondern lediglich ein vergleichsweise einfach aufgebautes Spritzpresswerkzeug, welches insbesondere im Wesentlichen nur zwei Werkzeugplatten bzw. Werkzeugschilde aufweist.
  • Die radiale Abdichtung des zu vergießenden FSM-Rotors erfolgt erfindungsgemäß nicht werkzeugseitig, sondern rotorseitig, insbesondere nur rotorseitig, durch Anbringen einer radialen Abdichtung, wie nachfolgend noch näher erläutert. Dadurch werden nicht nur Werkzeugkosten eingespart, sondern es kann, insbesondere im Vergleich zu einem konventionellen Spritzgusswerkzeug, auch eine sehr gute Abdichtung, insbesondere auch für dünnflüssige bzw. niederviskose Vergussmassen (s u.), erreicht werden.
  • Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann für den Verguss des FSM-Rotors also auch eine sehr dünnflüssige bzw. niederviskose Vergussmasse verwendet werden. Eine solche dünnflüssige Vergussmasse kann einerseits aufgrund der sehr guten Fließ- und Kriecheigenschaften leicht in die Rotorwicklung eindringen, insbesondere auch in eine orthozyklische Rotorwicklung (welche sich durch besonders kleine bzw. enge Zwischenräume auszeichnet). Andererseits ermöglicht eine solche dünnflüssige Vergussmasse eine kurze Füllzeit (z. B. < 10 Sek.) bis die Rotorwicklung sowie gegebenenfalls auch die sonstigen Rotorbereiche vollständig gefüllt ist/sind. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann somit auch eine dünnflüssige bzw. niederviskose und schnellaushärtende Vergussmasse (mit einem sehr kleinen Prozess- bzw. Zeitfenster) für den Verguss eines FSM-Rotors verwendet werden. Ferner werden kurze Taktzeiten bzw. niedrige Werkzeugbelegungszeiten ermöglicht.
  • Bei der Vergussmasse handelt es sich bevorzugt um ein Harzmaterial, bspw. um ein Polyesterharz oder Epoxidharz. Vorzugsweise handelt es sich um ein schnellaushärtendes Harzmaterial, worunter insbesondere verstanden wird, dass dieses Harzmaterial bereits nach 30 Sek. oder weniger, bevorzugt bereits nach 20 Sek. oder weniger, geliert. (Die Härtung kann durch einen beigemischten Härter bewirkt werden, der bei einer Temperatur von z. B. ca. 110 °C bis 130 °C aktiviert wird.) Das schnelle Aushärten bzw. Gelieren wird zudem durch die Wärme und den Spritzpressdruck beschleunigt. Solche schnellaushärtenden Harzmaterialien sind, insbesondere im erhitzten Zustand, häufig sehr dünnflüssig bzw. niederviskos, weisen jedoch nur ein sehr kleines Prozess- bzw. Zeitfenster auf.
  • Besonders bevorzugt handelt es sich um ein gefülltes und insbesondere um ein hochgefülltes Harzmaterial, welches u. a. sehr gute mechanische Festigkeits- bzw. Stabilitätseigenschaften aufweist. Unter einem gefüllten Harzmaterial wird insbesondere verstanden, dass dieses mit wenigstens einem Füllstoff, bspw. in Form keramischer Kügelchen, die z. B. einen Durchmesser von 20 µm bis 200 um aufweisen können, angereichert ist. Ein gefülltes Harzmaterial weist bevorzugt einen Füllstoff-Volumenanteil von wenigstens 40 Vol.-% auf. Ein hochgefülltes Harzmaterial weist bevorzugt einen Füllstoff-Volumenanteil von wenigstens 60 Vol.-% auf. Das erhitzte und insbesondere sehr dünnflüssige Harzmaterial kann, trotz des Füllstoffs, sehr gut in die Rotorwicklung eindringen und dabei auch enge Spalte und kleine Zwischen- bzw. Leerräume ausfüllen, sodass insbesondere keine Lufteinschlüsse mehr vorhanden sind. Die maximale Größe der Feststoffpartikel richtet sich nach dem kleinsten Spaltmaß, wobei mitunter Spaltweiten von lediglich 30 µm und weniger auftreten können.
  • Zur radialen Abdichtung kann auf den zu vergießenden FSM-Rotor eine vorgefertigte Hülse, die insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff (bspw. CFK oder GFK) gebildet ist, aufgeschoben oder auch aufgepresst werden, bevor der FSM-Rotor im Spritzpresswerkzeug angeordnet wird. Bevorzugt ist durch die Hülse zumindest der Rotorkörper an seinem Außenumfang, insbesondere spaltfrei, ummantelt. Eine solche Hülse zeichnet sich, auch bei großer Umfangsfläche und vergleichsweise geringer Wandstärke, durch eine hohe Stabilität aus und kann beim Spritzpressen ohne (äußere) Abstützung hohe Kräfte bzw. Drücke aufnehmen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Hülse dauerhaft auf dem Rotor bzw. Rotorkörper verbleibt. Durch eine insbesondere stoffschlüssige Verbindung zwischen der Vergussmasse bzw. dem Harzmaterial und der Hülse kann ein sehr stabiler Rotoraufbau erreicht werden.
  • Zur radialen Abdichtung kann auf den FSM-Rotor auch eine Bandage aufgebracht werden, bevor der FSM-Rotor im Spritzpresswerkzeug angeordnet wird. Bevorzugt wird diese Bandage durch direktes Umwickeln des FSM-Rotors, insbesondere des Rotorkörpers, erzeugt. Für das Umwickeln eignet sich insbesondere ein vorimprägniertes Faserband (Prepreg-Tape) oder dergleichen, welches, insbesondere mehrlagig, auf den FSM-Rotor bzw. den Rotorkörper aufgewickelt und anschließend noch ausgehärtet wird, sodass die Bandage bevorzugt aus einem faserverstärkten Kunststoff (bspw. CFK oder GFK) besteht. Eine solche Bandage zeichnet sich, auch bei großer Umfangsfläche und vergleichsweise geringer Wandstärke, durch eine hohe Stabilität aus und kann beim Spritzpressen ohne (äußere) Abstützung hohe Kräfte bzw. Drücke aufnehmen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Bandage dauerhaft auf dem Rotor bzw. Rotorkörper verbleibt. Durch eine insbesondere stoffschlüssige Verbindung zwischen der Vergussmasse bzw. dem Harzmaterial und der Bandage kann ein sehr stabiler Rotoraufbau erreicht werden.
  • Der Rotorkörper des zu vergießenden FSM-Rotors kann mit Rotornuten, insbesondere mit axialen Rotornuten, ausgebildet sein, welche als Wicklungskammern dienen und sich in radialer Richtung bis zur Außenumfangsfläche (des Rotorkörpers) erstrecken können. Die radiale Abdichtung eines FSM-Rotors mit einem solchen Rotorkörper kann mittels Hülse oder Bandage erfolgen, wie oben beschrieben. Zur radialen Abdichtung eines FSM-Rotors mit einem solchen Rotorkörper kann aber auch vorgesehen sein, dass in die Rotornuten sogenannte Verdrängungskörper eingesetzt werden, welche bezüglich der (jeweiligen) Nutgeometrie bzw. in Abstimmung mit den (jeweiligen) Nutgeometrien der Rotornuten so ausgebildet sind, dass eine radiale Abdichtung des Rotorköpers bzw. der Rotornuten (nach radial außen) erfolgt. Bevorzugt wird in jede Rotornut ein Verdrängungskörper eingesetzt, insbesondere axial eingeführt, der sich vorzugsweise zumindest über die gesamte axiale Länge des Rotorkörpers erstreckt. Prinzipiell können auch mehrere Verdrängungskörper pro Rotornut vorgesehen sein. Die Verdrängungskörper werden eingesetzt bzw. eingeführt bevor der FSM-Rotor im Spritzpresswerkzeug angeordnet wird.
  • Verdrängungskörper sind als solche aus dem Stand der Technik bekannt und werden beim Vergießen bzw. Imprägnieren eines Rotors dazu verwendet, die Menge der Vergussmasse zu reduzieren. Im Rahmen der Erfindung werden optional die Verdrängungskörper aber auch dazu verwendet, den FSM-Rotor bzw. die Rotornuten nach radial außen abzudichten sowie gegebenenfalls auch an den Stirnseiten des Rotorkörpers eine axiale Abdichtung gegenüber den Werkzeugplatten des Spritzpresswerkzeugs zu bewerkstelligen.
  • Bevorzugt handelt es sich bei den Verdrängungskörpern um Kunststoffteile, insbesondere um Spritzgussteile, oder um Metallteile, insbesondere um Druckgussteile. Idealerweise gelingt eine radiale Abdichtung des FSM-Rotors bzw. des Rotorkörpers nur mithilfe der Verdrängungskörper. Zusätzlich kann zur radialen Abdichtung aber auch eine Hülse oder Bandage vorgesehen sein (s. o.), die gegebenenfalls später auch wieder entfernt werden kann (s. u.). Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Verdrängungskörper dauerhaft im Rotor bzw. Rotorkörper verbleiben. Durch eine insbesondere stoffschlüssige Verbindung zwischen der Vergussmasse bzw. dem Harzmaterial und den Verdrängungskörpern kann ein sehr stabiler Rotoraufbau erreicht werden.
  • Zur axialen Abdichtung des FSM-Rotors gegenüber einer oder beider Werkzeugplatten kann wenigstens eine Dichtkappe (oder eine Dichtscheibe, ein Dichtring oder dergleichen) verwendet werden, welche insbesondere vor dem Anordnen des FSM-Rotors im Spritzpresswerkzeug am FSM-Rotor, insbesondere an einer oder beiden Stirnseiten des Rotorkörpers, angebracht bzw. aufgesetzt wird, wobei das Anbringen dieser axialen Abdichtung gleichzeitig mit dem Anbringen der radialen Abdichtung erfolgen kann. Eine solche Dichtkappe, die auch als Endkappe oder Stirnkappe bezeichnet werden kann, ist gegebenenfalls mit einem Mittelloch zur Durchführung der Rotorwelle und gegebenenfalls auch zur Abdichtung gegenüber der Rotorwelle ausgebildet. Bevorzugt handelt es sich bei einer solchen Dichtkappe um ein Kunststoffteil, insbesondere um ein Spritzgussteil. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Dichtkappe bzw. Dichtkappen dauerhaft am Rotor bzw. Rotorkörper verbleibt/verbleiben. Durch eine insbesondere stoffschlüssige Verbindung zwischen der Vergussmasse bzw. dem Harzmaterial und der Dichtkappe bzw. den Dichtkappen kann ein sehr stabiler Rotoraufbau erreicht werden.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die erhitzte Vergussmasse gleichzeitig an mehreren Stellen in die Rotorwicklung eingepresst wird. Hierzu kann die betreffende Werkzeugplatte für eine Mehrpunktinjektion ausgebildet sein, sodass die Vergussmasse über mehrere Angussdüsen an mehreren Stellen bzw. Angusspunkten eingebracht wird. Eine solche Mehrpunktinjektion ermöglicht nicht nur eine schnellere, sondern auch eine gezieltere Zuführung der Vergussmasse, wobei sich die Angussdüsen bzw. Angusspunkte bezüglich des zu vergießenden FSM-Rotors bevorzugt stirnseitig befinden und insbesondere in axialer Verlängerung der Wicklungsabschnitte der Rotorwicklung und/oder der Rotornuten angeordnet sind. Bspw. können bis zu 30 Angussdüsen bzw. Angusspunkte und mehr vorgesehen sein.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von bestimmten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.
    • 1 veranschaulicht schematisch in mehreren Einzeldarstellungen eine bevorzugte Ausführungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vergießen eines FSM-Rotors.
    • 2 veranschaulicht anhand eines Ausschnitts eines zu vergießenden FSM-Rotors eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens.
    • 3 veranschaulicht analog zur 2 eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 1a zeigt in einer schematischen Axialschnittdarstellung (längs der Rotorachse 130) einen zu vergießenden FSM-Rotor 100 mit einem Rotorkörper 110 und mit einer auf den Rotorkörper 110 aufgebrachten Rotorwicklung 120, die mehrere Wicklungsabschnitte umfassen kann. Bevorzugt handelt es sich bei der Rotorwicklung 120 um eine orthozyklische Wicklung. Der Rotorkörper 110 ist bevorzugt aus gestapelten Rotorblechscheiben aufgebaut. Die Rotorwelle 130 ist bereits montiert bzw. eingesetzt, wobei die Rotorwelle, je nach Bauprinzip, auch noch nach dem Vergießen montiert werden kann.
  • 1b zeigt die Vorbereitung des FSM-Rotors 100 für das nachfolgende Vergießen. Zur radialen Abdichtung wird auf den FSM-Rotor 100 eine Hülse 210 aufgeschoben bzw. aufgepresst, sodass zumindest der Rotorkörper 110 von der Hülse 210 ummantelt ist. Alternativ kann eine Bandage aufgebracht bzw. aufgewickelt werden, wie oben beschrieben. Zur axialen Abdichtung werden auf beide Stirnseiten S1, S2 des Rotorkörpers 110 Dichtkappen 221, 222 aufgesetzt.
  • Der so vorbereitete, d. h. radial und axial abgedichtete FSM-Rotor 100 wird in einem Spritzpresswerkzeug 300 angeordnet, wie in 1c gezeigt. Das ohne Formhohlraum ausgebildete bzw. kavitätslose Spritzpresswerkzeug 300 weist eine erste bzw. obere Werkzeugplatte (Top Mold) 310 und eine zweite bzw. untere Werkzeugplatte (Bottom Mold) 320 auf. Durch Absenken und Anheben der oberen Werkzeugplatte 310 kann das Spritzpresswerkzeug 300 zusammengefahren und dadurch geschlossen bzw. auseinandergefahren und dadurch geöffnet werden, wie durch den Doppelpfeil A veranschaulicht. Das Spritzpresswerkzeug 300 ist hierzu in einer nicht gezeigten Schließeinrichtung oder Presse eingebaut.
  • Der zu vergießende FSM-Rotor 100 wird stehend, d. h. mit vertikaler Ausrichtung, zwischen den Werkzeugplatten 310, 320 angeordnet und durch Absenken der oberen Werkzeugplatte 310 quasi zwischen den Werkzeugplatten 310, 320 eingeklemmt, wobei die Werkzeugplatten 310, 320 an den Stirnseiten S1, S2 des Rotorkörpers 110 bzw. an den Dichtkappen 221, 222 anliegen. Die Werkzeugplatten 310, 320 und die Hülse 210 (bzw. Bandage) umschließen den zu vergießenden FSM-Rotor 100 bzw. bilden quasi eine geschlossene Spritzpresskammer für den FSM-Rotor 100.
  • Über die erste (obere) Werkzeugplatte 310 wird mithilfe eines Kolbens bzw. Pressstempels 330 eine in der Vorkammer 340 befindliche, erhitzte und flüssige Vergussmasse M an mehreren Stellen (Angusspunkten) in den FSM-Rotor 100 eingepresst, wie durch die beiden Pfeile in 1c veranschaulicht. Bei der Vergussmasse M handelt es sich insbesondere um ein gefülltes Harzmaterial. Die Vergussmasse bzw. das Harzmaterial M weist bspw. eine Temperatur von 150 °C bis 200 °C auf. Der Spritzpressdruck beträgt bspw. 100 bar bis 200 bar. Das Spritzpressen bzw. das Einpressen der Vergussmasse M in den FSM-Rotor 100 kann druck- oder volumengesteuert erfolgen.
  • Die beim Spritzpressen stirnseitig (an der oberen Stirnseite S1) in den Rotorkörper 110 eingepresste Vergussmasse M strömt, gegebenenfalls auch mit Schwerkraftunterstützung, in Richtung der Rotorachse 130 von oben nach unten (Hauptströmungsrichtung) und verteilt sich in der Rotorwicklung 120 sowie gegebenenfalls auch in sonstigen Rotorbereichen, bspw. in den Rotornuten (s. u.), wobei ein sehr hoher Füllgrad erreicht werden kann. Das Einpressen der Vergussmasse M kann auch über die untere Werkzeugplatte 320 erfolgen. Während des Spritzpressens wird der FSM-Rotor 100 durch die Hülse 210 nach radial außen bzw. in Umfangsrichtung abgedichtet und durch die Dichtkappen 221, 222 axial gegenüber den Werkzeugplatten 310, 320 abgedichtet.
  • Das erfindungsgemäße Vergießen des FSM-Rotors 100 durch Spritzpressen kann ohne Vakuum bzw. vakuumfrei erfolgen. Bevorzugt ist zumindest die obere Werkzeugplatte 310 beheizt, wodurch die Vergussmasse bzw. das Harzmaterial M erwärmt und dadurch in einen Zustand mit geringer Viskosität gebracht werden kann. Der Kolben 330 wird bevorzugt hydraulisch betätigt.
  • Nach dem Aushärten der Vergussmasse M wird das Spritzpresswerkzeug 300 geöffnet und der vergossene bzw. mit einem spritzgepressten Rotorverguss versehene FSM-Rotor 100 entnommen. Der vergossene FSM-Rotor 100 weist eine gute mechanische Stabilität bzw. eine mechanisch stabile Wicklungsfixierung auf.
  • 2 und 3 zeigen in schematischen Schnittdarstellungen (quer zur Rotorachse 130) jeweils einen Sektor eines Rotorkörpers 110, der mit axialen Rotornuten 115 ausgebildet ist, welche sich in radialer Richtung bis zur Außenumfangsfläche (des Rotorkörpers 110) erstrecken. Diese Rotornuten 115 dienen als Wicklungskammern für die Rotorwicklung 120. Die radiale Abdichtung der Rotornuten 115 kann durch eine Hülse 210 bzw. Bandage erfolgen, wie in 1 gezeigt. Die radiale Abdichtung der Rotornuten 115 kann aber auch mithilfe von Verdrängungskörpern 230 erfolgen, welche in die Rotornuten 115 eingesetzt werden, wie oben bereits beschrieben.
  • Diese Verdrängungskörper 230 sind so ausgebildet, dass nach radial außen eine hinterschnittige und besonders druckfeste radiale Abdichtung erfolgt. Optional kann zusätzlich zu den Verdrängungskörpern 230 auch eine Hülse 210 bzw. Bandage vorgesehen sein, wie in 3 gezeigt. Bevorzugt sind die Verdrängungskörper 230 in diesem Fall derart ausgebildet (und angeordnet), dass sie sich bis zur Außenumfangsfläche des Rotorkörpers 110 erstrecken, sodass die Hülse 210 bzw. Bandage direkt an den Verdrängungskörpern 230 anliegen kann. Nach dem Spritzpressen und Aushärten der Vergussmasse M kann gegebenenfalls die Hülse 210 wieder entfernt werden. Bevorzugt ist die Hülse 210 hierzu an ihrer Innenumfangsfläche mit einer Antihaftbeschichtung versehen und/oder mit einer Öffnungsmechanik (bspw. in der Art einer Backspringform) ausgebildet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2019/115043 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Vergießen eines FSM-Rotors (100) für eine elektrische Maschine, der einen Rotorkörper (110) und eine darauf aufgebrachte Rotorwicklung (120) aufweist, mit den Schritten: - Anbringen einer radialen Abdichtung am zu vergießenden FSM-Rotor (100); - Anordnen des radial abgedichteten FSM-Rotors (100) in einem Spritzpresswerkzeug (300), welches eine erste Werkzeugplatte (310) und eine zweite Werkzeugplatte (320) aufweist, derart, dass der FSM-Rotor (100) im Wesentlichen axial senkrecht zu den Werkzeugplatten (310, 320) ausgerichtet ist; - Ausführen eines Spritzpressvorgangs, bei welchem über eine Werkzeugplatte (310; 320) oder über beide Werkzeugplatten (310, 320) eine erhitzte Vergussmasse (M) in die Rotorwicklung (120) eingepresst wird; - Entnehmen des vergossenen FSM-Rotors (100) aus dem Spritzpresswerkzeug (300).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (M) ein gefülltes Harzmaterial, insbesondere ein hochgefülltes Harzmaterial, ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf den FSM-Rotor (100) zur radialen Abdichtung eine vorgefertigte Hülse (210), welche insbesondere aus einem faserverstärktem Kunststoff gebildet ist, aufgeschoben wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf den FSM-Rotor (100) zur radialen Abdichtung eine Bandage aufgebracht wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkörper (110) mit Rotornuten (115) ausgebildet ist, welche sich in radialer Richtung bis zur Außenumfangsfläche erstrecken, wobei in die Rotornuten (115) Verdrängungskörper (230) eingesetzt werden, welche bezüglich der Nutgeometrie so ausgebildet sind, dass eine radiale Abdichtung erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur axialen Abdichtung des FSM-Rotors (100) gegenüber zumindest einer der Werkzeugplatten (310, 320) wenigstens eine Dichtkappe (221, 222) verwendet wird, welche insbesondere vor dem Anordnen des FSM-Rotors (100) im Spritzpresswerkzeug (300) am FSM-Rotor (100) angebracht wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erhitzte Vergussmasse (M) gleichzeitig an mehreren Stellen in die Rotorwicklung (120) eingepresst wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwicklung (120) als orthozyklische Wicklung ausgebildet ist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkörper (110) aus gestapelten Rotorblechscheiben aufgebaut ist
  10. FSM-Rotor (100) für eine elektrische Maschine, mit einem Rotorkörper (110) und einer darauf aufgebrachten Rotorwicklung (120), insbesondere mit einer orthozyklischen Rotorwicklung, dadurch gekennzeichnet, dass dieser FSM-Rotor (100) einen durch Spritzpressen erzeugten Rotorverguss aufweist.
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