DE102020119805A1 - Process for manufacturing a rotor, assembly system and electrical machine - Google Patents
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- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
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- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
- H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets
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Abstract
Verfahren zum Herstellen eines Rotors für eine elektrische Maschine, umfassend die Schritte:- Bereitstellen eines Rotors;- Bereitstellen eines Führungsrohrs mit unterschiedlichen Durchmessern zum Aufweiten eines Halteelements beim Aufschieben auf den Rotor;- Anordnen eines Halteelements auf dem Führungsrohr und Aufschieben des Halteelements in Richtung Rotor durch seitliches Aufbringen einer Kraft auf das Halteelement mit einem Werkzeug, wobei sich das Werkzeug derart umfänglich am Halteelement abstützt, dass es sich automatisch dem sich ändernden Durchmesser des Halteelements anpasst.Method for manufacturing a rotor for an electrical machine, comprising the steps:- providing a rotor;- providing a guide tube with different diameters for expanding a holding element when pushed onto the rotor;- arranging a holding element on the guide tube and pushing the holding element in the direction of the rotor by laterally applying a force to the holding element with a tool, the tool being supported circumferentially on the holding element in such a way that it automatically adapts to the changing diameter of the holding element.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors für eine elektrische Maschine, ein Montagesystem sowie eine elektrische Maschine.The present invention relates to a method for producing a rotor for an electrical machine, an assembly system and an electrical machine.
Eine ausreichend hohe Drehzahlfestigkeit stellt bei Rotoren von elektrischen Maschinen eine immer größer werdende Herausforderung dar. Die
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors, ein Montagesystem sowie eine elektrische Maschine anzugeben, welche höchsten Drehzahlen Stand hält und dabei kostengünstig und prozesssicher herzustellen ist.It is therefore an object of the present invention to specify a method for producing a rotor, an assembly system and an electrical machine which can withstand the highest speeds and can be produced cost-effectively and reliably.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, durch ein Montagesystem gemäß Anspruch 5 sowie durch eine elektrische Maschine gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.This object is achieved by a method according to claim 1, by an assembly system according to claim 5 and by an electrical machine according to
Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors für eine elektrische Maschine die Schritte:
- - Bereitstellen eines Rotors;
- - Bereitstellen eines Führungsrohrs mit unterschiedlichen Durchmessern zum Aufweiten eines Halteelements, insbesondere einer Bandage, beim Aufschieben auf den Rotor;
- - Anordnen eines Halteelements auf dem Führungsrohr und Aufschieben des Halteelements in Richtung Rotor durch seitliches Aufbringen einer Kraft auf das Halteelement mit einem Werkzeug, wobei sich das Werkzeug derart umfänglich am Halteelement abstützt, dass es sich automatisch dem sich ändernden Durchmesser des Halteelements anpasst.
- - Providing a rotor;
- - Providing a guide tube with different diameters for expanding a holding element, in particular a bandage, when pushed onto the rotor;
- - Arranging a holding element on the guide tube and sliding the holding element in the direction of the rotor by laterally applying a force to the holding element with a tool, the tool being supported on the holding element in such a way that it automatically adapts to the changing diameter of the holding element.
Dies ermöglicht eine besonders prozesssichere Montage des Halteelements, insbesondere auch von Halteelementen, welche eine geringe Wandstärke aufweisen. Mit der Reduzierung der Wandstärke der Halteelemente reduziert sich die axiale Angriffsfläche auf die Halteelemente beim Fügen. Dies führt zwangsläufig zu einer erhöhten Flächenpressung auf die Halteelemente und kann in der Folge zu Beschädigungen des Materials führen. Erschwert wird dies dadurch, als beim Fügen des Halteelements zwischen dem Werkzeug und dem Führungsrohr ein Fügespiel vorhanden sein muss. Dies konnte in der Vergangenheit dazu führen, dass das Halteelement zwischen dem Werkzeug und der Montagehülse eingeklemmt wurde. Indem ein Werkzeug verwendet wird, welches derart umfänglich am Halteelement anliegt, dass es sich automatisch dem sich ändernden Durchmesser des Halteelements beim Fügen anpasst, kann sichergestellt werden, dass das Werkzeug auch bei sehr dünnen Halteelementen, mit Wandstärken von beispielsweise unter 1 mm, sicher anliegt.This enables a particularly process-reliable assembly of the holding element, in particular also of holding elements which have a small wall thickness. With the reduction in the wall thickness of the holding elements, the axial contact surface on the holding elements is reduced during joining. This inevitably leads to increased surface pressure on the holding elements and can result in damage to the material. This is made more difficult by the fact that there must be a clearance between the tool and the guide tube when the holding element is joined. In the past, this could lead to the retaining element being pinched between the tool and the mounting sleeve. By using a tool that rests against the holding element so that it automatically adapts to the changing diameter of the holding element during joining, it can be ensured that the tool rests securely even with very thin holding elements, with wall thicknesses of less than 1 mm, for example .
Gemäß einer Ausführungsform ist der Rotor ein Rotor einer oder für eine permanenterregte Synchronmaschine, umfassend eine Vielzahl von im oder am Rotor angeordneten Permanentmagneten. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Rotor ein Rotor für eine stromerregte Synchronmaschine. Grundsätzlich ist der Rotor nicht auf die beiden vorgenannten Typen von elektrischen Maschinen beschränkt. Das Verfahren ist auf sämtliche Typen von Rotoren für elektrische Maschinen anwendbar.According to one embodiment, the rotor is a rotor of or for a permanently excited synchronous machine, comprising a multiplicity of permanent magnets arranged in or on the rotor. According to another embodiment, the rotor is a rotor for a current-excited synchronous machine. In principle, the rotor is not limited to the two aforementioned types of electrical machines. The method can be applied to all types of rotors for electrical machines.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Halteelement ein insbesondere ring- oder hülsenförmiges Halteelement. Bevorzugt ist das Halteelement aus einem Mehrkomponenten- oder Verbundwerkstoff, insbesondere aus einem verstärkten Kunststoff, und insbesondere aus einem glas- (GFK - glasfaserverstärkter Kunststoff) und/oder kohlefaserverstärkten Kunststoff gebildet. Insbesondere ist das ringförmige Halteelement eine CFK-Bandage (CFK - carbonfaserverstärkter Kunststoff). Diese ist vorteilhafterweise sehr leicht, steif und besitzt zudem gute Dämpfungseigenschaften. Alternativ sind auch Mischaufbauten aus GFK und CFK möglich, wobei diese Aufzählung nicht abschließend zu verstehen ist. Weitere Beispiele (insbesondere für Fasermaterialien) sind insbesondere Zylon oder Aramid.According to a preferred embodiment, the holding element is in particular a ring-shaped or sleeve-shaped holding element. The holding element is preferably formed from a multi-component or composite material, in particular from a reinforced plastic, and in particular from a glass (GFK—glass fiber reinforced plastic) and/or carbon fiber reinforced plastic. In particular, the ring-shaped holding element is a CFRP bandage (CFRP—carbon fiber reinforced plastic). This is advantageously very light, stiff and also has good damping properties. Alternatively are also Mixed structures made of GRP and CFRP are possible, although this list is not to be understood as exhaustive. Further examples (in particular for fiber materials) are in particular Zylon or Aramid.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Bandage eine Wandstärke zwischen 0,5 und 1,5 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,6 und 1,0 mm, ganz besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,8 bis 0,9 mm auf.According to a preferred embodiment, the bandage has a wall thickness between 0.5 and 1.5 mm, particularly preferably between 0.6 and 1.0 mm, very particularly preferably in a range from 0.8 to 0.9 mm.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Halteelement bzw. die Bandage auch aus einem Metallwerkstoff, wie beispielsweise aus Stahl, gebildet sein bzw. einen metallischen Werkstoff aufweisen oder umfassen.According to one embodiment, the holding element or the bandage can also be made of a metal material, such as steel, for example, or have or comprise a metal material.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Umfängliches Kontaktieren des Halteelements mit dem Werkzeug an einer Vielzahl von Stellen.
- - Circumferential contact of the holding element with the tool at a large number of points.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Seitliches Kontaktieren des Halteelements bzw. axiales Aufbringen einer Kraft auf das Halteelement mit dem Werkzeug an einer Vielzahl von Stellen.
- - Lateral contacting of the holding element or axial application of a force to the holding element with the tool at a large number of points.
Erfindungsgemäß umfasst ein Montagesystem zum Anordnen eines Halteelements auf einem Rotor einer elektrischen Maschine ein Führungsrohr sowie eine Montagehülse, wobei das Führungsrohr derart sich ändernde Außendurchmesser aufweist, dass ein Halteelement beim Anordnen auf dem Rotor aufgeweitet werden kann, und wobei die Montagehülse einen radial beweglichen Montageabschnitt zur Anlage an einem zu montierenden Halteelement aufweist, und wobei der Montageabschnitt eine Vielzahl von Stirnflächen aufweist, welche zur stirnseitigen Anlage an dem Halteelement ausgebildet sind, und wobei der Montageabschnitt eine Vielzahl von Kontaktflächen aufweist, welche zur umfänglichen Anlage am Halteelement ausgebildet sind, wodurch sich der Montageabschnitt automatisch sich ändernden Durchmessern des Halteelements anpassen kann. Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erwähnten Vorteile und Merkmale gelten analog und entsprechend auch für das Montagesystem, bzw. umgekehrt.According to the invention, an assembly system for arranging a retaining element on a rotor of an electrical machine comprises a guide tube and an assembly sleeve, the guide tube having an outer diameter that changes in such a way that a retaining element can be expanded when it is arranged on the rotor, and the assembly sleeve has a radially movable assembly section for has contact with a holding element to be mounted, and wherein the mounting section has a multiplicity of end faces which are designed for frontal contact with the holding element, and wherein the mounting section has a multiplicity of contact surfaces which are designed for circumferential contact with the holding element, whereby the Mounting section can automatically adapt to changing diameters of the holding element. The advantages and features mentioned in connection with the method also apply analogously and correspondingly to the assembly system, or vice versa.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Montageabschnitt durch eine Vielzahl von Laschen gebildet, welche sich entlang einer Längsachse der Montagehülse erstrecken. Bei der Montage des Halteelements erstreckt sich die Längsachse der Montagehülse entlang einer Rotorachse des Rotors. Endseitig an den Laschen sind mit Vorteil die Kontaktflächen sowie die Stirnflächen ausgebildet. Entsprechend weist eine Lasche mit Vorteil jeweils eine Kontaktfläche sowie jeweils eine Stirnfläche auf. Gemäß einer Ausführungsform ist die Montagehülse aus einem Rohrabschnitt gebildet, welcher im Bereich des Montageabschnitts geschlitzt ist bzw. eine Vielzahl von Schlitzen aufweist, wodurch die vorgenannten Laschen gebildet werden können.According to one embodiment, the mounting section is formed by a multiplicity of tabs, which extend along a longitudinal axis of the mounting sleeve. During assembly of the holding element, the longitudinal axis of the assembly sleeve extends along a rotor axis of the rotor. The contact surfaces and the end faces are advantageously formed on the ends of the tabs. Correspondingly, a tab advantageously has a contact surface and a front surface. According to one embodiment, the mounting sleeve is formed from a tubular section which is slotted in the area of the mounting section or has a large number of slots, as a result of which the aforementioned tabs can be formed.
Als Material für die Montagehülse können sowohl metallische als auch nicht-metallische Werkstoffe verwendet werden.Both metallic and non-metallic materials can be used as the material for the mounting sleeve.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Laschen im Ausgangszustand zu der Längsachse hin geneigt. Mit anderen Worten sind die Laschen im Ausgangszustand leicht schräg in Bezug auf die Längsachse der Montaghülse, insbesondere zu dieser hin, ausgerichtet.According to one embodiment, the tabs are inclined towards the longitudinal axis in the initial state. In other words, in the initial state, the tabs are aligned at a slight angle with respect to the longitudinal axis of the assembly sleeve, in particular towards it.
Gemäß einer Ausführungsform kann über den Montageabschnitt eine Vorspannung, insbesondere eine radial gerichtete Vorspannung auf das Halteelement erzeugt werden, wodurch eine sichere Anlage am Halteelement gewährleistet werden kann.According to one embodiment, a prestress, in particular a radially directed prestress, can be generated on the holding element via the mounting section, as a result of which a secure contact with the holding element can be ensured.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Laschen rückstellfähig ausgebildet und/der angeordnet. Insbesondere sind die Laschen bzw. ist der Montageabschnitt elastisch bzw. flexibel ausgebildet, wodurch die Durchmesseranpassung ermöglicht wird.According to one embodiment, the tabs are designed and/or arranged to be resilient. In particular, the tabs or the mounting section are designed to be elastic or flexible, as a result of which the diameter can be adjusted.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Stirnflächen und/oder die Kontaktflächen gewölbt ausgebildet. Dadurch kann auch bei sich ändernden Durchmessern des Halteelements ein sicheres Nachführen und eine sichere Anlage des Montageabschnitts erreicht werden.According to one embodiment, the end faces and/or the contact faces are curved. As a result, reliable tracking and reliable contact of the mounting section can be achieved even with changing diameters of the holding element.
Ein derartiges Montagesystem kann von Hand bedient werden. Alternativ kann das Montagesystem auch Bestandteil einer Vorrichtung sein, wie eines Bearbeitungszentrums oder einer entsprechenden Montageanlage. Alternativ kann das Montagesystem auch automatisch mittels eines Industrieroboters bedient werden.Such a mounting system can be operated by hand. Alternatively, the assembly system can also be part of a device, such as a machining center or a corresponding assembly plant. Alternatively, the assembly system can also be operated automatically using an industrial robot.
Weiter betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, umfassend einen Rotor, welcher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Bei der elektrischen Maschine kann es sich gemäß einer Ausführungsform um eine permanenterregte Synchronmaschine handeln. Alternativ handelt es sich um eine stromerregte Synchronmaschine, wobei die möglichen Typen von elektrischen Maschinen nicht auf die beiden vorgenannten Ausführungsarten begrenzt sind.The invention further relates to an electrical machine, comprising a rotor which is produced using the method according to the invention. According to one embodiment, the electrical machine can be a permanently excited one act synchronous machine. Alternatively, it is a current-excited synchronous machine, with the possible types of electrical machines not being limited to the two aforementioned types of embodiment.
Bevorzugt ist die elektrische Maschine ein Elektromotor, wie er bei elektrifizierten Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt, insbesondere bei teil- oder vollelektrifizierten Fahrzeugen, insbesondere also Hybridfahrzeugen oder Elektrofahrzeugen. Hierbei kann es sich um Krafträder, Nutzfahrzeuge oder insbesondere um Personenkraftwagen handeln. Bevorzugt ist die elektrische Maschine ein Traktionsmotor für ein Kraftfahrzeug.The electrical machine is preferably an electric motor, as is used in electrified motor vehicles, in particular in partially or fully electrified vehicles, that is to say in particular hybrid vehicles or electric vehicles. These can be motorcycles, commercial vehicles or, in particular, passenger cars. The electrical machine is preferably a traction motor for a motor vehicle.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen des Verfahrens mit Bezug auf die beigefügten Figuren.Further advantages and features emerge from the following description of embodiments of the method with reference to the accompanying figures.
Es zeigen:
-
1 : eine schematische Ansicht eines Rotors mit einer Vielzahl von umfänglich angeordneten Bandagen; -
2 : eine Ausführungsform eines Montagesystems; -
3 : eine Ausführungsform einer Montagehülse.
-
1 1: a schematic view of a rotor with a multiplicity of circumferentially arranged bandages; -
2 : an embodiment of a mounting system; -
3 : an embodiment of a mounting sleeve.
Ein derartiges Montagesystem kann von Hand bedient werden. Alternativ kann das Montagesystem auch Bestandteil einer Vorrichtung sein, wie eines Bearbeitungszentrums oder einer entsprechenden Montageanlage. Alternativ kann das Montagesystem auch automatisch mittels eines Industrieroboters bedient werden.Such a mounting system can be operated by hand. Alternatively, the assembly system can also be part of a device, such as a machining center or a corresponding assembly plant. Alternatively, the assembly system can also be operated automatically using an industrial robot.
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Rotorrotor
- 1212
- Rotorwellerotor shaft
- 1414
- Blechpaketlaminated core
- 2020
- Halteelement, Bandageretaining element, bandage
- 3030
- Führungsrohrguide tube
- 3232
- konischer Abschnittconical section
- 4040
- Montagehülse, Werkzeugmounting sleeve, tool
- 4242
- Montageabschnittassembly section
- 4444
- Stirnflächeface
- 4646
- Kontaktflächecontact surface
- 4848
- Laschetab
- 4949
- Schlitzslot
- 5050
- Rohrabschnittpipe section
- 5252
- Fügespieljoining game
- RR
- Rotorachserotor axis
- LL
- Längsachselongitudinal axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- EP 0212552 B1 [0002]EP 0212552 B1 [0002]
- EP 0631364 A3 [0002]EP 0631364 A3 [0002]
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DE102020119805.1A DE102020119805A1 (en) | 2020-07-28 | 2020-07-28 | Process for manufacturing a rotor, assembly system and electrical machine |
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Publications (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |