DE102021124318A1

DE102021124318A1 - Rotor with windings, electric machine with a rotor and motor vehicle with an electric machine

Info

Publication number: DE102021124318A1
Application number: DE102021124318.1A
Authority: DE
Inventors: Robert Schmidt; Markus Lang
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-09-21
Filing date: 2021-09-21
Publication date: 2023-03-23

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor (20) für eine elektrische Maschine (10), mit einem Rotorgrundkörper (30), welcher wenigstens einen Polkern (32) mit einer in Radialerstreckungsrichtung (R) des Rotors (20) orientierten Mittelebene (M) aufweist und mit wenigstens einer Wicklungsvorrichtung (40), welche an dem wenigstens einen Polkern (32) aufgenommen ist. Die Wicklungsvorrichtung (40) umfasst wenigstens zwei Wicklungen (50, 60, 70), welche jeweils an dem wenigstens einen Polkern (32) aufgenommen sind. Von den wenigstens zwei Wicklungen (50, 60, 70) welchen ist eine erste Wicklung (50) mittels zumindest eines Abstandshalteelements (80) des Rotors (20) in einem Abstand (a1) von einer stromleitend mit der ersten Wicklung (50) verbundenen zweiten Wicklung (60) gehalten. Das zumindest eine Abstandshalteelement (80) unterbindet eine Gleitbewegung zumindest von Wicklungsbereichen der zweiten Wicklung (60) in Radialerstreckungsrichtung (R) des Rotors und relativ zu der ersten Wicklung (50). Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine elektrische Maschine (10) mit einem Rotor sowie ein Kraftfahrzeug (K) mit einer elektrischen Maschine (10).The invention relates to a rotor (20) for an electrical machine (10), with a rotor base body (30) which has at least one pole core (32) with a center plane (M) oriented in the direction of radial extension (R) of the rotor (20) and with at least one winding device (40) which is accommodated on the at least one pole core (32). The winding device (40) comprises at least two windings (50, 60, 70), each of which is accommodated on the at least one pole core (32). Of the at least two windings (50, 60, 70), a first winding (50) is at a distance (a1) from a second winding which is electrically connected to the first winding (50) by means of at least one spacer element (80) of the rotor (20). Winding (60) held. The at least one spacer element (80) prevents a sliding movement of at least winding areas of the second winding (60) in the radial direction (R) of the rotor and relative to the first winding (50). Further aspects of the invention relate to an electrical machine (10) with a rotor and a motor vehicle (K) with an electrical machine (10).

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine elektrische Maschine mit einem derartigen Rotor sowie ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine.The invention relates to a rotor for an electrical machine according to the preamble of patent claim 1. Further aspects of the invention relate to an electrical machine with such a rotor and a motor vehicle with an electrical machine.

Um die Herstellung von elektrischen Maschinen in großen Stückzahlen zu vereinfachen sind aus dem Stand der Technik verschiedene Ansätze bekannt. So ist beispielsweise der DE 10 2013 200 476 A1 eine permanenterregte Synchronmaschine als bekannt zu entnehmen, mit einem Stator, der ein in Nuten positioniertes Wicklungssystem aufweist, einem Rotor mit Permanentmagneten, der mit einem durch das Wicklungssystem des Stators im Betrieb der permanenterregten Synchronmaschine erzeugten Magnetfeld über einen Luftspalt, zwischen Stator und Rotor derart elektromagnetisch wechselwirkt, dass sich eine Rotation des Rotors um eine Rotationsachse in einer Rotationsrichtung einstellt, und mit im oder am Rotor axial verlaufenden Taschen. Dabei weist eine Tasche zumindest zwei Permanentmagnete mit unterschiedlich ausgerichteter Magnetisierungsrichtung auf, so dass sich zwei oder mehrere magnetische Pole des Rotors ausbilden.In order to simplify the production of electrical machines in large numbers, various approaches are known from the prior art. For example, the DE 10 2013 200 476 A1 a permanent-magnet synchronous machine can be seen as known, with a stator, which has a winding system positioned in slots, a rotor with permanent magnets, which is electromagnetically connected to a magnetic field generated by the winding system of the stator during operation of the permanent-magnet synchronous machine via an air gap between the stator and rotor interacts in such a way that the rotor rotates about an axis of rotation in a direction of rotation, and with pockets running axially in or on the rotor. In this case, a pocket has at least two permanent magnets with differently aligned directions of magnetization, so that two or more magnetic poles of the rotor are formed.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Rotor der eingangs genannten Art bereitzustellen, welcher eine besonders hohe Fertigungsqualität aufweist sowie eine elektrische Maschine mit einem derartigen Rotor und ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine zu schaffen.The object of the present invention is to provide a rotor of the type mentioned at the outset, which has a particularly high manufacturing quality, and to create an electrical machine with such a rotor and a motor vehicle with an electrical machine.

Diese Aufgabe wird durch einen Rotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a rotor having the features of patent claim 1, by an electric machine having the features of patent claim 9 and by a motor vehicle having the features of patent claim 10. Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine, mit einem Rotorgrundkörper, welcher wenigstens einen Polkern mit einer in Radialerstreckungsrichtung des Rotors orientierten Mittelebene aufweist und mit wenigstens einer Wicklungsvorrichtung, welche an dem wenigstens einen Polkern aufgenommen ist. Die elektrische Maschine kann als Elektromotor ausgebildet sein und auch als Generator betreibbar sein. Zudem kann die elektrische Maschine einen Stator aufweisen, welcher mit einem Gehäuse der elektrischen Maschine gekoppelt sein kann oder als Gehäuse der elektrischen Maschine ausgebildet sein kann. Der Rotor kann insbesondere stromerregbar ausgebildet sein. Der Rotor kann insbesondere als SSM-Rotor ausgebildet sein, also als Rotor, welcher als Läufer einer als stromerregte Synchronmaschine ausgebildeten elektrischen Maschine ausgebildet ist. Der Rotor kann als sogenannter Schenkelpolrotor ausgebildet sein. Die Wicklungsvorrichtung kann Wicklungen umfassen, welche teilweise aus Kupfer gebildet sein können.A first aspect of the invention relates to a rotor for an electrical machine, with a rotor base body which has at least one pole core with a center plane oriented in the radial direction of extension of the rotor and with at least one winding device which is accommodated on the at least one pole core. The electrical machine can be designed as an electric motor and can also be operated as a generator. In addition, the electrical machine can have a stator, which can be coupled to a housing of the electrical machine or can be designed as a housing of the electrical machine. The rotor can in particular be designed to be current-excitable. The rotor can in particular be embodied as an SSM rotor, ie as a rotor which is embodied as a rotor of an electrical machine embodied as a current-excited synchronous machine. The rotor can be designed as a so-called salient pole rotor. The winding device may include windings, which may be partially formed of copper.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wicklungsvorrichtung wenigstens zwei Wicklungen umfasst, welche jeweils an dem wenigstens einen Polkern aufgenommen sind und von welchen eine erste Wicklung mittels zumindest eines Abstandshalteelements des Rotors in einem Abstand von einer stromleitend mit der ersten Wicklung verbundenen zweiten Wicklung gehalten ist und das zumindest eine Abstandshalteelement eine Gleitbewegung zumindest von Wicklungsbereichen der zweiten Wicklung in Radialerstreckungsrichtung des Rotors und relativ zu der ersten Wicklung unterbindet. Dies ist von Vorteil, da hierdurch ein unerwünschtes Abgleiten der Wicklungsbereiche der zweiten Wicklung unterbunden und damit eine besonders hohe Fertigungsqualität, insbesondere reproduzierbar hohe Fertigungsqualität, des Rotors sichergestellt werden kann. Das Abstandshalteelement kann allgemein auch als Einleger bezeichnet werden.According to the invention, it is provided that the winding device comprises at least two windings, which are each accommodated on the at least one pole core and of which a first winding is held at a distance from a second winding, which is electrically connected to the first winding, by means of at least one spacer element of the rotor and the at least one spacer element prevents a sliding movement of at least winding areas of the second winding in the radial direction of extension of the rotor and relative to the first winding. This is advantageous because it prevents the winding areas of the second winding from slipping off undesirably and thus ensures a particularly high manufacturing quality, in particular a reproducibly high manufacturing quality, of the rotor. The spacer element can generally also be referred to as an insert.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein sogenannter SSM-Rotor, also ein Rotor, welcher als Läufer einer als stromerregte Synchronmaschine ausgebildeten elektrischen Maschine ausgebildet ist, ein großes sogenanntes Wickelfenster, also einen großen für die Wicklung zur Verfügung stehenden Raum, aufweisen kann, welcher bestmöglich mit der Wicklungsvorrichtung und damit mit deren Wicklung(en) befüllt werden soll. Dies bedingt jedoch häufig, dass die Wicklung(en) nicht derart ausgeführt werden können, dass diese einen senkrecht zur Axialerstreckungsrichtung des Rotors liegenden, rechteckigen Querschnitt aufweisen, sondern trapezförmig ausgeführt werden müssen, um den verfügbaren Raum auch nutzen zu können. Bei einer aus dem Stand der Technik bekannten, konventionellen Bewicklung der durch die jeweiligen Pole bzw. Polkerne gebildeten Nuten stützen sich Wicklungsdrahtbereiche aneinander ab, wodurch insgesamt ein bestimmtes Wickelbild, also die Positionierung und Vorspannung der Wicklungsdrahtbereiche relativ zueinander, definiert wird. Bei der beschriebenen, trapezförmigen Querschnittsform kann es zu einem zumindest bereichsweisen Abrutschen einzelner Wicklungsdrahtbereiche relativ zueinander kommen. Dieses unerwünschte Abrutschen kann zu Fehlstellen der Wicklung mit unerwünschter Positionierung und Vorspannung im Bereich des abgerutschten Wicklungsdrahtbereichs führen. Beim Fortsetzen der Herstellung der Wicklung kann es zu einem Akkumulieren von Fehlern bzw. Fehlstellen und insbesondere zu einem weiteren Verrutschen einzelner, beispielsweise an dem abgerutschten Wicklungsdrahtbereich angrenzender und/oder aufliegender Wicklungsdrahtbereiche kommen. Daraus können Massenungleichverteilungen am Rotor resultieren, welche wiederum zu hohen lokalen Unwuchten beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Rotors, also beim Betrieb der den Rotor umfassenden elektrischen Maschine, führen können. Die Unwuchten, insbesondere Urunwuchten, können mitunter derart groß sein, dass sie nicht mehr ausgewuchtet werden können. Ein weiterer Nachteil konventioneller Wicklungen, bei welchen das unerwünschte Abgleiten der Wicklungsbereiche nicht mittels eines Abstandshalteelements unterbunden wird, besteht darin, dass Drähte konventioneller Wicklungen keine kompakte Einheit ausbilden, insbesondere in einem mittleren Bereich eines Aktivteils eines Rotors, und dadurch eine laterale Entwärmung der konventionellen Wicklung deutlich beeinträchtigt sein kann. Eine Folge davon kann eine unerwünschte Verringerung eines erzielbaren Dauerdrehmoments und damit einer Dauerleistung einer mit einem konventionell gewickelten Rotor ausgestatteten elektrischen Maschine sein.The invention is based on the finding that a so-called SSM rotor, i.e. a rotor which is designed as the rotor of an electrical machine designed as a current-excited synchronous machine, can have a large so-called winding window, i.e. a large space available for the winding. which is to be filled as best as possible with the winding device and thus with its winding(s). However, this often means that the winding(s) cannot be designed in such a way that they have a rectangular cross section perpendicular to the direction of axial extension of the rotor, but must be designed trapezoidal in order to also be able to use the available space. In a known from the prior art, conventional winding of the grooves formed by the respective poles or pole cores, winding wire areas are supported on one another, which overall defines a specific winding pattern, i.e. the positioning and prestressing of the winding wire areas relative to one another. With the described, trapezoidal cross-sectional shape, individual winding wire areas can slip relative to one another, at least in some areas. This undesired slipping can lead to defects in the winding with undesired positioning and prestressing in the area of the winding wire area that has slipped off. When continuing the manufacture of the winding can there is an accumulation of errors or flaws and in particular further slipping of individual winding wire areas, for example adjoining and/or resting on the winding wire area that has slipped off. This can result in unequal mass distributions on the rotor, which in turn can lead to high local imbalances when the rotor is used as intended, ie when the electrical machine comprising the rotor is operated. The imbalances, especially initial imbalances, can sometimes be so large that they can no longer be balanced. Another disadvantage of conventional windings, in which the undesired slippage of the winding areas is not prevented by means of a spacer element, is that wires of conventional windings do not form a compact unit, particularly in a central area of an active part of a rotor, and this results in lateral cooling of the conventional winding can be significantly impaired. A consequence of this can be an undesired reduction in an achievable continuous torque and thus in a continuous output of an electrical machine equipped with a conventionally wound rotor.

Die Erfindung setzt hier an, da das Abstandshalteelement das Verrutschen der Wicklungsdrahtbereiche zumindest weitgehend unterbinden und dadurch die Entstehung der beschriebenen Unwuchten verhindern kann. Der Rotor weist dementsprechend eine hohe Fertigungsqualität auf. In vorteilhafter Weise kann das Abstandshaltelement aus Kunststoff gebildet und damit besonders leicht sein.The invention begins here, since the spacer element can at least largely prevent the winding wire regions from slipping and thereby prevent the imbalances described from occurring. The rotor accordingly has a high manufacturing quality. Advantageously, the spacer element can be made of plastic and thus be particularly light.

Die Wicklung kann allgemein aus einem Wicklungsdraht, gebildet sein. Der Wicklungsdraht kann einen Metalldraht und einen, den Metalldraht elektrisch isolierenden Isolationsmantel umfassen. Der Isolationsmantel kann vorzugsweise als Lackschicht ausgebildet sein, wodurch besonders wenig Bauraum durch die Isolation eingenommen wird. Der Metalldraht kann vorzugsweise aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung gebildet sein, sodass die Wicklung auch als Kupferwicklung bezeichnet werden kann. Als Wicklung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann allgemein eine Mehrzahl von aneinander unmittelbar anliegenden Wicklungsdrahtschlaufen des Wicklungsdrahtes verstanden werden.The winding can generally be formed from a winding wire. The winding wire can comprise a metal wire and an insulating jacket that electrically insulates the metal wire. The insulation jacket can preferably be designed as a lacquer layer, as a result of which particularly little installation space is taken up by the insulation. The metal wire can preferably be formed from copper or from a copper alloy, so that the winding can also be referred to as a copper winding. A winding within the meaning of the present invention can generally be understood to be a plurality of winding wire loops of the winding wire directly adjacent to one another.

In vorteilhafter Weise kann der Rotor wenigstens einen Polschuh umfassen, welcher mit dem wenigstens einen Polkern verbunden ist und ein fliehkraftbedingtes Lösen der wenigstens einen Wicklungsvorrichtung von dem wenigstens einen Polkern beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Rotors unterbindet. Dies ist von Vorteil, da der Polschuh eine großflächige Abstützung der Wicklungsvorrichtung am Polschuh ermöglicht, wenn insbesondere Fliehkräfte die Wicklungsvorrichtung beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der elektrischen Maschine, insbesondere bei rotierendem Rotor, in Radialerstreckungsrichtung nach außen drücken. Beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Rotors rotiert Letzterer um eine Rotationsachse und relativ zu einem Stator der elektrischen Maschine. Die Rotationsachse kann dabei entlang einer auch als Längserstreckungsrichtung bezeichneten Axialerstreckungsrichtung des Rotors ausgerichtet sein.Advantageously, the rotor can comprise at least one pole shoe, which is connected to the at least one pole core and prevents the at least one winding device from detaching from the at least one pole core due to centrifugal force when the rotor is used as intended. This is advantageous because the pole shoe enables the winding device to be supported on the pole shoe over a large area, particularly when centrifugal forces press the winding device outwards in the radial extension direction when the electric machine is used as intended, especially when the rotor is rotating. When the rotor is used as intended, the latter rotates about an axis of rotation and relative to a stator of the electrical machine. The axis of rotation can be aligned along a direction of axial extent of the rotor, also referred to as the direction of longitudinal extent.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Abstand in einer Abstandshalterichtung bemessen, welche senkrecht zu der Mittelebene des wenigstens einen Polkerns orientiert ist. Dadurch kann der Abstand besonders gleichmäßig, insbesondere über die jeweilige Wicklungslänge der ersten Wicklung und der zweiten Wicklung konstant vorgegeben sein. So kann beispielsweise sichergestellt werden, dass die zweite Wicklung frei von einer ein Abrutschen von Wicklungsbereichen begünstigenden, sich in Radialerstreckungsrichtung ändernden Steigung auf das Abstandshalteelement gewickelt werden kann.In an advantageous development of the invention, the distance is dimensioned in a distance-keeping direction, which is oriented perpendicular to the center plane of the at least one pole core. As a result, the distance can be specified particularly uniformly, in particular to be constant over the respective winding length of the first winding and the second winding. In this way it can be ensured, for example, that the second winding can be wound onto the spacer element free of a pitch that changes in the radial direction of extension and promotes slipping of winding regions.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das zumindest eine Abstandshalteelement wenigstens einen Abstandshaltebereich zum Einhalten des Abstands und zumindest einen von dem Abstandshaltebereich abragenden Anschlagbereich, welcher die Gleitbewegung zumindest der Wicklungsbereiche der zweiten Wicklung in Radialerstreckungsrichtung des Rotors und relativ zu der ersten Wicklung unterbindet. Dies ist von Vorteil, da das Abstandshalteelement dadurch nicht nur zur Einhaltung des Abstandes, sondern mittels des Anschlagbereichs auch zur definierten Begrenzung der zweiten Wicklung in Radialerstreckungsrichtung genutzt werden kann.In a further advantageous development of the invention, the at least one spacer element comprises at least one spacer area for maintaining the distance and at least one stop area protruding from the spacer area, which stops the sliding movement of at least the winding areas of the second winding in the radial direction of extension of the rotor and relative to the first winding. This is advantageous because the spacer element can be used not only to maintain the distance, but also, by means of the stop area, to define the delimitation of the second winding in the direction of radial extension.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung hält der zumindest eine Anschlagbereich die zweite Wicklung in einer vorbestimmten Wicklungsanordnung, in welcher die zweite Wicklung eine kürzere Radialerstreckung aufweist als die erste Wicklung. Dies begünstigt in vorteilhafter Weise eine gemeinsame trapezförmige Anordnung der ersten Wicklung und der zweiten Wicklung. Der Anschlagbereich kann bevorzugt in Bezug auf die Radialerstreckungsrichtung des Rotorgrundkörpers und damit auch des Rotors auf Höhe eines Wicklungsbereichs der ersten Wicklung liegen, welcher zwischen zwei einander in Radialerstreckungsrichtung gegenüberliegenden Wicklungsenden der ersten Wicklung positioniert sein kann. Dadurch kann der Anschlagbereich die Radialerstreckung der zweiten Wicklung genau begrenzen, sodass insbesondere die zweite Wicklung eine kürzere Radialerstreckung aufweisen kann, als die erste Wicklung.In a further advantageous development of the invention, the at least one stop area holds the second winding in a predetermined winding arrangement, in which the second winding has a shorter radial extension than the first winding. This advantageously promotes a common trapezoidal arrangement of the first winding and the second winding. The stop area can preferably be at the level of a winding area of the first winding in relation to the radial extension direction of the rotor base body and thus also of the rotor, which can be positioned between two opposite winding ends of the first winding in the radial extension direction. As a result, the stop area can precisely limit the radial extension of the second winding, so that in particular the second winding can have a shorter radial extension than the first winding.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das zumindest eine Abstandshalteelement wenigstens eine Ausnehmung auf, durch welche sich wenigstens ein Wicklungsdrahtbereich der Wicklungsvorrichtung erstreckt, welcher die erste Wicklung mit der zweiten Wicklung stromleitend verbindet. Dies ist von Vorteil, da die Ausnehmung einen räumlich definierten Übergang des Wicklungsdrahtbereichs von der ersten Wicklung zu der zweiten Wicklung bildet, wobei die Ausnehmung einen nahezu direkten Übergang des Wicklungsdrahtbereichs von der ersten Wicklung zu der zweiten Wicklung begünstigt, ohne dass der Wicklungsdrahtbereich beispielsweise durch ein Aufliegen und Umlenken an einer schmalen Kante des Abstandshalteelements mechanisch beansprucht wird. Die Ausnehmung kann sich vorzugsweise senkrecht zur Mittelebene erstrecken.In a further advantageous development of the invention, the at least one spacer element has at least one recess through which at least one winding wire area of the winding device extends, which electrically connects the first winding to the second winding. This is advantageous because the recess forms a spatially defined transition of the winding wire area from the first winding to the second winding, with the recess promoting an almost direct transition of the winding wire area from the first winding to the second winding, without the winding wire area being caused by a Resting and deflecting is mechanically stressed on a narrow edge of the spacer element. The recess can preferably extend perpendicular to the center plane.

Allgemein kann das wenigstens eine Abstandshalteelement den Polkern in dessen Umfangsrichtung vollständig umschließen. Beispielsweise kann das Abstandshalteelement röhrenförmig und/oder bandförmig ausgebildet sein und auf den Polkern aufgeschoben sein.In general, the at least one spacer element can completely enclose the pole core in its circumferential direction. For example, the spacer element can be tubular and/or strip-shaped and pushed onto the pole core.

Das Abstandshalteelement kann allgemein mit zwei oder mehr Unterbrechungen versehen sein. Diese Unterbrechungen können beispielsweise durch jeweilige Schlitze ausgebildet sein. Die Schlitze bzw. die Unterbrechungen können das Abstandshalteelement in Umfangsrichtung bereichsweise trennen. Dadurch kann das Abstandshalteelement allgemein zweiteilig ausgebildet sein. Das Abstandshalteelement ist dann in Umfangsrichtung nicht geschlossen, sondern durch die Schlitze bzw. die Unterbrechungen getrennt und damit in Umfangsrichtung undurchgängig. Dadurch können beide Einzelteile des Abstandshalteelements getrennt voneinander und beispielsweise aus einander entgegengesetzten Richtungen an den Polkern herangeführt werden, was eine flexiblere Montage ermöglicht. So kann das Abstandshalteelement auch aufwandsarm montiert werden, wenn der Rotorgrundkörper einen mit dem Polkern einteilig verbundenen Polschuh umfasst. Die Unterbrechungen bzw. die Schlitze ermöglichen ein Aufschieben des Abstandshalteelements auf den Polkern beispielsweise in Axialerstreckungsrichtung des Rotors.The spacer element can generally be provided with two or more interruptions. These interruptions can be formed, for example, by respective slits. The slots or the interruptions can partially separate the spacer element in the circumferential direction. As a result, the spacer element can generally be formed in two parts. The spacer element is then not closed in the circumferential direction, but is separated by the slots or the interruptions and is therefore impassable in the circumferential direction. As a result, both individual parts of the spacer element can be brought up to the pole core separately from one another and, for example, from opposite directions, which enables more flexible assembly. The spacer element can also be installed with little effort if the basic rotor body includes a pole shoe that is integrally connected to the pole core. The interruptions or slots allow the spacer element to be slid onto the pole core, for example in the axial direction of extent of the rotor.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die wenigstens eine Ausnehmung an dem zumindest einen Anschlagbereich angeordnet. Dadurch kann wirksam verhindert werden, dass der Wicklungsdrahtbereich infolge eines Aufliegens auf einer Kante des Anschlagbereichs mechanisch stark beansprucht wird.In a further advantageous development of the invention, the at least one recess is arranged on the at least one stop area. This can effectively prevent the winding wire area from being subject to high mechanical stress as a result of it resting on an edge of the stop area.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Wicklungsvorrichtung zumindest eine dritte Wicklung, welche stromleitend mit der ersten Wicklung und der zweiten Wicklung verbunden ist. Die dritte Wicklung ist mittels eines zweiten Abstandhalteelements in einem zweiten Abstand von der zweiten Wicklung gehalten. Zudem ist die dritte Wicklung derart angeordnet, dass die dritte Wicklung mittels des ersten Abstandshalteelements sowie der zweiten Wicklung und des zweiten Abstandshalteelements von der ersten Wicklung beabstandet gehalten ist. Dies ist von Vorteil, da die Wicklungsvorrichtung damit insgesamt wenigstens drei Wicklungen, nämlich die erste Wicklung, die zweite Wicklung und die dritte Wicklung aufweisen kann. Durch drei Wicklungen kann eine vorteilhafte, insgesamt zumindest näherungsweise trapezförmige gemeinsame Querschnittsform der Wicklungen in einer senkrecht zur Axialerstreckungsrichtung orientierten Ebene erzielt werden. Das zweite Abstandshalteelement verhindert dabei ein Abrutschen von Wicklungsdrahtbereichen der dritten Wicklung relativ zur ersten und zweiten Wicklung.In a further advantageous development of the invention, the winding device comprises at least one third winding which is electrically connected to the first winding and the second winding. The third winding is held at a second distance from the second winding by means of a second spacer element. In addition, the third winding is arranged in such a way that the third winding is kept at a distance from the first winding by means of the first spacer element and the second winding and the second spacer element. This is advantageous since the winding device can thus have a total of at least three windings, namely the first winding, the second winding and the third winding. With three windings, an advantageous overall at least approximately trapezoidal common cross-sectional shape of the windings can be achieved in a plane oriented perpendicularly to the direction of axial extent. The second spacer element prevents the winding wire areas of the third winding from slipping relative to the first and second winding.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die dritte Wicklung eine kürzere Radialerstreckung auf als die erste Wicklung und die zweite Wicklung. Dies gestattet eine besonders aufwandsarme Herstellung der gesamten Wicklungsvorrichtung, welche insbesondere mit trapezförmiger Querschnittsform, also im Querschnitt trapezförmiger Kontur, ausgebildet sein kann.In a further advantageous development of the invention, the third winding has a shorter radial extent than the first winding and the second winding. This allows a particularly low-cost production of the entire winding device, which can be designed in particular with a trapezoidal cross-sectional shape, ie, a trapezoidal contour in cross section.

Allgemein kann auch das zweite Abstandhalteelement eine kleinere Radialerstreckung aufweisen, als das erste Abstandshalteelement, wodurch die Montage erleichtert werden kann. Zudem kann dadurch das zweite Abstandshalteelement in Abhängigkeit von der kürzeren Radialerstreckung der dritten Wicklung im Vergleich zu der ersten und zweiten Wicklung bemessen, also auf die Radialerstreckung der dritten Wicklung abgestimmt sein.In general, the second spacer element can also have a smaller radial extent than the first spacer element, as a result of which assembly can be facilitated. In addition, as a result, the second spacer element can be dimensioned as a function of the shorter radial extension of the third winding compared to the first and second winding, that is to say it can be matched to the radial extension of the third winding.

Allgemein kann das zweite Abstandshalteelement einen größeren Umfang aufweisen als das erste Abstandshalteelement. Dadurch kann ebenfalls eine besonders aufwandsarme Montage auf und an der zweiten Wicklung erfolgen, ohne dass bei dieser Montage eine starke Dehnung des zweiten Abstandshalteelements erfolgen muss.In general, the second spacer element can have a larger circumference than the first spacer element. As a result, installation on and on the second winding can also be carried out with particularly little effort, without the second spacer element having to be greatly stretched during this installation.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Rotor gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Diese elektrische Maschine weist eine besonders hohe Fertigungsqualität auf.A second aspect of the invention relates to an electrical machine with a rotor according to the first aspect of the invention. This electrical machine has a particularly high manufacturing quality.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei die elektrische Maschine als Traktionsmaschine des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.A third aspect of the invention relates to a motor vehicle with an electric machine according to the first aspect of the invention, the electric machine being designed as a traction machine of the motor vehicle.

Die in Bezug auf einen der Aspekte vorgestellten, bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die jeweils anderen Aspekte der Erfindung und umgekehrt.The preferred embodiments presented in relation to one of the aspects and their advantages apply correspondingly to the respective other aspects of the invention and vice versa.

Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages, features and details of the invention result from the claims, the following description of preferred embodiments and with reference to the drawings.

Im Folgenden ist die Erfindung noch einmal anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels erläutert. Hierzu zeigt:

1a eine schematische Perspektivansicht eines Teilbereichs eines Rotorgrundkörpers, welche einen Polkern und einen mit diesem verbundenen Polschuh zeigt;
1b eine Schnittdarstellung gemäß einer senkrecht zu einer Axialerstreckungsrichtung des Rotorgrundkörpers orientierten Schnittebene A in 1a;
2a eine weitere schematische Perspektivansicht des Teilbereichs des Rotorgrundkörpers, an welchem eine erste Wicklung einer Wicklungsvorrichtung des Rotors angeordnet ist;
2b eine Schnittdarstellung gemäß der senkrecht zu der Axialerstreckungsrichtung des Rotorgrundkörpers orientierten Schnittebene A in 2a;
3a eine weitere schematische Perspektivansicht des Teilbereichs des Rotorgrundkörpers, an welchem zusätzlich ein Abstandshalteelement auf der ersten Wicklung angeordnet ist;
3b eine Schnittdarstellung gemäß der senkrecht zu der Axialerstreckungsrichtung des Rotorgrundkörpers orientierten Schnittebene A in 3a;
4a eine weitere schematische Perspektivansicht des Teilbereichs des Rotorgrundkörpers, an welchem zusätzlich eine zweite Wicklung der Wicklungsvorrichtung auf dem Abstandshalteelement angeordnet ist, wodurch das Abstandshaltelement die erste Wicklung in einem Abstand von der zweiten Wicklung hält;
4b eine Schnittdarstellung gemäß der senkrecht zu der Axialerstreckungsrichtung des Rotorgrundkörpers orientierten Schnittebene A in 4a;
5a eine weitere schematische Perspektivansicht des Teilbereichs des Rotorgrundkörpers, an welchem zusätzlich ein zweites Abstandshalteelement auf der zweiten Wicklung angeordnet ist;
5b eine Schnittdarstellung gemäß der senkrecht zu der Axialerstreckungsrichtung des Rotorgrundkörpers orientierten Schnittebene A in 5a;
6a eine weitere schematische Perspektivansicht des Teilbereichs des Rotorgrundkörpers, an welchem zusätzlich eine dritte Wicklung der Wicklungsvorrichtung auf dem zweiten Abstandshalteelement angeordnet ist;
6b eine Schnittdarstellung gemäß der senkrecht zu der Axialerstreckungsrichtung des Rotorgrundkörpers orientierten Schnittebene A in 6a; und
7 eine weitere schematische Perspektivansicht auf einen Teilbereich des Rotorgrundkörpers, die Wicklungsvorrichtung mit den drei Wicklungen sowie die beiden Abstandshalteelemente, welche zusammen einem Rotor einer stark abstrahiert dargestellten elektrischen Maschine zugeordnet sind, wobei die elektrische Maschine als Traktionsmaschine eines ebenfalls stark abstrahiert dargestellten Kraftfahrzeugs ausgebildet ist.

The invention is explained again below using a specific exemplary embodiment. For this shows:

1a a schematic perspective view of a portion of a rotor body, showing a pole core and a pole shoe connected thereto;
1b a sectional view according to a sectional plane A oriented perpendicularly to a direction of axial extension of the rotor base body 1a ;
2a a further schematic perspective view of the portion of the rotor base body on which a first winding of a winding device of the rotor is arranged;
2 B a sectional view according to the sectional plane A oriented perpendicularly to the axial direction of extent of the rotor base body 2a ;
3a a further schematic perspective view of the portion of the rotor base body, on which a spacer element is additionally arranged on the first winding;
3b a sectional view according to the sectional plane A oriented perpendicularly to the axial direction of extent of the rotor base body 3a ;
4a a further schematic perspective view of the partial area of the rotor base body, on which a second winding of the winding device is additionally arranged on the spacer element, as a result of which the spacer element keeps the first winding at a distance from the second winding;
4b a sectional view according to the sectional plane A oriented perpendicularly to the axial direction of extent of the rotor base body 4a ;
5a a further schematic perspective view of the portion of the rotor body, on which a second spacer element is additionally arranged on the second winding;
5b a sectional view according to the sectional plane A oriented perpendicularly to the axial direction of extent of the rotor base body 5a ;
6a a further schematic perspective view of the partial area of the rotor base body, on which a third winding of the winding device is additionally arranged on the second spacer element;
6b a sectional view according to the sectional plane A oriented perpendicularly to the axial direction of extent of the rotor base body 6a ; and
7 a further schematic perspective view of a partial area of the rotor base body, the winding device with the three windings and the two spacer elements, which together are associated with a rotor of an electrical machine shown in a highly abstracted manner, the electrical machine being designed as a traction machine of a motor vehicle also shown in a highly abstracted manner.

1a, 2a, 3a, 4a, 5a, und 6a verdeutlichen eine Montage einer Wicklungsvorrichtung 40 an einem Rotorgrundkörper 30 eines in 7 ausschnittsweise dargestellten Rotors 20. Der Rotor 20 ist ebenso wie ein stark abstrahiert dargestellter Stator 12 einer elektrischen Maschine 10 zugeordnet. Mit anderen Worten umfasst die elektrische Maschine 10 den Rotor 20 und den Stator 12. Die elektrische Maschine 10 ist ebenso wie ein Kraftfahrzeug K, bei welchem die elektrische Maschine 10 als Traktionsmaschine dient, stark abstrahiert dargestellt. 1a , 2a , 3a , 4a , 5a , and 6a illustrate an assembly of a winding device 40 on a rotor base body 30 of an in 7 The rotor 20 is assigned to an electrical machine 10, as is a stator 12, which is shown in a highly abstracted manner. In other words, the electrical machine 10 includes the rotor 20 and the stator 12. The electrical machine 10 is shown in a highly abstracted manner, just like a motor vehicle K, in which the electrical machine 10 serves as a traction machine.

1b, 2b, 3b, 4b, 5b und 6b zeigen jeweils Schnittdarstellungen gemäß jeweiliger, in den jeweiligen 1a, 2a, 3a, 4a, 5a, und 6a gezeigter Schnittebenen A, welche senkrecht zu einer durch einen jeweiligen Pfeil verdeutlichten Axialerstreckungsrichtung x orientiert sind. Die Schnittebenen A verlaufen dabei in Bezug auf die Axialerstreckungsrichtung x, welche auch als Längserstreckungsrichtung des Rotorgrundkörpers 30 sowie des Rotors 20 bezeichnet werden kann, durch die Mitte des Rotorgrundkörpers 30 bzw. Rotors 20. 1b , 2 B , 3b , 4b , 5b and 6b each show sectional views according to the respective, in the respective 1a , 2a , 3a , 4a , 5a , and 6a shown sectional planes A, which are oriented perpendicular to an illustrated by a respective arrow axial direction x. The sectional planes A run through the center of the rotor base body 30 or rotor 20 with respect to the axial extension direction x, which can also be referred to as the longitudinal extension direction of the rotor base body 30 and the rotor 20.

Der Rotorgrundkörper 30 umfasst insgesamt sechs Polkerne 32, welche in einem Abstand von 60° regelmäßig in Umfangsrichtung des Rotorgrundkörpers 30 (sowie des Rotors 20) angeordnet sind. Mit jedem Polkern 32 ist jeweils ein Polschuh 34 einteilig verbunden. Zudem ist an jedem Polkern 32 in einer jeweiligen Polkernnut 33 jeweils eine Nutgrundisolation 36 und die darauf aufgewickelte Wicklungsvorrichtung 40 angeordnet.The rotor base body 30 comprises a total of six pole cores 32 which are regularly arranged at a distance of 60° in the circumferential direction of the rotor base body 30 (and the rotor 20). A pole shoe 34 is integrally connected to each pole core 32 . In addition, a slot base insulation 36 and the winding device 40 wound thereon are arranged on each pole core 32 in a respective pole core slot 33 .

In den 1a bis 7 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich ein Polkern 32 mit daran angeordnetem Polschuh 34 gezeigt, es ist also nur ein Segment des Rotorgrundkörpers 30 bzw. Rotors 20 dargestellt. Nachfolgend wird - stellvertretend für sämtliche Polkerne 32 - lediglich auf einen der Polkerne 32 eingegangen. Der Polkern 32 weist eine in Radialerstreckungsrichtung R des Rotors 20 orientierte Mittelebene M auf. An dem Polkern 32 ist die entsprechende Wicklungsvorrichtung 40 des Rotors 20 aufgenommen.In the 1a until 7 For reasons of clarity, only one pole core 32 with pole shoe 34 arranged thereon is shown, ie only a segment of the rotor base body 30 or rotor 20 is shown. Only one of the pole cores 32 will be discussed below—representing all pole cores 32 . The pole core 32 has a center plane M oriented in the radial extension direction R of the rotor 20 . The corresponding winding device 40 of the rotor 20 is accommodated on the pole core 32 .

Die Wicklungsvorrichtung 40 umfasst in der vorliegend beschriebenen Variante insgesamt drei Wicklungen 50, 60, 70, welche jeweils an dem Polkern 32 und in der Polkernnut 33 aufgenommen sind und von welchen eine erste Wicklung 50 mittels eines Abstandshalteelements 80 des Rotors 20 in einem Abstand a1 von einer stromleitend mit der ersten Wicklung 50 verbundenen zweiten Wicklung 60 gehalten ist. In 3b bis 6b ist das Abstandshalteelement 80 jeweils im Schnitt dargestellt. Der Abstand a1 ist in einer in 6b gezeigten Abstandshalterichtung AR bemessen ist, welche senkrecht zu der Mittelebene M des wenigstens einen Polkerns 32 orientiert ist.In the variant described here, the winding device 40 comprises a total of three windings 50, 60, 70, each of which is accommodated on the pole core 32 and in the pole core slot 33 and from which a first winding 50 is spaced a distance a1 from by means of a spacer element 80 of the rotor 20 a second winding 60 connected in an electrically conductive manner to the first winding 50 . In 3b until 6b the spacer element 80 is shown in section. The distance a1 is in one in 6b is dimensioned in the spacing direction AR shown, which is oriented perpendicular to the central plane M of the at least one pole core 32 .

Das Abstandshalteelement 80 verhindert eine Gleitbewegung zumindest von Wicklungsbereichen der zweiten Wicklung 60 in Radialerstreckungsrichtung R des Rotors 20 und relativ zu der ersten Wicklung 50.The spacer element 80 prevents a sliding movement of at least winding areas of the second winding 60 in the radial direction of extension R of the rotor 20 and relative to the first winding 50.

Das Abstandshalteelement 80 umfasst einen Abstandshaltebereich 82 (siehe beispielsweise 5b) zum Einhalten des Abstands a1 und zumindest einen, von dem Abstandshaltebereich 82 abragenden, vorliegend als zumindest bereichsweise umlaufender Rand oder Steg ausgebildeten Anschlagbereich 84. Der Anschlagbereich 84 unterbindet die Gleitbewegung der Wicklungsbereiche der zweiten Wicklung 60 in Radialerstreckungsrichtung R des Rotors 20 und relativ zu der ersten Wicklung 50. Der Anschlagbereich 84 kann bevorzugt in Bezug auf die Radialerstreckungsrichtung R des Rotorgrundkörpers 30 und damit auch des Rotors 20 auf Höhe eines Wicklungsbereichs 52 der ersten Wicklung 50 liegen. Der Wicklungsbereich 52 liegt dabei zwischen zwei einander in Radialerstreckungsrichtung R gegenüberliegenden Wicklungsanlagebereichen 54, 56 der ersten Wicklung 50. An diesen Wicklungsanlagebereichen 54, 56 liegt die erste Wicklung 50 in Radialerstreckungsrichtung R in der Polkernnut 33 an der Nutgrundisolation 36 an. In 3a ist exemplarisch angedeutet, dass das erste Abstandshalteelement 80 zwei in Radialerstreckungsrichtung R durchgehende Unterbrechungen 88, beispielsweise in Form zweier Schlitze aufweisen kann, wodurch das Abstandshalteelement 80 in zwei Einzelteile getrennt ist. Dies kann die Montage des Abstandshalteelements 80 erleichtern, da hierdurch ein Aufschieben der Einzelteile des Abstandshalteelements 80 in Axialerstreckungsrichtung x aus einander entgegengesetzten Richtungen auf die erste Wicklung 50 möglich ist. Dies kann bei einteiliger Verbindung von Polkern 32 und Polschuh 34 hilfreich sein.The spacer element 80 includes a spacer portion 82 (see, for example, 5b) for maintaining the distance a1 and at least one stop area 84 protruding from the spacer area 82, in the present case designed as an edge or web that runs around at least some areas. The stop area 84 prevents the sliding movement of the winding areas of the second winding 60 in the radial direction of extension R of the rotor 20 and relative to the first Winding 50. The stop area 84 can preferably be at the level of a winding area 52 of the first winding 50 in relation to the radial extension direction R of the rotor base body 30 and thus also of the rotor 20. The winding area 52 lies between two winding contact areas 54, 56 of the first winding 50 lying opposite one another in the radial direction of extension R. The first winding 50 bears on these winding contact areas 54, 56 in the radial direction of extension R in the pole core slot 33 on the slot base insulation 36. In 3a is indicated by way of example that the first spacer element 80 can have two continuous interruptions 88 in the radial extension direction R, for example in the form of two slots, as a result of which the spacer element 80 is separated into two individual parts. This can facilitate the assembly of the spacer element 80 , since this allows the individual parts of the spacer element 80 to be slid onto the first winding 50 from opposite directions in the direction of axial extent x. This can be helpful when pole core 32 and pole shoe 34 are connected in one piece.

Der Anschlagbereich 84 hält die zweite Wicklung 60 in einer vorbestimmten Wicklungsanordnung, in welcher die zweite Wicklung 60 eine kürzere Radialerstreckung R2 aufweist als die erste Wicklung 50. Die erste Wicklung 50 weist eine Radialerstreckung R1 auf.The stop portion 84 maintains the second coil 60 in a predetermined coil configuration in which the second coil 60 has a shorter radial extent R2 than the first coil 50. The first coil 50 has a radial extent R1.

Das Abstandshalteelement 80 weist eine Ausnehmung 86 auf, durch welche sich wenigstens ein Wicklungsdrahtbereich 42 eines Wicklungsdrahtes 41 der Wicklungsvorrichtung 40 erstreckt, welcher die erste Wicklung 50 mit der zweiten Wicklung 60 stromleitend verbindet. In 7 ist zu erkennen, dass die wenigstens eine Ausnehmung 86 an dem zumindest einen Anschlagbereich 84 angeordnet.The spacer element 80 has a recess 86 through which at least one winding wire region 42 of a winding wire 41 of the winding device 40 extends, which electrically conductively connects the first winding 50 to the second winding 60 . In 7 it can be seen that the at least one recess 86 is arranged on the at least one stop region 84.

Durch Zusammenschau von 6b mit 7 ist erkennbar, dass die Wicklungsvorrichtung 40 die dritte Wicklung 70 umfasst, welche stromleitend mit der ersten Wicklung 50 und der zweiten Wicklung 60 verbunden ist. Die dritte Wicklung 70 ist ebenso wie die beiden anderen Wicklungen 50, 60 aus dem Wicklungsdraht 41 gebildet und mittels eines zweiten Abstandhalteelements 90 in einem zweiten Abstand a2 von der zweiten Wicklung 60 gehalten. Zudem ist die dritte Wicklung 70 derart angeordnet, dass die dritte Wicklung 70 mittels des ersten Abstandshalteelements 80, der zweiten Wicklung 60 und des zweiten Abstandshalteelements 90 von der ersten Wicklung 50 beabstandet gehalten ist. Die dritte Wicklung weist eine Radialerstreckung R3 auf, welche kürzer ist als die Radialerstreckungen R1 und R2. Dadurch bilden die drei Wicklungen 50, 60, 70, welche einzeln jeweils eine rechteckige Querschnittsform aufweisen, miteinander im Querschnitt (siehe 6b) eine trapezförmige gemeinsame Querschnittsform 100.By reviewing 6b with 7 it can be seen that the winding device 40 comprises the third winding 70 which is electrically connected to the first winding 50 and the second winding 60 . The third winding 70, like the other two windings 50, 60, is formed from the winding wire 41 and is held at a second distance a2 from the second winding 60 by means of a second spacer element 90. In addition, the third winding 70 is arranged in such a way that the third winding 70 is kept at a distance from the first winding 50 by means of the first spacer element 80 , the second winding 60 and the second spacer element 90 . The third winding has a radial extent R3 that is shorter than radial extents R1 and R2. As a result, the three windings 50, 60, 70, which individually each have a rectangular cross-sectional shape, form a cross-section with one another (see 6b) a trapezoidal common cross-sectional shape 100.

Das zweite Abstandshalteelement 90 weist einen Abstandshaltbereich 92, einen Anschlagbereich 94 und eine Ausnehmung 96 auf. Damit ist das zweite Abstandshalteelement 90 zwar in Umfangsrichtung des Rotorgrundkörpers 30 größer ausgebildet als das erste Abstandshalteelement 80, weist aber ansonsten einen vergleichbaren Aufbau, insbesondere eine vergleichbare Funktion auf, wie das erste Abstandshalteelement 80.The second spacer element 90 has a spacer area 92 , a stop area 94 and a recess 96 . This means that the second spacer element 90 is in Circumferential direction of the rotor base body 30 is larger than the first spacer element 80, but otherwise has a comparable structure, in particular a comparable function, to the first spacer element 80.

Bei dem vorliegenden Rotor 20 sind die Wicklungen 50, 60, 70 jeweils mit rechteckigem Querschnitt aufgebaut, wie insbesondere in 6b zu erkennen ist. Durch Einbringen der Abstandshalteelemente 80, 90, welche als Wickelhilfe dienen, können auf die im Querschnitt rechteckige erste Wicklung 50 die weiteren im Querschnitt ebenfalls rechteckigen Wicklungen 60, 70 generiert und aufgewickelt werden. Dadurch ist insgesamt die kompakte und gestufte sowie die trapezförmige gemeinsame Querschnittsform 100 aufweisende und geführte Wicklungsvorrichtung 40 umfassend die miteinander stromleitend verbundenen und aus dem Wicklungsdraht 41 erzeugten Wicklungen 50, 60, 70 bereitgestellt. Es ist klar, dass neben den drei Wicklungen 50, 60, 70 noch weitere Wicklungen je Polkern 32 vorgesehen sein können, sofern hierfür ausreichen Raum zur Verfügung steht.In the present rotor 20, the windings 50, 60, 70 are each constructed with a rectangular cross section, as in particular in 6b can be seen. By introducing the spacer elements 80, 90, which serve as a winding aid, the further windings 60, 70, which are also rectangular in cross section, can be generated and wound onto the first winding 50, which is also rectangular in cross section. As a result, the compact and stepped winding device 40 having the trapezoidal common cross-sectional shape 100 and being guided is provided, comprising the windings 50 , 60 , 70 which are electrically connected to one another and produced from the winding wire 41 . It is clear that, in addition to the three windings 50, 60, 70, further windings can be provided for each pole core 32, provided that there is sufficient space available for this.

Das hier dargestellte Konzept basiert auf dem Prinzip der geführten und gestützten mehrstufigen Wicklungsvorrichtung 40 des SSM-Rotors 40, um die Wicklungsnut (Polkernnut 33) optimal auszunutzen.The concept presented here is based on the principle of the guided and supported multi-stage winding device 40 of the SSM rotor 40 in order to optimally utilize the winding slot (pole core slot 33).

Dabei startet die Bewicklung des Polkerns 32 an dem Polkern 32 des ein Blechpaket und eine Sternscheibe umfassenden Rotorgrundkörpers 30, wobei auf die als Nutgrundauskleidung dienende Nutgrundisolation 36 aufgewickelt wird.The winding of the pole core 32 starts on the pole core 32 of the rotor base body 30 comprising a laminated core and a star disk, with the winding being carried out onto the slot base insulation 36 serving as the slot base lining.

Die Bewicklung der ersten Lagen der Wicklungsvorrichtung 40, also die Herstellung der ersten Wicklung 50 erfolgt bis deren im Querschnitt rechteckige Form vorliegt. Danach wird das erste Abstandselement 80 als innerste Bauteil sowie als Wicklungshilfe in die Polkernnut 33 gefügt und der Wicklungsdraht 41 durch die Ausnehmung 86 geführt. Anschließend kann die zweite Wicklung 60, sozusagen auf der nächsten Stufe gewickelt werden. Nach Fertigstellung der zweiten Wicklung 60 kann das zweite Abstandshalteelement 90 auf der zweiten Wicklung 60 und in der Polkernnut gefügt werden und der Wicklungsdraht 41 durch die Ausnehmung 96 gezogen werden. Das Wickeln kann solange durchgeführt werden, bis der durch die Polkernnut 32 vorgegebene Bauraum gefüllt bzw. die gewünschte Wicklungsanzahl und damit eine gewünschte Zielwindungszahl erreicht wird.The winding of the first layers of the winding device 40, that is to say the production of the first winding 50, takes place until its cross-sectional shape is rectangular. The first spacer element 80 is then inserted into the pole core groove 33 as the innermost component and as a winding aid, and the winding wire 41 is guided through the recess 86 . The second winding 60 can then be wound, so to speak, on the next stage. After completion of the second winding 60, the second spacer element 90 can be joined on the second winding 60 and in the pole core groove and the winding wire 41 can be pulled through the recess 96. The winding can be carried out until the installation space specified by the pole core slot 32 is filled or the desired number of windings and thus a desired target number of windings is achieved.

Die auch als Wicklungshilfen bezeichneten Abstandshalteelemente 80, 90 ermöglichen die Herstellung der Wicklungsvorrichtung mit den zueinander gestuften und gestützten Wicklungen 50, 60, 70 über mehrere Ebenen mit optimalem Wickelbild. Im Gegensatz zu einer konventionellen, freien Trapezwicklung kann bei der Wicklungsvorrichtung 40 mit Unterstützung der Abstandshalteelemente 80, 90 ein unerwünschtes Abrutschen der äußersten Wicklungsdrahtbereiche unterbunden und dadurch ein Vorspannungsverlust des Wicklungsdrahtes 41, aus welchem die Wicklungen 50, 60, 70 gebildet sind, vermieden werden. Nach Fertigstellen der Wicklungsvorrichtung 40 kann zur Herstellung des Rotors 20 ein Vergießen erfolgen, also ein Aufbringen von Vergussmasse beispielsweise auf den Rotorgrundkörper 30, die Wicklungsvorrichtung 40 und die Abstandshalteelemente 80, 90.The spacer elements 80, 90, also referred to as winding aids, enable the production of the winding device with the windings 50, 60, 70 which are stepped and supported relative to one another over several levels with an optimal winding pattern. In contrast to a conventional, free trapezoidal winding, in the case of the winding device 40, with the support of the spacer elements 80, 90, an undesired slippage of the outermost winding wire areas can be prevented and thereby a loss of pretension of the winding wire 41, from which the windings 50, 60, 70 are formed, can be avoided. After winding device 40 has been completed, casting can be carried out to produce rotor 20, i.e. casting compound can be applied, for example, to rotor base body 30, winding device 40 and spacer elements 80, 90.

Bezugszeichenlistereference list

1010: Elektrische Maschineelectrical machine
1212: Statorstator
2020: Rotorrotor
3030: Rotorgrundkörperrotor body
3232: Polkernpole core
3333: Polkernnutpole core slot
3434: Polschuhpole shoe
3636: Nutgrundisolationslot base insulation
4040: Wicklungsvorrichtungwinding device
4141: Wicklungsdrahtwinding wire
4242: Wicklungsdrahtbereichwinding wire area
5050: erste Wicklungfirst winding
5252: Wicklungsbereichwinding area
5454: Wicklungsanlagebereichwinding plant area
5656: Wicklungsanlagebereichwinding plant area
6060: zweite Wicklungsecond winding
7070: dritte Wicklungthird winding
8080: erstes Abstandshalteelementfirst spacer element
8282: Abstandshaltebereichspacer area
8484: Anschlagbereichstop area
8686: Ausnehmungrecess
8888: Unterbrechunginterruption
9090: zweites Abstandshalteelementsecond spacer element
9292: Abstandshaltebereichspacer area
9494: Anschlagbereichstop area
9696: Ausnehmungrecess
100100: trapezförmige gemeinsame Querschnittsformtrapezoidal common cross-sectional shape
ARAR: Abstandshalterichtungspacing direction
a1a1: AbstandDistance
a2a2: AbstandDistance
KK: Kraftfahrzeugmotor vehicle
MM: Mittelebenemidplane
RR: Radialerstreckungsrichtungradial extension direction
R1R1: Radialerstreckungradial extent
R2R2: Radialerstreckungradial extent
R3R3: Radialerstreckungradial extent
xx: Axialerstreckungsrichtungdirection of axial extension

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102013200476 A1 [0002]

Claims

Rotor (20) for an electrical machine (10), with a rotor base body (30) which has at least one pole core (32) with a center plane (M) oriented in the direction of radial extension (R) of the rotor (20) and with at least one winding device ( 40), which is accommodated on the at least one pole core (32), characterized in that the winding device (40) comprises at least two windings (50, 60, 70), which are each accommodated on the at least one pole core (32) and of which a first winding (50) is held by at least one spacer element (80) of the rotor (20) at a distance (a1) from a second winding (60) which is electrically connected to the first winding (50) and the at least one spacer element (80 ) a sliding movement of at least winding areas of the second winding (60) in the radial direction (R) of the rotor and relative to the first winding (50) prevents.

Rotor (20) after claim 1 , characterized in that the distance (a1) is dimensioned in a distance-keeping direction (AR) which is oriented perpendicularly to the center plane (M) of the at least one pole core (32).

Rotor (20) after claim 1 or 2 , characterized in that the at least one spacer element (80) comprises at least one spacer area (82) for maintaining the distance (a1) and at least one stop area (84) protruding from the spacer area, which stops the sliding movement of at least the winding areas of the second winding (60) in the direction of radial extension (R) of the rotor (20) and relative to the first winding (50).

Rotor (20) after claim 3 , characterized in that the at least one stop portion (84) holds the second coil (60) in a predetermined coil arrangement in which the second coil (60) has a shorter radial extent (R2) than the first coil (50).

Rotor (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one spacer element (80) has at least one recess (86) through which at least one winding wire region (42) of the winding device (40) extends, which is the first winding ( 50) electrically connected to the second winding (60).

Rotor (20) after claim 5 in its reference to one of the claims 3 or 4 , characterized in that the at least one recess (86) is arranged on the at least one stop area (84).

Rotor (20) according to one of the preceding claims, characterized in that the winding device (40) comprises at least a third winding (70) which is electrically connected to the first winding (50) and the second winding (60) by means of a second spacer element (90) is held at a second distance (a2) from the second winding (60) and is arranged in such a way that the third winding (70) by means of the first spacer element (80) and the second winding (60) and the second spacer element (90) is kept spaced from the first winding (50).

Rotor (20) after claim 7 , characterized in that the third winding (70) has a shorter radial extent (R3) than the first winding (50) and the second winding (60).

Electrical machine (10) with a rotor (20) according to one of Claims 1 until 8th .

Motor vehicle (K) with an electric machine (10). claim 9 , wherein the electric machine (10) is designed as a traction machine of the motor vehicle (K).