DE102021125473A1 - Process for fixing a permanent magnet in a rotor laminated core - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fixierung eines Permanentmagnets (4) in einem Rotorblechpaket (1) für eine elektrische Maschine, umfassend die Schritte:a) Bereitstellen wenigstens eines Permanentmagnets (4), wobei der wenigstens eine Permanentmagnet (4) eine Längsachse und in Längsrichtung zur Längsachse einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist, und wobei der wenigstens eine Permanentmagnet (4) wenigstens einen Bereich mit davon abweichendem kleinerem Querschnitt aufweist,b) Bereitstellen eines gestapelten Rotorblechpakets (1) mit wenigstens einer Aufnahme (2) für den wenigstens einen Permanentmagnet (4),c) Bereitstellen eines Füllmaterials (7),d) Einführen des Permanentmagnets (4) in die dazugehörige Aufnahme (2) des Rotorblechpakets (1), wobei sich ein Freiraum (6) zwischen Permanentmagnet (2) und Rotorblechpaket (1) ausbildet,e) Einführen des Füllmaterials (7) in den Freiraum (6) zwischen Permanentmagnet (2) und Rotorblechpaket (1), sodass das Füllmaterial (7) eine formschlüssige Verbindung mit axialer Sicherung in dem wenigstens einen Bereich mit dem Permanentmagnet (2) ausbildet.The invention relates to a method for fixing a permanent magnet (4) in a laminated rotor core (1) for an electrical machine, comprising the steps: a) providing at least one permanent magnet (4), the at least one permanent magnet (4) having a longitudinal axis and in the longitudinal direction has a substantially constant cross-section to the longitudinal axis, and wherein the at least one permanent magnet (4) has at least one area with a smaller cross-section deviating therefrom,b) providing a stacked laminated rotor core (1) with at least one receptacle (2) for the at least one permanent magnet ( 4), c) providing a filling material (7), d) inserting the permanent magnet (4) into the associated receptacle (2) of the laminated rotor core (1), with a free space (6) between the permanent magnet (2) and the laminated rotor core (1) forms, e) introducing the filling material (7) into the free space (6) between the permanent magnet (2) and the laminated rotor core (1), so that the filling material (7) forms a positive connection with axial securing in the at least one area with the permanent magnet (2) trains.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fixierung eines Permanentmagnets in einem Rotorblechpaket für eine elektrische Maschine, eine elektrische Maschine sowie ein batterieelektrisches Kraftfahrzeug.The present invention relates to a method for fixing a permanent magnet in a laminated rotor core for an electric machine, an electric machine and a battery-powered motor vehicle.
Eine elektrische Maschine mit innenliegenden Permanentmagneten enthält im Allgemeinen einen Rotor, welcher eine Vielzahl an Permanentmagneten mit abwechselnder Polarität um einen Außenumfang eines Rotorblechpakets des Rotors herum aufweist. Der Rotor ist innerhalb eines Stators drehbar, welcher im Allgemeinen eine Vielzahl von Wicklungen und Magnetpolen mit abwechselnder Polarität enthält.An internal permanent magnet electric machine generally includes a rotor having a plurality of permanent magnets of alternating polarity around an outer periphery of a lamination stack of the rotor. The rotor is rotatable within a stator, which generally includes a plurality of windings and magnetic poles of alternating polarity.
Grundsätzlich ist es gewünscht eine schnelle, kostengünstige und sichere axiale Fixierung der Permanentmagnete im Rotor zu erzielen.Basically, it is desired to achieve a quick, inexpensive and secure axial fixation of the permanent magnets in the rotor.
Aus der Offenlegungsschrift
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige, einfache, stabile Lösung für eine Verbindung zwischen den Permanentmagneten eines Rotors und dem Rotorblechpaket anzugeben.The invention is based on the object of specifying an inexpensive, simple, stable solution for a connection between the permanent magnets of a rotor and the laminated core of the rotor.
Diese Aufgabe wird von einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und von einer elektrischen Maschine und einem batterieelektrischen Kraftfahrzeug gelöst.This object is achieved by a method having the features of claim 1 and by an electric machine and a battery-electric motor vehicle.
Demnach ist ein Verfahren zur Fixierung eines Permanentmagnets in einem Rotorblechpaket für eine elektrische Maschine vorgesehen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- a) Bereitstellen wenigstens eines Permanentmagnets, wobei der wenigstens eine Permanentmagnet eine Längsachse und in Längsrichtung zur Längsachse einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist, und wobei der wenigstens eine Permanentmagnet wenigstens einen Bereich mit davon abweichendem kleinerem Querschnitt aufweist,
- b) Bereitstellen eines gestapelten Rotorblechpakets mit wenigstens einer Aufnahme für den wenigstens einen Permanentmagnet,
- c) Bereitstellen eines Füllmaterials,
- d) Einführen des Permanentmagnets in die dazugehörige Aufnahme des Rotorblechpakets, wobei sich ein Freiraum zwischen Permanentmagnet und Rotorblechpaket ausbildet,
- e) Einführen des Füllmaterials in den Freiraum zwischen Permanentmagnet und Rotorblechpaket, sodass das Füllmaterial eine formschlüssige Verbindung mit dem Permanentmagnet zur axialen Sicherung ausbildet.
- a) Providing at least one permanent magnet, wherein the at least one permanent magnet has a longitudinal axis and an essentially constant cross section in the longitudinal direction to the longitudinal axis, and wherein the at least one permanent magnet has at least one region with a smaller cross section deviating therefrom,
- b) providing a stacked laminated rotor core with at least one receptacle for the at least one permanent magnet,
- c) providing a filling material,
- d) Insertion of the permanent magnet into the associated receptacle of the laminated rotor core, with a free space being formed between the permanent magnet and the laminated core of the rotor,
- e) Inserting the filling material into the free space between the permanent magnet and the laminated core of the rotor, so that the filling material forms a positive connection with the permanent magnet for axial securing.
Der Formschluss stellt eine einfache, sichere und kostengünstige axiale Fixierung dar. Die Längsachse ist bevorzugt identisch zur Rotationsachse des Rotorblechpaketes. Der abweichende Querschnitt in dem wenigstens einem Bereich ist bevorzugt inkonstant, d. h. er verändert sich in Längsrichtung. Der abweichende Querschnitt in dem wenigstens einen Bereich weist bevorzugt eine minimale Breite auf, die höchstens 90%, insbesondere höchsten 80% der Breite des konstanten Querschnitts im übrigen Teil des Permanentmagnets entspricht, wodurch eine zuverlässige axiale Sicherung ausgebildet werden kann.The form fit represents a simple, secure and cost-effective axial fixation. The longitudinal axis is preferably identical to the axis of rotation of the laminated rotor core. The deviating cross-section in the at least one area is preferably inconstant, i. H. it changes longitudinally. The deviating cross section in the at least one area preferably has a minimum width that corresponds to at most 90%, in particular at most 80%, of the width of the constant cross section in the remaining part of the permanent magnet, as a result of which reliable axial security can be formed.
Vorzugsweise ist das Füllmaterial ein thermoplastischer Kunststoff, insbesondere Polyphthalamide, Polybutylenterephthalat oder Polyphenylensulfid oder ein Harz.The filling material is preferably a thermoplastic material, in particular polyphthalamide, polybutylene terephthalate or polyphenylene sulfide or a resin.
In einer Ausführungsform ist der wenigstens eine Permanentmagnet im Wesentlichen rechteckig mit zwei Längsseiten und zwei Querseiten und weist eine Ausnehmung und/oder Abschrägung in einem der Bereiche mit inkonstantem Querschnitt auf, der an den Längsseiten ausgebildet ist.In one embodiment, the at least one permanent magnet is substantially rectangular with two longitudinal sides and two transverse sides and has a recess and/or bevel in one of the areas of inconstant cross-section formed on the longitudinal sides.
Der Freiraum ist bevorzugt umlaufend ausgebildet, d. h. er erstreckt sich um die Längs- und Querseiten. Die Längsseiten und Querseiten sind dann vorzugsweise vollständig von dem Füllmaterial bedeckt.The space is preferably formed circumferentially, i. H. it extends around the long and short sides. The long sides and short sides are then preferably completely covered by the filling material.
Es ist vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Permanentmagnet zwei Ausnehmungen aufweist, die jeweils mittig an einer Längsseite des Permanentmagnets eingebracht ist und die Ausnehmungen sich somit gegenüberliegen. Diese Symmetrie erlaubt es, dass der Permanentmagnet auch um 180° verdreht eingebaut werden kann.It is advantageous if the at least one permanent magnet has two recesses, which are each introduced centrally on a longitudinal side of the permanent magnet and the recesses are therefore opposite one another. This symmetry allows the permanent magnet to be installed rotated by 180°.
Um eine sichere Verbindung herzustellen, erstrecken sich die wenigstens eine Ausnehmung und/oder Abschrägung bevorzugt über die gesamte Höhe des Permanentmagnetes mit gleichbleibendem Längsschnitt. Der Längsschnitt der Ausnehmung ist vorzugsweise V-förmig oder U-förmig.In order to establish a secure connection, the at least one recess extends and/or beveling preferably over the entire height of the permanent magnet with a constant longitudinal section. The longitudinal section of the recess is preferably V-shaped or U-shaped.
Wenn Abschrägungen zum Einsatz kommen, sind diese bevorzugt an den kurzen Seiten (Tiefenkanten) ausgebildet. Vorzugsweise weisen alle vier Tiefenkanten eine Abschrägung auf.If bevels are used, they are preferably formed on the short sides (depth edges). All four depth edges preferably have a bevel.
Es ist denkbar, dass die Permanentmagnete Abschrägungen und Ausnehmungen kombiniert aufweisen. Es kann aber auch eine einzige Abschrägung oder Ausnehmung ausreichen, um eine axiale Sicherung mit dem Füllmaterial zu bilden.It is conceivable that the permanent magnets have a combination of bevels and recesses. However, a single bevel or recess can also be sufficient to form an axial securement with the filling material.
Vorzugsweise weist die elektrische Maschine eine Vielzahl an Permanentmagneten auf, die alle in Schritt d) in eine jeweilige Aufnahme eingesetzt werden und in einem gemeinsamen Schritt e) von dem Füllmaterial umgeben werden.The electrical machine preferably has a large number of permanent magnets, all of which are inserted into a respective receptacle in step d) and are surrounded by the filling material in a common step e).
Weiterhin ist eine elektrische Maschine umfassend ein Rotorblechpaket vorgesehen, in welches wenigstens ein Permanentmagnet nach dem zuvor beschriebenen Verfahren fixiert ist.Furthermore, an electrical machine is provided comprising a laminated rotor core, in which at least one permanent magnet is fixed according to the method described above.
Außerdem ist ein batterieelektrisches Kraftfahrzeug aufweisend einen Traktionsmotor und eine solche elektrische Maschine vorgesehen. Der Traktionsmotor weist einen Kühlkreislauf auf, wobei die elektrische Maschine Teil einer elektrischen Pumpe zur Volumenstrombereitstellung in dem Kühlkreislauf des Traktionsmotors sein kann.In addition, a battery-electric motor vehicle having a traction motor and such an electric machine is provided. The traction motor has a cooling circuit, wherein the electric machine can be part of an electric pump for providing volume flow in the cooling circuit of the traction motor.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Gleichartige oder gleichwirkende Bauteile werden in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigen:
-
1 : einen Rotor in axialer Draufsicht mit Detaildarstellung, -
2 : eine räumliche Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Permanentmagnetes, -
3 : eine räumliche Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Permanentmagnetes, -
4 : eine Detaildarstellung eines in einer Tasche eingesetzten Permanentmagnetes, sowie -
5 : eine räumliche Ansicht einer dritten Ausführungsform eines Permanentmagnetes.
-
1 : a rotor in an axial plan view with a detailed representation, -
2 : a spatial view of a first embodiment of a permanent magnet, -
3 : a spatial view of a second embodiment of a permanent magnet, -
4 : a detailed representation of a permanent magnet used in a pocket, as well as -
5 : a spatial view of a third embodiment of a permanent magnet.
Die Permanentmagnete 4 sind allesamt identisch ausgebildet. Sie sind rechteckig ausgeformt mit zwei Längsseiten und zwei Querseiten, wobei die Längsseiten per Definition länger sind als die Querseiten. In der Mitte der Längsseiten ist jeweils eine Ausnehmung 5 vorgesehen. Die Ausnehmung 5 kann in Draufsicht auf die Ober- und Unterseite und somit durchgängig V-förmig sein, wie in
Bei der Herstellung des Rotors werden die Permanentmagnete 4 jeweils in eine Aufnahme des Rotorblechpaketes 2, wie in
Es ist auch denkbar, dass die Ausnehmungen und/oder Abschrägungen komplexere Geometrien wie Hinterschnitte aufweisen.It is also conceivable that the recesses and/or bevels have more complex geometries such as undercuts.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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