DE102021131536A1

DE102021131536A1 - Rotor, in particular for a rotary electric machine, method for manufacturing the rotor, and rotary electric machine with the rotor

Info

Publication number: DE102021131536A1
Application number: DE102021131536.0A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Hill
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-12-01
Filing date: 2021-12-01
Publication date: 2023-06-01

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor, insbesondere für eine elektrische Rotationsmaschine. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Rotors sowie eine elektrische Rotationsmaschine mit einem erfindungsgemäßen Rotor.Der Rotor (1) umfasst einen Rotorkern (2), wobei der Rotorkern in Montageposition des Rotors an einem Stator der elektrischen Rotationsmaschine eine einem Luftspalt zwischen Rotor und Stator zugewandte Begrenzungsseite aufweist, und wobei der Rotorkern (2) mindestens einen Jochkern (3) und einen Bandagekern (4) aufweist, wobei der Bandagekern die Begrenzungsseite ausbildet und der Jochkern eine Drehmomentübertragungseinrichtung zur Einleitung oder Ausleitung eines Drehmoments in bzw. aus dem Rotor aufweist, und wobei der Jochkern (3) zwischen der Drehmomentübertragungseinrichtung und dem Bandagekern an einer der Begrenzungsseite gegenüberliegenden Anschlussseite des Bandagekerns angeordnet ist.Der erfindungsgemäße Rotor sowie das Verfahren zur Herstellung des Rotors und die damit ausgestattete elektrische Rotationsmaschine verbinden eine kostengünstige Herstellung mit reduzierten Magnetkosten bei hoher Leistung und Wirkungsgrad der elektrischen Maschine.The invention relates to a rotor, in particular for an electric rotary machine. The invention also relates to a method for producing a rotor according to the invention and an electric rotary machine with a rotor according to the invention. The rotor (1) comprises a rotor core (2), the rotor core having an air gap between the rotor when the rotor is installed on a stator of the electric rotary machine and has a boundary side facing the stator, and wherein the rotor core (2) has at least one yoke core (3) and a bandage core (4), the bandage core forming the boundary side and the yoke core forming a torque transmission device for introducing or dissipating a torque into or out of the rotor and wherein the yoke core (3) is arranged between the torque transmission device and the bandage core on a connection side of the bandage core opposite the boundary side high performance and efficiency of the electrical machine.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotor, insbesondere für eine elektrische Rotationsmaschine. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Rotors sowie eine elektrische Rotationsmaschine mit dem Rotor.The invention relates to a rotor, in particular for an electric rotary machine. Furthermore, the invention relates to a method for producing the rotor and an electric rotary machine with the rotor.

Permanenterregte Synchronmaschinen werden in vielen industriellen Anwendungen und zunehmend auch im Automobilbereich eingesetzt. Eine solche permanenterregte Synchronmaschine umfasst einen zu bestromenden Stator und einen permanenterregten Rotor. Der Rotor umfasst in der Regel eine Welle, einen Rotorkern aus Elektroblechen und Magnete. Die Magnete, insbesondere Permanentmagnete oder Dauermagnete, sind in der Regel in Aufnahmeräumen des Rotorkerns angeordnet.Permanently excited synchronous machines are used in many industrial applications and increasingly also in the automotive sector. Such a permanently excited synchronous machine includes a stator to be energized and a permanently excited rotor. The rotor typically includes a shaft, a rotor core made of electrical laminations, and magnets. The magnets, in particular permanent magnets or permanent magnets, are usually arranged in receiving spaces of the rotor core.

Rund 90% aller Elektroantriebe von Fahrzeugen weisen Rotoren mit eingebetteten Permanentmagneten auf. Dieser Motorenbauart wird als hybride Synchronmaschine bezeichnet, da das Drehmoment sowohl durch das Erregerfeld der Permanentmagnete als auch von der Reluktanzwirkung des Rotorblechschnitts gebildet wird. Je nachdem, wie viel Reluktanzanteil benötigt wird und welcher Bauraum zur Verfügung steht, kommen unterschiedliche Magnetanordnungen zum Einsatz, wobei die V-Anordnung eine günstige magnetische Auslegung mit einer niedrigen Anzahl von Magneten pro Pol ermöglicht und daher häufig bevorzugt wird. Bei elektrischen Antrieben, die auf dem Prinzip der permanentmagneterregten Synchronmaschine basieren, werden überwiegend Bauformen mit im Rotorblechpaket eingebetteten Magneten oder Magnetsegmenten eingesetzt. Die Rotorkerne werden in der Regel durch Aufeinanderstapeln von Rotorblechen im Vollschnitt vorgefertigt und die Magnete werden axial von der Stirnseite der Rotorblechpakete in entsprechende Aufnahmeräume bzw. Magnettaschen eingesetzt.Around 90% of all electric vehicle drives have rotors with embedded permanent magnets. This type of motor is referred to as a hybrid synchronous machine, since the torque is generated both by the excitation field of the permanent magnets and by the reluctance effect of the rotor lamination section. Depending on how much reluctance is required and what space is available, different magnet arrangements are used, with the V arrangement enabling a favorable magnetic design with a low number of magnets per pole and therefore often being preferred. In the case of electrical drives based on the principle of the permanent magnet excited synchronous machine, designs with magnets or magnet segments embedded in the rotor lamination stack are predominantly used. The rotor cores are usually prefabricated by stacking rotor laminations one on top of the other in full section and the magnets are inserted axially from the end face of the rotor laminations into corresponding receiving spaces or magnet pockets.

Die Elektrobleche mit den Magnettaschen für einen Rotorkern werden in hochdrehenden Elektroantrieben zusammen mit dem Elektroblechen des Statorkerns aus dem Elektroband gestanzt, um den Stanzverschnitt klein zu halten. Die Anforderungen an Rotorbleche und Statorbleche sind jedoch sehr unterschiedlich. Da der Stator ummagnetisiert werden muss, welchen im Stator für geringe Kernverluste, besonders dünne Elektrobleche mit sehr guter Ummagnetisierbarkeit und Permeabilität verwendet, die allerdings nur mittlere Festigkeitswerte aufweisen. Rotorbleche werden nicht ummagnetisiert und sollten aufgrund der auf sie wirkenden Fliehkräfte eine sehr hohe Festigkeit aufweisen. Eine hohe Permeabilität ist nicht erforderlich und würde die Streuflussverluste des Erregerfeldes im Rotorkern erhöhen. Wenn im Rotor ein Statorblech verwendet wird, müssten wegen der geringeren Festigkeit streuflussleitende Haltestege in den Rotorblechen dicker ausgeführt werden. Wegen des erhöhten Streuflusses von z.B. 20% wären entsprechend ca. 20% mehr magnetisches Material notwendig, was zu einer Erhöhung der Magnetkosten führt.The electrical laminations with the magnetic pockets for a rotor core are stamped from electrical steel together with the electrical laminations of the stator core in high-speed electric drives in order to keep the stamping waste small. However, the requirements for rotor laminations and stator laminations are very different. Since the stator has to be remagnetized, which is used in the stator for low core losses, particularly thin electrical sheets with very good remagnetization and permeability, which, however, only have medium strength values. Rotor laminations are not remagnetized and should have a very high level of strength due to the centrifugal forces acting on them. A high permeability is not required and would increase the leakage flux losses of the excitation field in the rotor core. If a stator lamination is used in the rotor, retaining webs that conduct leakage flux would have to be made thicker in the rotor lamination due to the lower strength. Because of the increased leakage flux of e.g. 20%, approximately 20% more magnetic material would be required, which leads to an increase in magnet costs.

Die US 2005/0073210 A1 offenbart einen Permanentmagnetmotor mit einem Statorrückeisen in Form eines „Slinky“ und einer Vielzahl von Wicklungsabschnitten, die in Umfangsrichtung um das Rückeisen herum beabstandet sind. Jeder Wicklungsabschnitt besteht aus einem Leiter, der schraubenförmig um das hintere Eisen gewickelt ist, wobei jede Spule an die nächste angrenzt und in einer radialen Ebene endet.The U.S. 2005/0073210 A1 discloses a permanent magnet motor having a stator back iron in the shape of a "slinky" and a plurality of winding sections spaced circumferentially around the back iron. Each winding section consists of a conductor wrapped helically around the rear iron, with each coil adjacent to the next and terminating in a radial plane.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Rotor, insbesondere für eine elektrische Rotationsmaschine, ein Verfahren zur Herstellung des Rotors sowie eine elektrische Rotationsmaschine mit dem Rotor bereitzustellen, die in kostengünstiger Herstellung einen Rotor gewünschter Leistung mit niedrigen Materialkosten realisieren.Proceeding from this, the object of the present invention is to provide a rotor, in particular for an electric rotary machine, a method for producing the rotor and an electric rotary machine with the rotor, which realize a rotor of the desired performance with low material costs in a cost-effective manner.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Rotor nach Anspruch 1, ein Verfahren zur Herstellung des Rotors nach Anspruch 8 und eine elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Rotors sind in den Unteransprüchen 2-7 aufgezeigt. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 9 bis 11 aufgezeigt.According to the invention, the object is achieved by a rotor according to claim 1, a method for producing the rotor according to claim 8 and an electric rotary machine according to claim 12. Advantageous embodiments of the rotor are shown in subclaims 2-7. Advantageous embodiments of the method are shown in dependent claims 9 to 11.

Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausführungsformen in den abhängigen Ansprüchen dargestellt sind. Die Merkmale der Ansprüche können in jeder technisch sinnvollen Weise kombiniert werden, wozu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung herangezogen werden können, ebenso wie Merkmale aus den Figuren, die ergänzende Ausführungsformen der Erfindung umfassen.The features according to the invention result from the independent claims, for which advantageous embodiments are presented in the dependent claims. The features of the claims can be combined in any technically meaningful way, for which the explanations from the following description can also be used, as can features from the figures, which comprise supplementary embodiments of the invention.

Die Begriffe „radial“, „tangential“ und „axial“ im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf die Drehachse des Rotors.The terms "radial", "tangential" and "axial" in the context of the present invention refer to the axis of rotation of the rotor.

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine, umfassend einen Rotorkern, wobei der Rotorkern in Montageposition des Rotors an einem Stator der elektrischen Rotationsmaschine eine einem Luftspalt zwischen Rotor und Stator zugewandte Begrenzungsseite aufweist. Der Rotorkern weist mindestens einen Jochkern und einen Bandagekern auf, wobei der Bandagekern die Begrenzungsseite ausbildet und der Jochkern eine Drehmomentübertragungseinrichtung zur Einleitung oder Ausleitung eines Drehmoments in bzw. aus dem Rotor aufweist. Der Jochkern ist zwischen der Drehmomentübertragungseinrichtung und dem Bandagekern an einer der Begrenzungsseite gegenüberliegenden Anschlussseite des Bandagekerns angeordnet.The invention relates to a rotor for an electrical rotary machine, comprising a rotor core, the rotor core having a boundary side facing an air gap between the rotor and stator when the rotor is in the assembly position on a stator of the electrical rotary machine. The rotor core has at least one yoke core and one bandage core, with the bandage core forming the boundary side and the yoke core forming one Has torque transmission device for introducing or dissipating a torque in or out of the rotor. The yoke core is arranged between the torque transmission device and the bandage core on a connection side of the bandage core opposite the boundary side.

Wenigstens einer der beiden Kerne des Rotorkerns kann dabei aus einem weichmagnetischen Material hergestellt sein.At least one of the two cores of the rotor core can be made of a soft magnetic material.

Die Begrenzungsseite kann dabei gegebenenfalls den Luftspalt begrenzen.In this case, the delimiting side can delimit the air gap, if necessary.

Die Drehmomentübertragungseinrichtung kann auch dazu eingerichtet sein, eine Lagereinrichtung auszubilden, mit der der Jochkern und somit der Rotor drehbeweglich gelagert ist. Bei einer Innenläufermaschine kann die Drehmomentübertragungseinrichtung beispielsweise ein Rotorträger sein.The torque transmission device can also be set up to form a bearing device with which the yoke core and thus the rotor is mounted in a rotatably movable manner. In the case of an internal rotor machine, the torque transmission device can be a rotor carrier, for example.

Dass der Jochkern ist zwischen der Drehmomentübertragungseinrichtung und dem Bandagekern an einer der Begrenzungsseite gegenüberliegenden Anschlussseite des Bandagekerns angeordnet ist bedeutet, bedeutet die Anordnung entlang eines Drehmoment-Übertragungspfades zwischen dem Luftspalt, in dem ein Drehmoment zwischen Stator und Rotor übertragen wird, und der Drehmomentübertragungseinrichtung, die Drehmoment an oder vom einer angeschlossenen An- oder Abtriebseinheit überträgt.The fact that the yoke core is arranged between the torque transmission device and the bandage core on a connection side of the bandage core opposite the boundary side means the arrangement along a torque transmission path between the air gap, in which a torque is transmitted between the stator and rotor, and the torque transmission device, which Transmits torque to or from a connected input or output unit.

Unabhängig davon, ob der erfindungsgemäße Rotor eine Innenläufermaschine, eine Außenläufermaschine oder eine Axialflussmaschine ist, ist die Ausrichtung von Bandagekern und Jochkern entlang der Magnetflussrichtung des betreffenden Rotors. Die Drehmomentübertragungseinrichtung kann auch dazu eingerichtet sein, eine Lagereinrichtung auszubilden, mit der der Jochkern und somit der Rotor drehbeweglich gelagert ist.Irrespective of whether the rotor according to the invention is an internal rotor machine, an external rotor machine or an axial flux machine, the bandage core and yoke core are aligned along the magnetic flux direction of the relevant rotor. The torque transmission device can also be set up to form a bearing device with which the yoke core and thus the rotor is mounted in a rotatably movable manner.

Im Fall einer als Innenläufer ausgestalteten Radialflussmaschine kann der Rotorkern mindestens einen radial inneren Jochkern und ein radial äußeren Bandagekern aufweisen, wobei der mindestens eine radial innere Jochkern im vom radial äußeren Bandagekern radial umschlossenen Raum zumindest bereichsweise angeordnet ist. Der weichmagnetische Rotorkern umfasst zwei Teile. Ein erster Rotorteil des Rotorkerns ist ein radial innerer Jochkern, der ein radial inneres Teil des Rotorkerns darstellt, und ein zweiter Rotorteil des Rotorkerns ist ein radial äußerer Bandagekern, der ein radial äußeres Teil des Rotorkerns darstellt. Dabei ist der radial innere Jochkern im vom radial äußeren Bandagekern radial umschlossenen Raum zumindest bereichsweise angeordnet.In the case of a radial flux machine designed as an internal rotor, the rotor core can have at least one radially inner yoke core and one radially outer bandage core, the at least one radially inner yoke core being arranged at least in regions in the space radially enclosed by the radially outer bandage core. The soft magnetic rotor core consists of two parts. A first rotor part of the rotor core is a radially inner yoke core constituting a radially inner part of the rotor core, and a second rotor part of the rotor core is a radially outer bandage core constituting a radially outer part of the rotor core. The radially inner yoke core is arranged at least in regions in the space radially enclosed by the radially outer bandage core.

Insbesondere bei dem Rotor mit eingebetteten Permanentmagneten ist der erste Teil des Rotorkerns, der sich radial überwiegend innerhalb der Permanentmagnete befindet, der Jochkern. Der Teil des Rotorkerns, der sich zwischen den Permanentmagneten und der Luftspaltfläche befindet, ist als ein einteiliger, laminierter Kernring, nämlich als sogenannter Bandagekern, ausgebildet. Der Bandagekern kann einen geschlossenen Ring um den Jochkern bilden, um Fliehkräfte aufzunehmen. Der Bandagekern kann aus einem aufgewendelten Blechband gebildet sein. Beide geblechte Kernringe, der Bandagekern und der Jochkern, sind vorteilhaft im Slinky-Verfahren mit besonders geringem Verschnitt hergestellt. Dies hat den Vorteil, dass eine Reduktion des Verschnittanteils beim Stanzen, insbesondere bei hochpoligen Rotoren, ermöglicht wird. Insbesondere ist das Slinky-Verfahren bei dem zweiteiligen Rotorkern gut einsetzbar zur produktiven und kostengünstigen Herstellung der einzelnen Teile, beziehungsweise des Jochkerns und des Bandagekerns.Particularly in the case of the rotor with embedded permanent magnets, the first part of the rotor core, which is predominantly located radially inside the permanent magnets, is the yoke core. The part of the rotor core that is located between the permanent magnets and the air gap surface is designed as a one-piece, laminated core ring, namely as a so-called bandage core. The bandage core can form a closed ring around the yoke core in order to absorb centrifugal forces. The bandage core can be formed from a coiled sheet metal strip. Both laminated core rings, the bandage core and the yoke core, are advantageously manufactured using the slinky process with particularly little waste. This has the advantage that a reduction in the proportion of waste during stamping, in particular in the case of rotors with a large number of poles, is made possible. In particular, the slinky method can be used well in the two-part rotor core for the productive and cost-effective manufacture of the individual parts, or the yoke core and the bandage core.

Da der radial äußere Bandagekern einer höheren Fliehkraftbelastung als der radiale innere Jochkern ausgesetzt ist, können die beiden Rotorteile vorteilhaft und kostengünstig aus unterschiedlichen Materialien gefertigt werden. Der radiale innere Jochkern kann aus einem kostengünstigen ferromagnetischen Blechband hergestellt werden, wobei der radial äußere Bandagekern bevorzugt aus einem hochfesten ferromagnetischen Blechband hergestellt wird.Since the radially outer bandage core is subjected to a higher centrifugal force load than the radially inner yoke core, the two rotor parts can advantageously and cost-effectively be manufactured from different materials. The radially inner yoke core can be made from an inexpensive ferromagnetic sheet metal strip, with the radially outer bandage core preferably being made from a high-strength ferromagnetic sheet metal strip.

Der Jochkern wird vorzugsweise unabhängig vom Bandagekern aus einer kostengünstigeren Elektroblechsorte hergestellt. Der Jochkern kann sich auch in der Blechdicke vom Bandagekern unterscheiden und ist vorzugsweise aus dickeren Elektroblechen gefertigt, z.B. 0,5 mm statt 0,35 mm. Da die magnetische Flussdichte im Jochkern relativ gering ist, kann der Jochkern besonders wirtschaftlich aus einem kostengünstigen, niedrig legierten und dickeren Elektroband hergestellt werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Rotors ist der Jochkern einstückig ausgebildet oder in Umfangsrichtung segmentiert aus mindestens zwei Jochkernteilen ausgebildet.The yoke core is preferably made independently of the bandage core from a less expensive type of electrical steel. The sheet metal thickness of the yoke core can also differ from the bandage core and is preferably made of thicker electrical sheets, e.g. 0.5 mm instead of 0.35 mm. Since the magnetic flux density in the yoke core is relatively low, the yoke core can be manufactured particularly economically from a cheap, low-alloy and thicker electrical steel. According to a further embodiment of the rotor, the yoke core is designed in one piece or is segmented in the circumferential direction from at least two yoke core parts.

Im Fall einer Innenläufermaschine ist der radial innere Jochkern einstückig ausgebildet oder in Umfangsrichtung segmentiert aus mindestens zwei radial inneren Jochkernteilen ausgebildet.In the case of an internal rotor machine, the radially inner yoke core is designed in one piece or is segmented in the circumferential direction from at least two radially inner yoke core parts.

Der Jochkern ist so ausgebildet, dass er den Magnetkreis der Radialflussmaschine auf der dem Luftspalt abgewandten Seite in Umfangsrichtung schließt.The yoke core is designed in such a way that it closes the magnetic circuit of the radial flux machine in the circumferential direction on the side facing away from the air gap.

Vorteilhafterweise kann der Jochkern durch axiale Einstückfertigung als Pulverpressteil oder durch Strangpressen oder als Stranggussteil kostengünstig hergestellt werden. Der Jochkern kann auch kostengünstig durch Biege- oder Slinky-Verfahren hergestellt werden.Advantageously, the yoke core by axial one-piece production as a powder molding or can be produced inexpensively by extrusion or as a continuously cast part. The yoke core can also be manufactured inexpensively by bending or slinky processes.

Der Jochkern kann auch aus mehreren radial inneren Jochkernteilen zusammengesetzt sein. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Rotor zusammen mit dem Rotorträger und der Welle einen Vollzylinder bildet und eine geringere Polzahl aufweist. In diesem Fall sind die Jochkernteile durch konventionelle Stanzverfahren besonders abfallarm herzustellen und werden bereits vor dem Anbringen der Permanentmagnete auf einem nicht-ferromagnetischen Rotorträger oder Adapterring befestigt. Dabei kann vorteilhaft eine formschlüssige Verbindung eingesetzt sein, wobei der Rotorträger vorzugsweise als endkonturnahes Formteil durch Strangpressen oder Fließpressen hergestellt wird. Rotorträger aus einem Leichtmetall, z.B. einer Aluminiumlegierung, verbessern die thermische Anbindung an eine kühlere Welle, erhöhen die Wärmekapazität, reduzieren das Rotorgewicht und haben im Vergleich zu Elektroblech geringere Materialkosten pro Volumen. Der Rotorträger kann dabei als Drehmomentübertragungseinrichtung dienen.The yoke core can also be composed of several radially inner yoke core parts. This is particularly advantageous when the rotor forms a full cylinder together with the rotor carrier and the shaft and has a lower number of poles. In this case, the yoke core parts can be produced with particularly little waste using conventional stamping processes and are fastened to a non-ferromagnetic rotor carrier or adapter ring before the permanent magnets are attached. In this case, a form-fitting connection can advantageously be used, with the rotor carrier preferably being produced as a near-net-shape molded part by extrusion or impact extrusion. Rotor carriers made of a light metal, e.g. an aluminum alloy, improve the thermal connection to a cooler shaft, increase the heat capacity, reduce the rotor weight and have lower material costs per volume compared to electrical steel. The rotor carrier can serve as a torque transmission device.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Rotors ist es vorgesehen, dass der Rotor mehrere Permanentmagnete zur Erzeugung eines mehrpoligen Erregermagnetfeldes umfasst, die in Aufnahmeräumen, die zumindest teilweise durch den Jochkern und den Bandagekern gebildet sind, im Rotorkörper angeordnet sind. Dabei weist der Bandagekern mehrere Sammlerbereiche auf, die zum Sammeln und Führen des Magnetflusses in Richtung auf die Begrenzungsseite ausgebildet sind, und die durch Haltestege miteinander verbunden sind, wobei die Sammlerbereiche Polbereiche mit entlang der Umfangsrichtung abwechselnder Polarität bilden.According to a further embodiment of the rotor, it is provided that the rotor comprises a plurality of permanent magnets for generating a multi-pole exciter magnetic field, which are arranged in the rotor body in receiving spaces which are at least partially formed by the yoke core and the bandage core. The bandage core has a number of collector areas which are designed to collect and guide the magnetic flux in the direction of the boundary side and which are connected to one another by holding webs, the collector areas forming pole areas with alternating polarity along the circumferential direction.

Im Fall einer Radialflussmaschine ist eine Erstreckung der jeweiligen Haltestege entlang der tangentialen Richtung größer als entlang der radialen Richtung.In the case of a radial flux machine, the extension of the respective holding webs along the tangential direction is greater than along the radial direction.

Wenn die Radialflussmaschine als eine Innenläufermaschine ausgebildet ist, dann kann der Bandagekern mehrere Sammlerbereiche aufweisen, die zum Sammeln und Führen des Magnetflusses in Richtung nach radial außen zu einer Rotormantelfläche ausgebildet sind, und die durch Haltestege in Umfangsrichtung miteinander verbunden sind, wobei die Sammlerbereiche Polbereiche mit entlang der Umfangsrichtung abwechselnder Polarität bilden.If the radial flux machine is designed as an internal rotor machine, then the bandage core can have a plurality of collector areas, which are designed to collect and guide the magnetic flux in a radially outward direction to a rotor jacket surface, and which are connected to one another in the circumferential direction by holding webs, the collector areas having pole areas with along the circumferential direction of alternating polarity.

Weiterhin kann der Rotor derart ausgestaltet sein, dass einer der beiden Kerne Bandagekern und Jochkern in einem vom jeweils anderen Kern radial umschlossenen Raum zumindest bereichsweise angeordnet ist.Furthermore, the rotor can be designed in such a way that one of the two cores, bandage core and yoke core, is arranged at least in regions in a space that is radially enclosed by the respective other core.

Entsprechend verläuft in dieser Ausgestaltung die Magnetflussrichtung radial, so dass eine Radialflussmaschine ausgebildet ist.Correspondingly, in this embodiment, the magnetic flux direction runs radially, so that a radial flux machine is formed.

Für die Ausbildung einer Radialflussmaschine als Innenläufermaschine ist vorgesehen, dass der Jochkern radial innerhalb des Bandagekerns angeordnet ist. Für die Ausbildung einer Radialflussmaschine als Aussenläufermaschine ist vorgesehen, dass der Bandagekern radial innerhalb des Jochkerns angeordnet ist. For the design of a radial flow machine as an internal rotor machine, it is provided that the yoke core is arranged radially inside the bandage core. For the design of a radial flow machine as an external rotor machine, it is provided that the bandage core is arranged radially inside the yoke core.

Dabei kann der Bandagekern einstückig als geschlossener Ring ausgebildet sein und der Bandagekern und der Jochkern mittels thermischen Aufschrumpfens miteinander kraftschlüssig verbunden sein.The bandage core can be designed in one piece as a closed ring and the bandage core and the yoke core can be connected to one another in a non-positive manner by means of thermal shrinking.

Wenn der Rotor für eine Innenläufermaschine konzipiert ist, dann ist der Bandagekern auf den Jochkern aufgeschrumpft. Wenn der Rotor für eine Außenläufermaschine konzipiert ist, dann ist der Jochkern auf den Bandagekern aufgeschrumpft.If the rotor is designed for an internal rotor machine, then the bandage core is shrunk onto the yoke core. If the rotor is designed for an external rotor machine, then the yoke core is shrunk onto the bandage core.

Im Wesentlichen wird dazu der äußere Kern erhitzt, so dass die Temperaturdifferenz zwischen den Kernen etwa 100 °C bis 150 °C beträgt. Ist die Temperaturdifferenz erreicht, wird die Erwärmung des äußeren Kerns gestoppt und anschließend der andere Kern koaxial in den vom äußeren Kern umschlossenen Raum eingeführt, so dass der radial innere Kern und der radial äußere Kern koaxial ausgerichtet sind. Der erwärmte radial äußere Kern wird abgekühlt, so dass er radial schrumpft und so einen Reibschluss zwischen dem radial äußeren Kern und dem radial inneren Kern ausbildet.Essentially, the outer core is heated so that the temperature difference between the cores is around 100 °C to 150 °C. When the temperature difference is reached, the heating of the outer core is stopped and then the other core is introduced coaxially into the space enclosed by the outer core, so that the radially inner core and the radially outer core are aligned coaxially. The heated radially outer core is cooled so that it shrinks radially and thus forms a friction fit between the radially outer core and the radially inner core.

Bei einer Radialflussmaschine erstrecken sich die Aufnahmeräume vorteilhafterweise mit den jeweiligen Permanentmagneten der Rotorpole in Umfangsrichtung an beiden Polrändern nahe der Luftspaltfläche zum Stator hin und bilden so jeweils einen relativ dünnen Haltesteg in der Pollücke in radialer Richtung, der radial dicke Sammlerbereiche des Bandagekerns tangential miteinander verbindet. Die Haltestege sind somit Verbindungsstege zu den Sammlerbereichen, beziehungsweise den Polbereichen, des Bandagekerns, wobei der magnetische Fluss von den Permanentmagneten zum Luftspalt in den Polbereichen hin konzentriert, beziehungsweise verdichtet wird. Die tangentiale Länge der Verbindungsstege ist ein Vielfaches ihrer radialen Dicke, und der Streufluss zwischen den Polflächen ist durch Maximierung des Verhältnisses Länge zu Dicke minimiert. Vorteilhafterweise können die Haltestege, beziehungsweise die Verbindungsstege, tangential am Außenumfang des Rotors ausgerichtet sein. Dadurch können die Verbindungsstege die bei hohen Drehzahlen wirkenden Fliehkräfte am besten über eine Biegung aufnehmen.In a radial flux machine, the receiving spaces advantageously extend with the respective permanent magnets of the rotor poles in the circumferential direction on both pole edges near the air gap area towards the stator and thus form a relatively thin holding web in the pole gap in the radial direction, which tangentially connects the radially thick collector areas of the bandage core to one another. The retaining webs are thus connecting webs to the collector areas or the pole areas of the bandage core, with the magnetic flux from the permanent magnets being concentrated or compressed towards the air gap in the pole areas. The tangential length of the tie bars is a multiple of their radial thickness and leakage flux between the pole faces is minimized by maximizing the length to thickness ratio. The holding webs, or the connecting webs, can advantageously be aligned tangentially on the outer circumference of the rotor. As a result, the connecting webs can best absorb the centrifugal forces acting at high speeds via a bend.

In einer anderen Ausführungsform der Radialflussmaschine sind die Haltestege, beziehungsweise die Verbindungsstege, in ihrer Längsrichtung mit einer radialen Komponente ausgebildet, wobei die Verbindungsstege in ihrer Mitte, d.h. in der Mitte der Pollücke, einen kleineren Außenradius haben als an ihren tangentialen Enden. In dieser Ausführungsform weist der Rotorumfang eine wellenförmige Kontur auf, wobei die Anzahl der Wellen der Anzahl der Magnetpole entspricht.In another embodiment of the radial flux machine, the holding webs or the connecting webs are designed with a radial component in their longitudinal direction, the connecting webs having a smaller outer radius in their middle, i.e. in the middle of the pole gap, than at their tangential ends. In this embodiment, the rotor periphery has a wavy contour, with the number of waves corresponding to the number of magnetic poles.

Es kann vorgesehen sein, dass zumindest einer der Haltestege einen Zapfenbereich aufweist, der in der umfänglichen Mitte des Haltestegs ausgebildet ist und der sich radial erstreckt, wobei eine radiale Erstreckung des Zapfenbereiches größer ist als seine tangentiale Erstreckung, und der Zapfenbereich mit dem Jochkern verbunden ist. Jeder Zapfenbereich realisiert eine vergrößerte Oberfläche für eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Bandagekern und dem Rotorkern.It can be provided that at least one of the holding webs has a spigot area which is formed in the circumferential center of the holding rib and which extends radially, with a radial extension of the peg area being greater than its tangential extension, and the peg area being connected to the yoke core . Each trunnion area provides an increased surface area for a bonded connection between the bandage core and the rotor core.

Bei einer Innenläufermaschine ist somit in dieser Ausführungsform vorgesehen, dass zumindest einer der Haltestege einen Zapfenbereich aufweist, der in der umfänglichen Mitte des Haltestegs ausgebildet ist und radial nach innen ragt, wobei eine radiale Erstreckung des Zapfenbereiches größer ist als seine tangentiale Erstreckung, und der Zapfenbereich mit dem radial inneren Jochkern verbunden ist. Jeder Zapfenbereich realisiert eine vergrößerte Oberfläche für eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem radial äußeren Bandagekern und dem radial inneren Rotorkern.In the case of an internal rotor machine, this embodiment therefore provides that at least one of the holding webs has a spigot area, which is formed in the circumferential center of the holding web and protrudes radially inward, with a radial extension of the peg area being greater than its tangential extension, and the peg area is connected to the radially inner yoke core. Each journal area provides an increased surface area for a material connection between the radially outer bandage core and the radially inner rotor core.

Der jeweilige Zapfenbereich kann eine konische Querschnittsform haben, wobei seine Breite mit abnehmendem Radius abnimmt. Dadurch ist die Kontaktfläche zum Jochkern deutlich größer als die Breite des jeweiligen Zapfenbereichs, was bedeutet, dass die stoffschlüssige Verbindung mehr Radialkraft aufnehmen kann als der Zapfenbereich selbst. Die Gestaltung des Bandagekerns mit den Zapfenbereichen kann viele Freiheitsgrade erlauben, die Rotoraußengeometrie für ein günstiges Betriebsverhalten der elektrischen Maschine anzupassen, indem die Aussparung im Pollückenbereich realisiert wird und über die Größe des Zapfenbereichs das ferromagnetische Volumen im Bereich des Polspalts und damit das Reluktanzverhalten beeinflusst wird. Das Verhältnis von Höhe zu Breite der Zapfenfläche kann auch zur Beeinflussung des Streuflussanteils genutzt werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Rotors einer Radialflussmaschine ist vorgesehen, dass der Jochkern und/oder der Bandagekern jeweils zumindest eine Aussparung als Montagehilfe zur Aufnahme eines Montagewerkzeugs aufweisen, die sich entlang der axialen Richtung erstreckt. Insbesondere kann die Aussparung axial durchgehend ausgebildet sein. Dabei kann sich die Aussparung durch mehrere Blechelemente erstrecken. Aussparungen für Positionierstifte eines Montagewerkzeugs sind besonders für den radial äußere Bandagekern sehr vorteilhaft, da dieser für die Reduktion von unerwünschtem Streufluss mit dünnen Haltestegen filigran ausgeführt wird und daher schwieriger in einer exakt runden Form gehalten werden kann. Weiter senken die Aussparungen das Gewicht, was beim radial äußeren Bandagekern hinsichtlich Fliehkraftreduktion wichtiger ist als beim Jochkern. Im Jochkern befinden sich Aussparungen, die eine Gewichtsreduzierung ermöglichen, was auch für den gesamten Rotorkern von Vorteil ist.The respective pin area can have a conical cross-sectional shape, with its width decreasing as the radius decreases. As a result, the contact surface to the yoke core is significantly larger than the width of the respective journal area, which means that the material connection can absorb more radial force than the journal area itself. The design of the bandage core with the journal areas can allow many degrees of freedom, the rotor outer geometry for a favorable operating behavior of the adapt electrical machine by the recess in the pole gap area is realized and the size of the pin area, the ferromagnetic volume in the pole gap and thus the reluctance behavior is influenced. The ratio of height to width of the trunnion area can also be used to influence the proportion of leakage flux. According to a further embodiment of the rotor of a radial flow machine, it is provided that the yoke core and/or the bandage core each have at least one recess as an assembly aid for receiving an assembly tool, which extends along the axial direction. In particular, the recess can be designed to be axially continuous. The recess can extend through several sheet metal elements. Recesses for positioning pins of an assembly tool are particularly advantageous for the radially outer core of the bandage, since this core is designed with thin holding webs to reduce unwanted stray flux and is therefore more difficult to keep in an exactly round shape. The recesses also reduce the weight, which is more important in the case of the radially outer bandage core in terms of centrifugal force reduction than in the case of the yoke core. There are recesses in the yoke core that allow weight reduction, which is also beneficial for the entire rotor core.

Die Aussparungen verringern auch das Gewicht und damit die Fliehkraft und das Massenträgheitsmoment des Rotors und ermöglichen zudem das schnelle Ein- und Ausfließen des Imprägnierharzes beim Tauchrollieren. Im späteren Betrieb dienen die Aussparungen dazu, den Druck im Rotorraum zwischen den Luftvolumen an den beiden Hohlräumen axial rechts und links des Rotors auszugleichen. Derart können Druckunterschiede, die durch unterschiedliche Temperaturen entstehen und bei eng gestalteten Statoren und Rotoren durch den Luftspalt ausgeglichen müssen, was insbesondere bei Ölnebelkühlung zu erhöhten Schleppverlusten im Luftspalt führt, ausgeglichen werden.The recesses also reduce the weight and thus the centrifugal force and the mass moment of inertia of the rotor and also allow the impregnating resin to flow in and out quickly during dip rolling. During later operation, the recesses serve to equalize the pressure in the rotor space between the air volumes in the two cavities axially to the right and left of the rotor. In this way, pressure differences that arise as a result of different temperatures and that have to be compensated for by the air gap in the case of narrowly designed stators and rotors, which leads to increased drag losses in the air gap, particularly in the case of oil mist cooling, can be compensated for.

Weitere Vorteile des zweiteiligen Rotorkerns sind die einfache, schnelle und präzise Montage der Permanentmagnete bei deutlich reduziertem Beschädigungsrisiko, die Senkung der Magnetkosten durch Minimierung der Sekundärspalte in den Magnettaschen und die Senkung der Magnetkosten durch Minimierung des Streuflusses in besonders langen und dünnen Haltestegen, beziehungsweise Verbindungsstegen.Other advantages of the two-part rotor core are the simple, fast and precise assembly of the permanent magnets with a significantly reduced risk of damage, the reduction in magnet costs by minimizing the secondary gaps in the magnet pockets and the reduction in magnet costs by minimizing the leakage flux in particularly long and thin holding webs or connecting webs.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung des Rotors vorgeschlagen, bei dem zur Ausbildung des Rotorkerns ein Bandagekern und mindestens ein Jochkern zur Verfügung gestellt werden.According to a further aspect of the invention, a method for producing the rotor is proposed, in which a bandage core and at least one yoke core are provided for forming the rotor core.

Es ist vorgesehen, dass der Jochkern eine Drehmomentübertragungseinrichtung zur Einleitung oder Ausleitung eines Drehmoments in bzw. aus dem Rotor aufweist. Der Bandagekern sowie der Jochkern werden derart in Bezug zueinander positioniert und fixiert, dass der Bandagekern des Rotorkerns in Montageposition des Rotors an einem Stator der elektrischen Rotationsmaschine eine einem Luftspalt zwischen Rotor und Stator zugewandte Begrenzungsseite ausbildet und der Jochkern zwischen der Drehmomentübertragungseinrichtung und dem Bandagekern an einer der Begrenzungsseite gegenüberliegenden Anschlussseite des Bandagekerns angeordnet ist.Provision is made for the yoke core to have a torque transmission device for introducing or discharging a torque into or out of the rotor. The bandage core and the yoke core are positioned and fixed in relation to one another in such a way that the bandage core of the rotor core forms a boundary side facing an air gap between the rotor and stator when the rotor is in the assembly position on a stator of the rotary electric machine, and the yoke core forms between the torque transmission device and the bandage core is arranged on a connection side of the bandage core opposite the boundary side.

Bei der Herstellung eines spiralförmig erzeugten Bandagekerns, bei dem die Biegung über die Hochkante der Verbindungsstege erfolgt, können anstelle von Stempeln und Matrizen vorteilhaft Stanzrollen eingesetzt werden. Durch die Drehbewegung der Stanzhülsen anstelle der Hubbewegung erfolgt die Herstellung der abgelängten Elektrobänder in einer kontinuierlichen Folge schneller und produktiver sowie mit geringerem Anlagenverschleiß. Die tangentiale Schneidenlänge bzw. der Kernumfang kann sehr genau eingehalten werden und die Rundheit kann vorteilhaft durch Richtwerkzeuge mit Hilfe von Magnetkreisen sichergestellt werden.In the production of a bandage core produced in a spiral shape, in which the bending takes place over the high edge of the connecting webs, punching rollers can advantageously be used instead of punches and dies. The rotating movement of the punching sleeves instead of the lifting movement means that the electrical strips cut to length are produced in a continuous sequence faster and more productively and with less plant wear. The tangential cutting edge length or the core circumference can be maintained very precisely and the roundness can advantageously be ensured by straightening tools with the help of magnetic circuits.

Die Magnetfeldschwankungen im Jochkern sind gering und es kann besonders kostengünstiges weichmagnetisches Material verwendet werden. Für ringförmige einteilige Jochkerne wird vorzugsweise auch das Slinky-Verfahren eingesetzt. Bei weniger anspruchsvollen Anwendungen kann auf die Beblechung des Jochkerns ganz verzichtet und die Jochkerne z.B. im Strangguss oder durch Strangpressen einer Eisen-Silizium-Legierung hergestellt werden. Eine weitere Alternative für segmentierte Jochkerne ist die Herstellung als Pulverpressteile.The magnetic field fluctuations in the yoke core are low and particularly inexpensive soft magnetic material can be used. The slinky method is also preferably used for ring-shaped one-piece yoke cores. For less demanding applications, the yoke core does not need to be laminated at all and the yoke cores can be manufactured, e.g. by continuous casting or by extrusion of an iron-silicon alloy. Another alternative for segmented yoke cores is production as powder pressed parts.

Dabei können der Bandagekern und der Jochkern derart angeordnet werden, dass sie einander zumindest bereichsweise radial überdecken.The bandage core and the yoke core can be arranged in such a way that they radially overlap one another at least in certain areas.

Für einen Rotor einer Innenläufermaschine ist vorgesehen, dass der der Bandagekern radial außen auf den Jochkern montiert wird.For a rotor of an internal rotor machine, provision is made for the bandage core to be mounted radially on the outside on the yoke core.

Für einen Rotor einer Aussenläufermaschine ist vorgesehen, dass der der Jochkern radial außen auf den Bandagekern montiert wird.For a rotor of an external rotor machine, it is provided that the yoke core is mounted radially on the outside of the bandage core.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Rotors einer Radialflussmaschine mit Innenläufer ist vorgesehen, dass ein Erwärmen des radial äußeren Kerns auf eine vorbestimmte Temperatur erfolgt, wobei das Aufwärmwerkzeug induktiv Wärme im radial äußeren Kern und gleichzeitig eine radial nach außen wirkende Kraft auf den radial äußeren Kern erzeugt. Diese Erwärmung des radial äußeren Kerns erfolgt induktiv durch das Aufwärmwerkzeug, das auch als ein Positionier- und Zugwerkzeug ausgebildet ist. Dabei erzeugt das Positionierwerkzeug mit einer bestromten Spulenanordnung nicht nur Magnetfelder im radial äußeren Kern, die über induzierte Wirbelströme im Bandagekern Wärme erzeugen, sondern das Werkzeug nutzt die Magnetfelder auch, um den radial äußeren Kern rund auszurichten, wobei die Magnetfelder eine radiale Zugkraft auf den radial äußeren Kern ausüben und diese Zugkraft den radial äußeren Kern zusätzlich zur Erwärmung radial ausdehnt. Indem ein Teil des benötigten radialen Hubs beim Aufschrumpfen durch die magnetische Radialkraft erzeugt wird, kann Aufheizenergie und -zeit gespart werden. Auch der Aufschrumpfvorgang wird beschleunigt, indem der Gleichstrom, der die radiale Zugkraft erzeugt, ausgeschaltet wird, wenn die axiale Positionierung der beiden Kerne erreicht ist. Entfällt die radiale Zugkraft, federt der radial äußere Kern elastisch nach innen und legt sich schneller an den kühleren radial inneren Kern an. Der Abkühlvorgang des radial äußeren Kerns wird dadurch wesentlich beschleunigt, was die Taktzeit der Aufschrumpfstation in der Montagelinie wesentlich senkt.According to one embodiment of the method for manufacturing a rotor of a radial flux machine with an internal rotor, the radially outer core is heated to a predetermined temperature, the heating tool inductively generating heat in the radially outer core and at the same time exerting a radially outward-acting force on the radially outer core core generated. The radially outer core is heated inductively by the heating tool, which is also designed as a positioning and pulling tool. The positioning tool with an energized coil arrangement not only generates magnetic fields in the radially outer core, which generate heat via induced eddy currents in the bandage core, but the tool also uses the magnetic fields to align the radially outer core in a round manner, with the magnetic fields exerting a radial tensile force on the radial exercise outer core and this tensile force expands the radially outer core in addition to heating radially. Since part of the required radial stroke during shrinking is generated by the radial magnetic force, heating energy and time can be saved. The shrinking process is also accelerated by switching off the direct current that generates the radial tensile force when axial positioning of the two cores is achieved. If there is no radial tensile force, the radially outer core springs elastically inwards and contacts the cooler radially inner core more quickly. This significantly accelerates the cooling process of the radially outer core, which significantly reduces the cycle time of the shrinking station in the assembly line.

Auf diesen Schritt folgen weitere Schritte, in denen der radial innere Kern und der erwärmte radial äußere Kern zueinander koaxial ausgerichtet werden, und der radial äußere Kern nach dem Beendigen der radialen Zugkraft abgekühlt wird, so dass zwischen dem radial äußeren Kern und dem radial inneren Kern eine kraftschlüssige Verbindung ausgebildet wird.This step is followed by further steps in which the radially inner core and the heated radially outer core are coaxially aligned with one another, and the radially outer core is cooled after cessation of the radial pulling force so that between the radially outer core and the radially inner core a non-positive connection is formed.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Rotors einer Radialflussmaschine ist vorgesehen, dass bei dem Verfahren mehrere Permanentmagnete zur Erzeugung eines jeweiligen Magnetfeldes zur Verfügung gestellt werden, eine mehrpolige Vormagnetisierung einer Seite eines jeweiligen Permanentmagneten durchgeführt wird, und die Permanentmagnete von einem Montage- und Positionierwerkzeug auf radialen GrenzflächenFlächen des Jochkerns derart angeordnet werden, dass die mehrpolig vormagnetisierten Seiten der Permanentmagneten dem Jochkern zugewandt ist, wobei die Permanentmagneten mittels einer jeweiligen durch die Vormagnetisierung realisierten magnetischen Haftkraft gehalten werden. Für die Herstellung eines Rotors einer Innenläufermaschine ist eine Grenzfläche eine radial äußere Fläche.According to a further embodiment of the method for producing a rotor of a radial flux machine, it is provided that in the method several permanent magnets are provided for generating a respective magnetic field, a multi-pole pre-magnetization of one side of a respective permanent magnet is carried out, and the permanent magnets are removed from an assembly and Positioning tool are arranged on radial boundary surfaces of the yoke core such that the multi-pole pre-magnetized side of the permanent magnets faces the yoke core, the permanent magnets being held by means of a respective magnetic adhesive force realized by the pre-magnetization. For the manufacture of a rotor of an internal rotor machine, an interface is a radially outer surface.

Bei der Montage der Permanentmagnete auf die Grenzflächen des Jochkerns wird in Serienprozessen bevorzugt eine schwache einseitige Vormagnetisierung benutzt, um die Magnete lagestabil auf den Grenzflächen des Jochkerns zu positionieren. Diese einseitige mehrpolige Vormagnetisierung wird auch als Halbach-Magnetisierung bezeichnet. Dabei ist jene Seite des Permanentmagneten einseitig mehrpolig magnetisiert, die der Grenzfläche des Jochkerns zugewandt ist. Die Vormagnetisierung kann so stark sein, dass die Haftreibung andere Kräfte, z. B. die Gewichtskraft und/ oder Beschleunigungskräfte, die während des Herstellungsprozesses auf die Permanentmagnete wirken, kompensiert. Dadurch kann eine zusätzliche Fixierung, z. B. durch Klebepunkte oder Klemmvorrichtungen, entfallen.When mounting the permanent magnets on the boundary surfaces of the yoke core, a weak one-sided pre-magnetization is preferably used in series processes in order to position the magnets in a stable position on the boundary surfaces of the yoke core. This one-sided, multi-pole pre-magnetization is also referred to as Halbach magnetization. In this case, that side of the permanent magnet which faces the boundary surface of the yoke core is magnetized with multiple poles on one side. The pre-magnetization can be so strong that the static friction causes other forces, e.g. B. the weight and / or acceleration forces that act on the permanent magnets during the manufacturing process, compensated. This allows an additional fixation, e.g. B. by adhesive dots or clamping devices omitted.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine elektrische Rotationsmaschine mit einem Stator und mit einem erfindungsgemäßen Rotor.A further aspect of the present invention includes an electric rotary machine with a stator and with a rotor according to the invention.

Ist die Rotationsmaschine eine Radialflussmaschine, so befindet sich der von dem Rotor begrenzte Luftspalt radial zwischen dem Rotor und einem Stator der Rotationsmaschine.If the rotary machine is a radial flux machine, then the air gap delimited by the rotor is located radially between the rotor and a stator of the rotary machine.

Ist die Rotationsmaschine eine Axialflussmaschine, so befindet sich der von dem Rotor begrenzte Luftspalt axial zwischen dem Rotor und einem Stator der Rotationsmaschine.If the rotary machine is an axial flow machine, the air gap delimited by the rotor is located axially between the rotor and a stator of the rotary machine.

Der Lösungsansatz zur kostengünstigen Herstellung von Rotoren kann in allen elektrischen Antrieben mit Rotoren mit eingebetteten Permanentmagneten eingesetzt werden.The solution to the cost-effective manufacture of rotors can be used in all electrical drives with rotors with embedded permanent magnets.

Für einen Rotor einer Axialflussmaschine kann dieser derart ausgestaltet sein, dass der Rotorkern in Montageposition des Rotors an einem Stator der elektrischen Rotationsmaschine eine einem Luftspalt zwischen Rotor und Stator zugewandte Begrenzungsseite aufweist. Der Rotorkern weist mindestens einen Jochkern und einen diesbezüglich axial versetzen Bandagekern auf, wobei der Bandagekern die Begrenzungsseite ausbildet und der Jochkern eine Drehmomentübertragungseinrichtung zur Einleitung oder Ausleitung eines Drehmoments in bzw. aus dem Rotor aufweist. Dabei ist der Jochkern axial zwischen der Drehmomentübertragungseinrichtung und dem Bandagekern an einer der Begrenzungsseite gegenüberliegenden Anschlussseite des Bandagekerns angeordnet.For a rotor of an axial flux machine, this can be designed in such a way that the rotor core has a boundary side facing an air gap between rotor and stator when the rotor is in the assembly position on a stator of the electric rotary machine. The rotor core has at least one yoke core and a bandage core that is axially offset in relation thereto, the bandage core forming the boundary side and the yoke core having a torque transmission device for introducing or dissipating a torque into or out of the rotor. The yoke core is arranged axially between the torque transmission device and the bandage core on a connection side of the bandage core opposite the boundary side.

Der Jochkern kann dabei einstückig ausgebildet sein oder in Umfangsrichtung segmentiert aus mindestens zwei Jochkernteilen ausgebildet sein.The yoke core can be designed in one piece or segmented in the circumferential direction from at least two yoke core parts.

Der Rotor der Axialflussmaschine kann mehrere Permanentmagnete zur Erzeugung eines mehrpoligen Erregermagnetfeldes umfassen, die in Aufnahmeräumen, die zumindest teilweise durch den Jochkern und den Bandagekern gebildet sind, im Rotorkörper angeordnet sind, wobei der Bandagekern mehrere Sammlerbereiche aufweist, die zum Sammeln und Führen des Magnetflusses in Richtung auf die Begrenzungsseite nach axial außen ausgebildet sind, und die durch Haltestege miteinander verbunden sind, wobei die Sammlerbereiche Polbereiche mit entlang der Umfangsrichtung abwechselnder Polarität bilden.The rotor of the axial flux machine can include a plurality of permanent magnets for generating a multi-pole excitation magnetic field, which are arranged in the rotor body in receiving spaces which are at least partially formed by the yoke core and the bandage core, with the bandage core having a plurality of collector areas which are used for collecting and guiding the magnetic flux in Are formed axially outward towards the boundary side, and which are connected to one another by holding webs, wherein the collector areas form pole areas with alternating polarity along the circumferential direction.

Zumindest einer der Haltestege kann einen Zapfenbereich aufweisen, der in der umfänglichen Mitte des Haltestegs ausgebildet ist und sich axial erstreckt, wobei eine axiale Erstreckung des Zapfenbereiches größer ist als seine tangentiale Erstreckung, und der Zapfenbereich mit dem Jochkern verbunden ist.At least one of the tie bars may have a trunnion portion formed at the circumferential center of the tie bar and extending axially, an axial extent of the trunnion portion being larger than its tangential extent, and the trunnion portion being connected to the yoke core.

Der Jochkern und/oder der Bandagekern kann jeweils zumindest eine Aussparung als Montagehilfe zur Aufnahme eines Montagewerkzeugs aufweisen, die sich entlang der radialen Richtung erstreckt.The yoke core and/or the bandage core can each have at least one recess as an assembly aid for receiving an assembly tool, which extends along the radial direction.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors einer Axialflussmaschine kann derart ausgestaltet sein, dass zur Ausbildung des Rotorkerns ein Bandagekern und mindestens ein Jochkern zur Verfügung gestellt werden, wobei der Jochkern eine Drehmomentübertragungseinrichtung zur Einleitung oder Ausleitung eines Drehmoments in bzw. aus dem Rotor aufweist.A method for manufacturing a rotor of an axial flow machine can be designed such that a bandage core and at least one yoke core are provided to form the rotor core, the yoke core having a torque transmission device for introducing or discharging a torque into or out of the rotor.

Der Bandagekern sowie der Jochkern werden derart in Bezug zueinander positioniert und fixiert, dass der Bandagekern des Rotorkerns in Montageposition des Rotors an einem Stator der elektrischen Rotationsmaschine eine einem Luftspalt zwischen Rotor und Stator zugewandte Begrenzungsseite ausbildet und der Jochkern zwischen der Drehmomentübertragungseinrichtung und dem Bandagekern an einer der Begrenzungsseite gegenüberliegenden Anschlussseite des Bandagekerns angeordnet ist.The bandage core and the yoke core are positioned and fixed in relation to one another in such a way that the bandage core of the rotor core forms a boundary side facing an air gap between the rotor and stator when the rotor is in the assembly position on a stator of the rotary electric machine, and the yoke core forms a boundary side between the torque transmission device and the bandage core the boundary side opposite connection side of the bandage core is arranged.

Der Bandagekern und der Jochkern werden dabei derart angeordnet, dass sie axial nebeneinander angeordnet sind.The bandage core and the yoke core are arranged in such a way that they are arranged axially next to one another.

Bei dem Verfahren zur Herstellung des Rotors der Axialflussmaschine können zudem mehrere Permanentmagnete zur Erzeugung eines jeweiligen Magnetfeldes zur Verfügung gestellt werden, eine mehrpolige Vormagnetisierung einer Seite eines jeweiligen Permanentmagneten durchgeführt werden, und die Permanentmagneten von einem Montage- und Positionierwerkzeug auf axialen Grenzflächen des Jochkerns derart angeordnet werden, dass die mehrpolig vormagnetisierten Seite der Permanentmagneten dem Jochkern zugewandt ist, wobei die Permanentmagneten mittels einer jeweiligen, durch die Vormagnetisierung realisierten magnetischen Haftkraft gehalten werden.In the method for producing the rotor of the axial flux machine, a plurality of permanent magnets can also be made available for generating a respective magnetic field, a multi-pole pre-magnetization of one side of a respective permanent magnet can be carried out, and the permanent magnets can be arranged in such a way by an assembly and positioning tool on axial boundary surfaces of the yoke core be that the multi-pole pre-magnetized side of the permanent magnets faces the yoke core, the permanent magnets being held by means of a respective magnetic adhesive force realized by the pre-magnetization.

Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, die bevorzugte Ausgestaltungen eines Rotors einer Innenläufermaschine zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung ist dabei nicht auf das dargestellte Rotor-Konzept eingeschränkt. Zudem wird die Erfindung durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es ist dargestellt in

1: Ein Querschnitt durch eine Ausführungsform des Rotors mit Permanentmagneten in einer V-Anordnung;
2: Der Jochkern des Rotors aus 1;
3 Eine Anordnung der Permanentmagneten des Rotors aus 1;
4 Eine Unterbaugruppe des Rotors aus 1, umfassend den Jochkern aus 2 und die Anordnung der Permanentmagneten aus 3;
5: Der Bandagekern des Rotors aus 1;
6: Ein Querschnitt durch die Ausführungsform des Rotors aus 1, wobei der Rotorträger nicht dargestellt ist;
7: Der Sektorausschnitt aus dem Rotor aus 1, wobei der Bandagekern nicht dargestellt ist;
8: Eine weitere vergrößerte Darstellung des Sektorausschnitts aus 7, wobei hier der Bandagekern zusätzlich dargestellt ist;
9: Eine weitere vergrößerte Darstellung des Sektorausschnitts aus 8;
10: Ein Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Rotors mit Permanentmagneten in einer D-Anordnung mit Rastelementen;
11: Der Jochkern des Rotors aus 9 sowie der Rotorträger;
12: Eine Anordnung der Permanentmagneten des Rotors aus 10;
13: Eine Unterbaugruppe des Rotors aus 10, umfassend den Jochkern und den Rotorträger aus 11 und die Anordnung der Permanentmagneten aus 12;
14: Der Bandagekern des Rotors aus 10;
15: Eine Anordnung der mittleren Permanentmagneten des Rotors aus 10;
16: Eine Unterbaugruppe des Rotors aus 10, umfassend den Bandagekern aus 14 und die Anordnung der Permanentmagneten aus 15;
17: Ein Sektorausschnitt aus dem Rotor aus 1, wobei die Rastelemente nicht dargestellt sind;
18: Eine Anordnung der Rastelementen des Rotors aus 10;
19: Positionierung und Fixierung eines mittleren Permanentmagnets aus 10, 15, 16 und 17;
20: Positionierung und Fixierung der Permanentmagneten aus 10, 12, 13 und 17;
21: Eine vergrößerte Darstellung des Sektorschnitts der Ausführungsform des Rotors aus 10; und
22: Eine vergrößerte Darstellung des Sektorschnitts einer weiteren Ausführungsform des Rotors mit Permanentmagneten in einer D-Anordnung.

The invention described above is explained in detail below against the relevant technical background with reference to the accompanying drawings, which show preferred configurations of a rotor of an internal rotor machine. The invention is not limited to the rotor concept shown. In addition, the invention by the purely schematic Zeichnun are not limited in any way, it being noted that the drawings are not to scale and are not intended to define proportions. It is shown in

1 : A cross-section through an embodiment of the rotor with permanent magnets in a V-arrangement;
2 : The yoke core of the rotor off 1 ;
3 An arrangement of permanent magnets made up the rotor 1 ;
4 A subassembly of the rotor 1 , comprising the yoke core 2 and the arrangement of the permanent magnets 3 ;
5 : The bandage core of the rotor off 1 ;
6 : A cross section through the embodiment of the rotor 1 , wherein the rotor carrier is not shown;
7 : The sector cut out from the rotor 1 , wherein the bandage core is not shown;
8th : Another enlarged view of the sector section from 7 , whereby the bandage core is also shown here;
9 : Another enlarged view of the sector section from 8th ;
10 : A cross section through a further embodiment of the rotor with permanent magnets in a D-arrangement with latching elements;
11 : The yoke core of the rotor off 9 as well as the rotor arm;
12 : An arrangement of the permanent magnets of the rotor 10 ;
13 : A subassembly of the rotor 10 , comprising the yoke core and the rotor carrier 11 and the arrangement of the permanent magnets 12 ;
14 : The bandage core of the rotor off 10 ;
15 : An arrangement of the central permanent magnets of the rotor 10 ;
16 : A subassembly of the rotor 10 , comprising the bandage core 14 and the arrangement of the permanent magnets 15 ;
17 : A sector cut out from the rotor 1 , wherein the locking elements are not shown;
18 : An arrangement of the locking elements of the rotor 10 ;
19 : Positioning and fixing a middle permanent magnet off 10 , 15 , 16 and 17 ;
20 : Positioning and fixing of the permanent magnets off 10 , 12 , 13 and 17 ;
21 : An enlarged view of the sector section of the embodiment of the rotor from FIG 10 ; and
22 : An enlarged view of the sector section of another embodiment of the rotor with permanent magnets in a D-arrangement.

Gleiche Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.The same features are marked with the same reference symbols.

1 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform des Rotors 1, umfassend einen weichmagnetischen Rotorkern 2, der rotationssymmetrisch ist und zwei Rotorteile umfasst. Ein erster Rotorteil des Rotorkerns 2 ist ein radial innerer Jochkern 3, der ein radial inneres Teil des Rotorkerns 1 darstellt, und ein zweiter Rotorteil des Rotorkerns 2 ist ein radial äußerer Bandagekern 4, der ein radial äußeres Teil des Rotorkerns 1 darstellt. Dabei ist der radial innere Jochkern 3 im vom radial äußeren Bandagekern 4 radial umschlossenen Raum 5 zumindest bereichsweise angeordnet. Der radial äußere Bandagekern 4 ist einstückig als geschlossener Ring ausgebildet und mittels thermischen Aufschrumpfens mit dem radial inneren Jochkern 3 kraftschlüssig verbunden. 1 shows a cross section through an embodiment of the rotor 1, comprising a soft-magnetic rotor core 2, which is rotationally symmetrical and comprises two rotor parts. A first rotor part of the rotor core 2 is a radially inner yoke core 3 constituting a radially inner part of the rotor core 1 , and a second rotor part of the rotor core 2 is a radially outer bandage core 4 constituting a radially outer part of the rotor core 1 . The radially inner yoke core 3 is arranged at least in regions in the space 5 radially enclosed by the radially outer bandage core 4 . The radially outer bandage core 4 is designed in one piece as a closed ring and is non-positively connected to the radially inner yoke core 3 by means of thermal shrinking.

Gemäß dieser Ausführungsform des Rotors 1 umfasst der Rotor 1 mehrere Permanentmagnete 6, die in Aufnahmeräumen 7 im Rotorkern 2 angeordnet sind, wobei die Aufnahmeräume 7 teilweise durch den Jochkern 3 und den Bandagekern 4 gebildet sind. Der Rotor 1 umfasst Permanentmagneten 6 in einer V-Anordnung 8. Dieser Querschnitt entspricht einem Rotor 1 mit vierundzwanzig Polen und entsprechenden achtundvierzig Permanentmagneten 6, die in einer V-Anordnung 8 im Rotorkern 2 angeordnet sind. Mit anderen Worten bildet jede der Gruppe von zwei Permanentmagneten 6, die einer jeweiligen V-Form entsprechen, einen entsprechenden Pol in der V-Anordnung 8.According to this embodiment of the rotor 1 , the rotor 1 comprises a plurality of permanent magnets 6 which are arranged in accommodation spaces 7 in the rotor core 2 , the accommodation spaces 7 being partially formed by the yoke core 3 and the bandage core 4 . The rotor 1 comprises permanent magnets 6 in a V-arrangement 8. This cross section corresponds to a rotor 1 with twenty-four poles and corresponding forty-eight permanent magnets 6 arranged in a V-arrangement 8 in the rotor core 2. In other words, each of the group of two permanent magnets 6 corresponding to a respective V-shape forms a corresponding pole in the V-arrangement 8.

Da der radial äußere Bandagekern 4 einer höheren Fliehkraftbelastung als der radiale innere Jochkern 3 ausgesetzt ist, können die beiden Rotorteile 3 und 4 vorteilhaft und kostengünstig aus unterschiedlichen Materialien gefertigt werden. Der radiale innere Jochkern 3 kann aus einem kostengünstigen ferromagnetischen Blechband hergestellt werden, wobei der radial äußere Bandagekern 4 bevorzugt aus einem hochfesten ferromagnetischen Blechband hergestellt wird.Since the radially outer bandage core 4 is subjected to a higher centrifugal force load than the radially inner yoke core 3, the two rotor parts 3 and 4 can advantageously and cost-effectively be manufactured from different materials. The radially inner yoke core 3 can be made from an inexpensive ferromagnetic sheet metal strip, with the radially outer bandage core 4 preferably being made from a high-strength ferromagnetic sheet metal strip.

Der radial äußere Bandagekern 4 weist mehrere Sammlerbereiche 10 auf, die zum Sammeln des Magnetfluss von den benachbarten Permanentmagneten 6 und zum Führen des Magnetfluss nach radial außen zu einer Rotormantelfläche 11 ausgebildet sind. Die Sammlerbereiche 10 sind durch Haltestege 12 in Umfangsrichtung miteinander verbunden. Die Sammlerbereiche 10 bilden Polbereiche mit entlang der Umfangsrichtung abwechselnder Polarität. Des Weiteren ist die Erstreckung der jeweiligen Haltestege 12 entlang der tangentialen Richtung größer als entlang der radialen Richtung.The radially outer bandage core 4 has a plurality of collector areas 10 which are designed to collect the magnetic flux from the adjacent permanent magnets 6 and to guide the magnetic flux radially outwards to a rotor casing surface 11 . The collector areas 10 are connected to one another by holding webs 12 in the circumferential direction. The collector areas 10 form pole areas with alternating polarity along the circumferential direction. Furthermore, the extent of the respective holding webs 12 is greater along the tangential direction than along the radial direction.

Der jeweilige Permanentmagnet 6 wird einseitig mehrpolig vormagnetisiert, was durch die symbolischen Feldlinien 18 der Vormagnetisierung in 7 veranschaulicht wird, um den jeweiligen Permanentmagneten 6 im jeweiligen Aufnahmeraum 4 des Rotorkerns 2 zu fixieren. Dies erfolgt durch eine kraftschlüssige Verbindung, wobei die Kraft durch die Magnetfelder der einseitigen mehrpoligen Vormagnetisierung erzeugt wird. Die Permanentmagneten 6 sind von einem Montage- und Positionierwerkzeug auf radial äußeren Flächen 15 des Jochkerns 3, die auch in 2 veranschaulicht sind, derart angeordnet, dass die mehrpolig vormagnetisierte erste Seite 16 der Permanentmagneten 6, was auch in 3 und 4 veranschaulicht ist, dem Jochkern 3 zugewandt ist, wobei die Permanentmagneten 6 mittels einer jeweiligen, durch die Vormagnetisierung realisierten magnetischen Haftkraft gehalten sind. Der Aufnahmeraum 4 hat eine V-Form, die durch einen entsprechenden Teil des radial inneren Jochkerns 3 und des radial äußeren Bandagekerns 4 gebildet ist. Die Rotormantelfläche 11, beziehungsweise die radial Außenseite 24 des radial äußeren Bandagekerns 4, weist konvex gewölbte Strukturen 19 auf.The respective permanent magnet 6 is pre-magnetized on one side with multiple poles, which is indicated by the symbolic field lines 18 of the pre-magnetization in 7 is illustrated in order to fix the respective permanent magnet 6 in the respective receiving space 4 of the rotor core 2 . This is done by means of a non-positive connection, with the force being generated by the magnetic fields of the one-sided, multi-pole pre-magnetization. The permanent magnets 6 are mounted by an assembly and positioning tool on the radially outer surfaces 15 of the yoke core 3, which are also shown in 2 are illustrated, arranged in such a way that the multipole pre-magnetized first side 16 of the permanent magnet 6, which is also shown in 3 and 4 is illustrated, facing the yoke core 3, the permanent magnets 6 being held by means of a respective magnetic adhesive force realized by the pre-magnetization. The accommodation space 4 has a V-shape formed by a corresponding part of the radially inner yoke core 3 and the radially outer bandage core 4 . The outer rotor surface 11 or the radially outer side 24 of the radially outer bandage core 4 has convex structures 19 .

Zur Ausbildung des Rotorkerns 2 ist der Bandagekern 4 auf den Jochkern 3 montiert. Dazu wurde der radial äußere Bandagekern 4 auf eine vorbestimmte Temperatur induktiv erwärmt. Mit der Wärme im Bandagekern 4 wurde gleichzeitig eine radial nach außen wirkende Kraft auf den Bandagekern 4 erzeugt. Der radial innere Jochkern 3 ist in den 3 vom radial äußeren Bandagekern 4 radial umschlossenen Raum 5 eingeführt worden. Der radial innere Jochkern und der erwärmte radial äußere Bandagekern sind zueinander koaxial ausgerichtet worden und der radial äußere Bandagekern ist nach dem Beendigen der radialen Zugkraft abgekühlt worden, so dass zwischen dem Bandagekern und dem Jochkern eine kraftschlüssige Verbindung ausgebildet ist.The bandage core 4 is mounted on the yoke core 3 to form the rotor core 2 . For this purpose, the radially outer bandage core 4 was inductively heated to a predetermined temperature. With the heat in the bandage core 4, a force acting radially outwards on the bandage core 4 was generated at the same time. The radially inner yoke core 3 has been introduced into the space 5 radially enclosed by the radially outer bandage core 4 . The radially inner yoke core and the heated radially outer bandage core have been aligned coaxially with one another and the radially outer bandage core has been cooled after the end of the radial tensile force, so that a frictional connection is formed between the bandage core and the yoke core.

Der radial äußere Bandagekern 4 weist Zapfenbereiche 9 auf, wie sie in den 5 bis 9 dargestellt sind. Jeder der Zapfenbereiche 9 ist in der umfänglichen Mitte des Haltestegs 12 ausgebildet und ragt radial nach innen, beziehungsweise ist radial nach innen gerichtet. Jeder Zapfenbereich 9 ist in der umfänglichen Mitte des Haltestegs 12, beziehungsweise ist entlang des Innenumfangs des radial äußeren Bandagekerns 4 so angeordnet, dass der Zapfenbereich 9 zwischen zwei benachbarten V-förmigen Aufnahmeräumen 4 angeordnet ist, wenn der radial äußere Bandagekern 4 und der radial innere Jochkern 3 zueinander in Überdeckung gebracht sind. Jeder Zapfenbereich 9 ermöglicht eine vergrößerte Oberfläche für eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem radial äußeren Bandagekern 4 und dem radial inneren Rotorkern 3. Dabei ist eine radiale Erstreckung des Zapfenbereiches 9 größer als seine tangentiale Erstreckung, und der Zapfenbereich 9 ist mit dem radial inneren Jochkern 3 verbunden.The radially outer bandage core 4 has pin areas 9, as shown in FIGS 5 until 9 are shown. Each of the pin areas 9 is formed in the circumferential center of the holding web 12 and protrudes radially inward or is directed radially inward. Each spigot area 9 is located in the circumferential center of the retaining web 12 or is arranged along the inner circumference of the radially outer bandage core 4 in such a way that the spigot area 9 is arranged between two adjacent V-shaped receiving spaces 4 when the radially outer bandage core 4 and the radially inner one Jochkern 3 are brought to each other in overlap. Each trunnion area 9 enables an enlarged surface for a material connection between the radially outer bandage core 4 and the radially inner rotor core 3. A radial extent of the trunnion area 9 is greater than its tangential extent, and the trunnion area 9 is connected to the radially inner yoke core 3 .

Dafür wird bevorzugt Imprägnierharz 13, was in der vergrößerten Darstellung des Sektorausschnitts aus dem Rotor 1 aus dem 1 veranschaulicht ist, in den Spalt zwischen den dem jeweiligen Zapfenbereich 9 zugeordneten Oberflächen des radial äußeren Bandagekerns 4 und des radial inneren Jochkerns 3 eingebracht. Dadurch wird eine zusätzliche Haftwirkung zwischen dem radial äußeren Bandagekern 4 und dem radial inneren Jochkern 3 erzielt. Bei der vorliegenden V-Anordnung 8 umfasst der radial äußere Bandagekern 4 vierundzwanzig Zapfenbereiche 9. Weiterhin weisen der radial äußere Bandagekern 4 und der radial innere Jochkern 3 jeweils vierundzwanzig Aussparungen 14 auf, die jeweils kreisförmig sind.For this is preferred impregnating resin 13, which in the enlarged view of the sector section from the rotor 1 from the 1 is illustrated, introduced into the gap between the surfaces of the radially outer bandage core 4 and the radially inner yoke core 3 associated with the respective journal area 9 . This achieves an additional adhesive effect between the radially outer bandage core 4 and the radially inner yoke core 3 . In the present V-arrangement 8, the radially outer bandage core 4 comprises twenty-four pin areas 9. Furthermore, the radially outer bandage core 4 and the radially inner yoke core 3 each have twenty-four recesses 14, each of which is circular.

Im Zentrum des durch den radial inneren Jochkern 3 und den radial äußeren Bandagekern 4 gebildeten Rings befindet sich ein Rotorträger 17. Der Rotorträger 17 besteht aus einem Material, das keine ferromagnetischen Eigenschaften, d.h. eine sehr geringe relative Permeabilität, aufweist. Der Rotorträger 17 kann als Drehmomentübertragungseinrichtung dienen.A rotor carrier 17 is located in the center of the ring formed by the radially inner yoke core 3 and the radially outer bandage core 4. The rotor carrier 17 consists of a material which has no ferromagnetic properties, i.e. has a very low relative permeability. The rotor carrier 17 can serve as a torque transmission device.

Der Rotorkern 2 ist stoffschlüssig und/ oder formschlüssig mit dem Rotorträger 17 verbunden, zur optimalen Aufnahme auftretender Fliehkräfte.The rotor core 2 is materially and/or positively connected to the rotor support 17 for optimal absorption of centrifugal forces that occur.

2 zeigt der Jochkern 3 des Rotors 1 aus 1 und 3 zeigt eine Anordnung der achtundvierzig Permanentmagneten 6 des Rotors aus 1. 4 zeigt eine Unterbaugruppe des Rotors 1 aus 1, umfassend den Jochkern 3 aus 2 und die Anordnung der Permanentmagneten 6 aus 3. Die Permanentmagnete 6 sind auf radial äußeren Flächen 15 des Jochkerns 3 so angeordnet, dass eine jeweilige mehrpolig vormagnetisierte erste Seite 16 der Permanentmagnete 6 dem Jochkern 3 zugewandt ist, wobei die Permanentmagnete 6 durch eine entsprechende magnetische Haltekraft gehalten werden, die durch die Vormagnetisierung realisiert wird. 2 shows the yoke core 3 of the rotor 1 from 1 and 3 Figure 1 shows an arrangement of the forty-eight permanent magnets 6 of the rotor 1 . 4 1 shows a subassembly of the rotor 1. FIG 1 , comprising the yoke core 3 from 2 and the arrangement of the permanent magnets 6 3 . The permanent magnets 6 are arranged on radially outer surfaces 15 of the yoke core 3 in such a way that a respective multi-pole pre-magnetized first side 16 of the permanent magnets 6 faces the yoke core 3, with the permanent magnets 6 being held by a corresponding magnetic holding force, which is realized by the pre-magnetization .

5 zeigt den Bandagekern 4 des Rotors 1 aus 1, wobei der Bandagekern 4 mehrere Sammlerbereiche 10 umfasst, die durch Haltestege 12 in Umfangsrichtung miteinander verbunden sind. Ferner weist der radial äußere Bandagekern 4 Zapfenbereiche 9 auf. Jeder der Zapfenbereiche 9 ist in der umfänglichen Mitte des Haltestegs 12 ausgebildet und ragt radial nach innen. 5 shows the bandage core 4 of the rotor 1 1 , wherein the bandage core 4 comprises a plurality of collector areas 10 which are connected to one another by holding webs 12 in the circumferential direction. Furthermore, the radially outer bandage core 4 has peg areas 9 . Each of the pin portions 9 is formed at the circumferential center of the support bar 12 and protrudes radially inward.

6 zeigt, dass der radial äußere Bandagekern 4 auf der Unterbaugruppe aus 4 montieret ist, um den Rotorkern 2 des Rotors 1 aus 1 zu bilden. 6 shows that the radially outer bandage core 4 is made on the subassembly 4 is mounted to the rotor core 2 of the rotor 1 from 1 to build.

7 zeigt einen Sektorausschnitt aus dem Rotor 1 aus 1, wobei der Bandagekern 4 nicht dargestellt ist. Die Permanentmagnete 6 sind auf radial äußeren Flächen 15 des Jochkerns 3 so angeordnet, dass die eine jeweilige mehrpolig vormagnetisierte erste Seite 16 der Permanentmagnete 6 dem Jochkern 3 zugewandt ist, wobei die Permanentmagnete 6 durch eine entsprechende magnetische Haltekraft gehalten werden, die durch die Vormagnetisierung realisiert wird. 7 shows a sector detail from the rotor 1 1 , wherein the bandage core 4 is not shown. The permanent magnets 6 are arranged on radially outer surfaces 15 of the yoke core 3 in such a way that the first side 16 of the permanent magnets 6, which is pre-magnetized with multiple poles, faces the yoke core 3, with the permanent magnets 6 being held by a corresponding magnetic holding force, which is realized by the pre-magnetization becomes.

8 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Sektorausschnitts aus 7, wobei hier der Bandagekern 3 zusätzlich dargestellt ist. Es ist zu sehen, dass die erste Seite 16 des jeweiligen Permanentmagnets 6, die dem radial inneren Jochkern 3 zugewandt ist, über den Kontaktspalt 20 an dem radial inneren Jochkern 3 angeordnet ist, und dass die der ersten Seite 16 des Permanentmagnets 6 gegenüberliegende zweite Seite 21 des Permanentmagnets 6, die dem radial äußeren Bandagekern 4 zugewandt ist, über den Toleranzspalt 22 mit dem radial äußeren Bandagekern 4 verbunden ist. Der Toleranzspalt 22 zwischen dem radial äußeren Bandagekern 4 und der zweiten Seite 21 des Permanentmagnets 6 hat bei ungünstigen Toleranzen eine größere Breite als der Kontaktspalt 20, wobei die durchschnittliche Spalthöhe des Toleranzspaltes 22 das Zwei- bis Fünffache der durchschnittlichen Spalthöhe des Kontaktspaltes 20 betragen kann. 8th shows an enlarged view of the sector section 7 , where the bandage core 3 is also shown here. It can be seen that the first side 16 of the respective permanent magnet 6, which faces the radially inner yoke core 3, is arranged across the contact gap 20 on the radially inner yoke core 3, and that the first side 16 of the permanent magnet 6 opposite second side 21 of the permanent magnet 6, which faces the radially outer bandage core 4, is connected to the radially outer bandage core 4 via the tolerance gap 22. In the case of unfavorable tolerances, the tolerance gap 22 between the radially outer bandage core 4 and the second side 21 of the permanent magnet 6 has a greater width than the contact gap 20, with the average gap height of the tolerance gap 22 being two to five times the average gap height of the contact gap 20.

Bei der in 8 dargestellten Ausführungsform des Rotors 1 ist der jeweilige Permanentmagnet 6 ebenfalls temporär in der Rotorherstellung zwischen Magnetmontage auf den inneren Jochkern 3 bis zur endgültigen Durchmagnetisierung am Ende der Rotorherstellung einseitig mehrpolig vormagnetisiert, um den jeweiligen Permanentmagneten 6 während der Montageprozesse in der vom Montagewerkzeug definierten Position zu fixieren.At the in 8th In the illustrated embodiment of the rotor 1, the respective permanent magnet 6 is also temporarily pre-magnetized on one side with multiple poles in the rotor production between the magnet assembly on the inner yoke core 3 and the final magnetization at the end of the rotor production, in order to fix the respective permanent magnet 6 in the position defined by the assembly tool during the assembly process .

9 zeigt eine weiter vergrößerte Darstellung des Sektorausschnitts aus 8. Es ist erkennbar, dass der jeweilige Permanentmagnet 6 mittels einer Schicht 23 aus Imprägnierharz 13 beschichtet ist. Insbesondere ist der Permanentmagnet 6 auf allen seinen Oberflächen, die nicht in direktem Kontakt mit dem radial inneren Jochkern 3 und dem radial äußeren Bandagekern 4 stehen, mit einer dünnen Schicht 23 aus Imprägnierharz 13 beschichtet. Ferner ist die radiale Außenseite 24 des radial äußeren Bandagekerns 4 mit einer Schicht 23 aus Imprägnierharz 13 beschichtet. Dabei sind der Kontaktspalt 20 und der Toleranzspalt 22 weitgehend mit Imprägnierharz 13 gefüllt, um den Permanentmagnet 6 zwischen dem jeweiligen radial inneren Jochkern 3 und radial äußeren Bandagekern 4 stoffschlüssig zu fixieren und dabei auch einen festen Verbund zwischen dem radial inneren Jochkern 3 und dem radial äußeren Bandagekern 4 herzustellen. 9 shows a further enlarged view of the sector section 8th . It can be seen that the respective permanent magnet 6 is coated with a layer 23 of impregnating resin 13 . In particular, the permanent magnet 6 is coated with a thin layer 23 of impregnating resin 13 on all of its surfaces which are not in direct contact with the radially inner yoke core 3 and the radially outer bandage core 4 . Furthermore, the radial outside 24 of the radially outer bandage core 4 is coated with a layer 23 of impregnating resin 13 . The contact gap 20 and the tolerance gap 22 are largely filled with impregnating resin 13 in order to fix the permanent magnet 6 between the respective radially inner yoke core 3 and the radially outer bandage core 4 in a materially bonded manner and thereby also create a firm bond between the radially inner yoke core 3 and the radially outer one Bandage core 4 to produce.

10 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform, wobei ein Rotor 1 mit acht Polen und insgesamt vierundzwanzig Permanentmagneten 6, die in einer D-Anordnung 25 im Rotorkern 2 angeordnet sind, ausgeführt ist. Mit anderen Worten bildet jede Gruppe von drei Permanentmagneten 6, die einer jeweiligen D-Form entsprechen, einen entsprechenden Pol in der D-Anordnung 25. 10 shows a cross section through a further embodiment, a rotor 1 having eight poles and a total of twenty-four permanent magnets 6 arranged in a D-arrangement 25 in the rotor core 2. In other words, each group of three permanent magnets 6 corresponding to a respective D-shape forms a corresponding pole in the D-arrangement 25.

Ähnlich wie bei der V-Anordnung 8 weist der Rotorkern 2 des Rotors 1 bei der D-Anordnung 25 einen radial inneren Jochkern 3 und einen radial äußeren Bandagekern 4 auf. Bei dieser Ausführungsform weist der radial äußere Bandagekern 4 insgesamt acht mittlere Aufnahmeräume 27 auf, in denen jeweils ein mittlerer Permanentmagnet 28 angeordnet ist, der entlang der Umfangsrichtung ausgerichtet ist.Similar to the V arrangement 8 , the rotor core 2 of the rotor 1 in the D arrangement 25 has a radially inner yoke core 3 and a radially outer bandage core 4 . In this embodiment, the radially outer bandage core 4 has a total of eight central receiving spaces 27, in each of which a central permanent magnet 28 is arranged, which is aligned along the circumferential direction.

Der radial innere Jochkern 3 ist diesmal allerdings aus acht separaten radial inneren Jochkernteilen 26 ausgebildet, die auf der radialen Außenoberfläche 35 des Rotorträgers 17 verteilt anliegen, wobei jedes der Jochkernteile 26 einen im Querschnitt trapezförmigen Bereich abdeckt, der nach radial außen schmaler wird. Ferner weist der radial äußere Bandagekern 4 Zapfenbereiche 9 auf, die auch in 21 erkennbar sind. Jeder der Zapfenbereiche 9 ist am Innenumfang des radial äußeren Bandagekerns 9 angeordnet und nach radial innen gerichtet. Jeder Zapfenbereich 9 ist den Pollücken angeordnet und ermöglicht eine Verbindung zwischen dem radial äußeren Bandagekern 4 und den Jochkernteilen 26 des radial inneren Jochkerns 3.This time, however, the radially inner yoke core 3 is formed from eight separate radially inner yoke core parts 26 distributed on the radial outer surface 35 of the rotor carrier 17, with each of the yoke core parts 26 covering an area with a trapezoidal cross section that becomes narrower radially outwards. Furthermore, the radially outer bandage core 4 has peg areas 9, which are also 21 are recognizable. Each of the journal areas 9 is arranged on the inner circumference of the radially outer bandage core 9 and points radially inward. Each journal area 9 is arranged in the pole gaps and enables a connection between the radially outer bandage core 4 and the yoke core parts 26 of the radially inner yoke core 3.

Die Zapfenbereiche 9 ermöglichen über jeweils eine große Verbindungsfläche eine stabile stoffschlüssige Verbindung zwischen dem radial äußeren Bandagekern 4 und den Jochkernteilen 26 des radial inneren Jochkerns 3.The spigot areas 9 each have a large connecting surface to enable a stable material connection between the radially outer bandage core 4 and the yoke core parts 26 of the radially inner yoke core 3.

Dafür ist ebenfalls Imprägnierharz 13 zwischen den dem jeweiligen Zapfenbereich 9 zugeordneten Oberflächen des radial äußeren Bandagekerns 4 und des radial inneren Jochkerns 3 eingebracht, wodurch eine zusätzliche Haftwirkung bzw. Klebewirkung zwischen den Bauteilen realisiert ist.There is also impregnating resin 13 between the surfaces of the radially outer bandage assigned to the respective journal area 9 introduced core 4 and the radially inner yoke core 3, whereby an additional adhesive effect or adhesive effect between the components is realized.

Im Zentrum des durch den radial inneren Jochkern 3, den radial äußeren Bandagekern 4 und den Permanentmagneten 6 gebildeten Rings befindet sich der Rotorträger 17. Der Rotorträger 17 kann als Hülse zum Aufpressen auf eine Welle dienen oder selbst die Welle bilden und ist aus einem Material, z. B. Leichtmetall, gefertigt, das eine relative Permeabilität nahe 1 aufweist. Der radial äußere Bandagekern 4 ist mittels mehrerer Rastelemente 29 am Rotorträger 17 befestigt. Jedes Rastelement 29 umfasst einen ersten divergierenden Abschnitt 30 an einem radialen Ende, einen zweiten divergierenden Abschnitt 31 an dem anderen radialen Ende und einen mittleren Abschnitt 32, der den ersten divergierenden Abschnitt 30 und den zweiten divergierenden Abschnitt 31 verbindet. Die Rastelemente 29 sind in radialer Richtung ausgerichtet und in Umfangsrichtung verteilt. Der Rotorträger 17 umfasst eine Vielzahl von Verriegelungsrillen 33 und Verriegelungsvorsprüngen 34, die jeweils abwechselnd an der radialen Außenoberfläche 35 des Rotorträgers 17 angeordnet sind. Das heißt, jeweils eine Verriegelungsrille 33 befindet sich zwischen zwei Verriegelungsvorsprüngen 34 und andersherum.The rotor carrier 17 is located in the center of the ring formed by the radially inner yoke core 3, the radially outer bandage core 4 and the permanent magnet 6. The rotor carrier 17 can serve as a sleeve for pressing onto a shaft or form the shaft itself and is made of a material e.g. B. light metal manufactured, which has a relative permeability close to 1. The radially outer bandage core 4 is fastened to the rotor carrier 17 by means of a plurality of latching elements 29 . Each latching element 29 comprises a first diverging section 30 at one radial end, a second diverging section 31 at the other radial end and a middle section 32 connecting the first diverging section 30 and the second diverging section 31 . The locking elements 29 are aligned in the radial direction and distributed in the circumferential direction. The rotor carrier 17 comprises a plurality of locking grooves 33 and locking projections 34 which are each arranged alternately on the radially outer surface 35 of the rotor carrier 17 . That is, one locking groove 33 is located between two locking projections 34 and vice versa.

Jedes radiale innere Jochkernteil 26 ist mittels des entsprechenden Verriegelungsvorsprungs 34 an der radialen Außenoberfläche 35 des Rotorträgers 17 befestigt. Jeder Verriegelungsvorsprung 34 umfasst einen Vorsprungkopf 36 und einen Vorsprunghals 37, wobei der Vorsprungkopf 36 eine große Erstreckung entlang der tangentialen Richtung aufweist, wobei sich der Vorsprunghals 37 von der radialen Außenoberfläche 35 radial nach außen erstreckt und an den entsprechenden Vorsprungkopf 36 anschließt. Beim Aufsetzen des radialen inneren Jochkernteils 26 auf den Verriegelungsvorsprung 34 bewirkt der Vorsprungkopf 36 eine Verriegelung, so dass das entsprechende radiale innere Jochkernteil 26 über den Verriegelungsvorsprung 34 an der radialen Außenoberfläche 35 des Rotorträgers 17 befestigt ist.Each radially inner yoke core part 26 is fixed to the radially outer surface 35 of the rotor carrier 17 by means of the corresponding locking projection 34 . Each locking projection 34 comprises a projection head 36 and a projection neck 37, the projection head 36 having a long extension along the tangential direction, the projection neck 37 extending radially outward from the radially outer surface 35 and contiguous with the corresponding projection head 36. When the radially inner yoke core part 26 is placed on the locking projection 34 , the projection head 36 causes a locking so that the corresponding radially inner yoke core part 26 is fastened to the radial outer surface 35 of the rotor carrier 17 via the locking projection 34 .

Der radial äußere Bandagekern 4 und der Rotorträger 17 sind durch mehrere Rastelemente 29 aneinander befestigt. Jedes Rastelement 29 ist radial nach außen gerichtet, wobei der erste divergierende Abschnitt 30 des Rastelements 29 in eine entsprechend geformte Verbindungsaussparung 38 des radial äußeren Bandagekerns 4 hineinpasst. In ähnlicher Weise passt der entsprechende zweite divergierende Abschnitt 31 jedes der Rastelemente 29 in die entsprechende Verriegelungsrille 33 des Rotorträgers 17, wodurch der radial äußere Bandagekern 4 über die Rastelemente 29 an dem Rotorträger 17 befestigt ist.The radially outer bandage core 4 and the rotor carrier 17 are fastened to one another by a plurality of latching elements 29 . Each latching element 29 is directed radially outwards, with the first diverging section 30 of the latching element 29 fitting into a correspondingly shaped connecting recess 38 of the radially outer bandage core 4 . Similarly, the corresponding second diverging portion 31 of each of the latching elements 29 fits into the corresponding locking groove 33 of the rotor carrier 17, whereby the radially outer bandage core 4 is fixed to the rotor carrier 17 via the latching elements 29.

Jeder Aufnahmeraum 7 wird von einem Teil des radial äußeren Bandagekerns 4, dem Rastelement 29, insbesondere dem mittleren Abschnitt 32 des Rastelements 29, dem Rotorträger 17 und dem radial inneren Jochkernteil 26 des radial inneren Jochkerns 3 umfangsmäßig umschlossen. Dabei besteht das Rastelement 29 wie der Rotorträger 17 aus einem unmagnetischen Werkstoff mit einer relativen Permeabilität nahe 1. Zusätzlich zu den formschlüssigen Verbindungen wird Imprägnierharz 13 zwischen allen Oberflächen aller gezeigten Bauteile in den Bereichen eingebracht, die sich in engen Spalten gegenüberliegen, wobei die Spalthöhe aufgrund der Kriechfähigkeit des Imprägnierharzes zwischen wenigen Mikrometern und wenigen Zehntelmillimetern betragen darf. Dadurch wird eine zusätzliche Haftwirkung bzw. Klebewirkung zwischen allen Bauteilen erzielt und durch die Kombination von formschlüssigen und stoffschlüssigen Verbindungen ein sehr stabiler Rotoraufbau auch für hohe Drehzahlen erreicht.Each receiving space 7 is circumferentially surrounded by a part of the radially outer bandage core 4, the locking element 29, in particular the middle section 32 of the locking element 29, the rotor carrier 17 and the radially inner yoke core part 26 of the radially inner yoke core 3. The locking element 29, like the rotor carrier 17, consists of a non-magnetic material with a relative permeability close to 1. In addition to the form-fitting connections, impregnating resin 13 is introduced between all surfaces of all components shown in the areas that face each other in narrow gaps, with the gap height due to the creeping ability of the impregnating resin may be between a few micrometers and a few tenths of a millimeter. As a result, an additional adhesive effect is achieved between all components and the combination of positive and material connections results in a very stable rotor structure, even for high speeds.

11 zeigt der Jochkern 3 umfassend acht Jochkernteile 26 des Rotors 1 aus 10 sowie der Rotorträger 17. 12 zeigt eine Anordnung der sechzehn Permanentmagneten 6 des Rotors 1 aus 10. 13 zeigt eine Unterbaugruppe des Rotors 1 aus 10, umfassend den Jochkern 3 sowie den Rotorträger 17 aus 11 und die Anordnung der Permanentmagneten 6 aus 12. Die Permanentmagnete 6 sind auf radial äußeren Flächen 15 des Jochkerns 3, beziehungsweise des jeweiligen Jochkernteils 26 so angeordnet, dass die mehrpolig vormagnetisierten ersten Seite 16 der Permanentmagnete 6 dem Jochkern 3 zugewandt sind, wobei die Permanentmagnete 6 durch eine entsprechende magnetische Haltekraft gehalten werden, die durch die Vormagnetisierung realisiert ist. 11 shows the yoke core 3 comprising eight yoke core parts 26 of the rotor 1 10 and the rotor carrier 17. 12 shows an arrangement of the sixteen permanent magnets 6 of the rotor 1 from 10 . 13 1 shows a subassembly of the rotor 1. FIG 10 , comprising the yoke core 3 and the rotor carrier 17 from 11 and the arrangement of the permanent magnets 6 12 . The permanent magnets 6 are arranged on the radially outer surfaces 15 of the yoke core 3 or the respective yoke core part 26 in such a way that the first side 16, which is pre-magnetized with multiple poles, of the permanent magnets 6 faces the yoke core 3, with the permanent magnets 6 being held by a corresponding magnetic holding force which is realized by the premagnetization.

14 zeigt den Bandagekern 4 des Rotors 1 aus 10, wobei der Bandagekern 4 mehrere Sammlerbereiche 10 umfasst, die durch Haltestege 12 in Umfangsrichtung miteinander verbunden sind. Ferner weist der radial äußere Bandagekern 4 Zapfenbereiche 9 auf. Jeder der Zapfenbereiche 9 ist in der umfänglichen Mitte des Haltestegs 12 ausgebildet und ragt radial nach innen. Der radial äußere Bandagekern 4 weist insgesamt acht mittlere Aufnahmeräume 27 auf, die entlang der Umfangsrichtung ausgerichtet sind. 15 zeigt eine Anordnung der acht mittleren Permanentmagneten 28 des Rotors 1 aus 10. 14 shows the bandage core 4 of the rotor 1 10 , wherein the bandage core 4 comprises a plurality of collector areas 10 which are connected to one another by holding webs 12 in the circumferential direction. Furthermore, the radially outer bandage core 4 has peg areas 9 . Each of the pin portions 9 is formed at the circumferential center of the support bar 12 and protrudes radially inward. The radially outer bandage core 4 has a total of eight central accommodation spaces 27 which are aligned along the circumferential direction. 15 shows an arrangement of the eight central permanent magnets 28 of the rotor 1 from 10 .

16 zeigt eine Unterbaugruppe des Rotors 1 aus 1, umfassend den Bandagekern 4 aus 14 und die Anordnung der mittleren Permanentmagneten 28 aus 15. Die mittleren Permanentmagnete 28 sind in den jeweiligen Aufnahmeräumen 27 angeordnet und sind entlang der Umfangsrichtung ausgerichtet. 17 zeigt, dass der radial äußere Bandagekern 4 mit den mittleren Permanentmagneten 28 auf der Unterbaugruppe aus Fig .13 montiert ist, um den Rotorkern 2 des Rotors 1 aus 10 ohne die Rastelemente 29 zu bilden. 15 zeigt eine Anordnung der acht mittleren Permanentmagneten 28 des Rotors 1 aus 10. 18 zeigt eine Anordnung der acht Rastelemente 29 des Rotors 1 aus 10. Durch die Montage der Rastelemente 29 aus 18 an der Unterbaugruppe aus 17 wird der Rotor 1 aus 10 gebildet. 16 1 shows a subassembly of the rotor 1. FIG 1 , comprising the bandage core 4 from 14 and the arrangement of the center permanent magnets 28 15 . The middle permanent magnets 28 are arranged in the respective accommodation spaces 27 and are aligned along the circumferential direction. 17 shows, that the radially outer bandage core 4 with the middle permanent magnets 28 is mounted on the subassembly from FIG 10 without forming the locking elements 29. 15 shows an arrangement of the eight central permanent magnets 28 of the rotor 1 from 10 . 18 shows an arrangement of the eight locking elements 29 of the rotor 1 from 10 . By mounting the locking elements 29 from 18 on the subassembly 17 the rotor 1 turns off 10 educated.

19 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Querschnitts des Rotors 1 aus 10 sowie der Unterbaugruppe aus 17, die eine Positionierung und Fixierung des mittleren Permanentmagnets 28 im mittleren Aufnahmeraum 27 veranschaulicht. Es ist erkennbar, dass eine erste Seite 39 des mittleren Permanentmagneten 28 über den Kontaktspalt 20 an einer ersten Seite 40 des mittleren Aufnahmeraums 27 angeordnet ist, und dass die der ersten Seite 39 des mittleren Permanentmagneten 28 gegenüberliegende zweite Seite 41 des mittleren Permanentmagneten 28 über den Toleranzspalt 22 mit der zweiten Seite 48 des mittleren Aufnahmeraums 27 verbunden ist. Dabei sind der Kontaktspalt 20 und der Toleranzspalt 22 weitgehend mit Imprägnierharz 13 gefüllt, um den mittleren Permanentmagneten 28 im mittleren Aufnahmeraum 27 stoffschlüssig zu fixieren. Der Toleranzspalt 22 hat je nach Toleranzlage der Bauteile eine größere Breite als der Kontaktspalt 20, dessen Breite bzw. Spalthöhe nur durch die Rauigkeit und Unebenheit des Rotorblechpakets bestimmt wird und üblicherweise lokal zwischen 0 µm und 50 µm beträgt. 19 FIG. 12 shows an enlarged view of the cross section of the rotor 1. FIG 10 and the subassembly 17 , which illustrates a positioning and fixing of the central permanent magnet 28 in the central receiving space 27. It can be seen that a first side 39 of the middle permanent magnet 28 is arranged via the contact gap 20 on a first side 40 of the middle receiving space 27, and that the second side 41 of the middle permanent magnet 28, opposite the first side 39 of the middle permanent magnet 28, is arranged via the Tolerance gap 22 is connected to the second side 48 of the middle receiving space 27 . The contact gap 20 and the tolerance gap 22 are largely filled with impregnating resin 13 in order to fix the central permanent magnet 28 in the central receiving space 27 in a materially bonded manner. Depending on the tolerance position of the components, the tolerance gap 22 has a greater width than the contact gap 20, the width or gap height of which is determined only by the roughness and unevenness of the laminated rotor core and is usually locally between 0 μm and 50 μm.

Der jeweilige mittlere Permanentmagnet 28 ist einseitig mehrpolig vormagnetisiert, was zur Anordnung des jeweiligen mittleren Permanentmagneten 28 im jeweiligen mittleren Aufnahmeraum 27 des Rotorkerns 2 führt. Die einseitige mehrpolige Vormagnetisierung ist durch die Feldlinien 18 der Vormagnetisierung schematisch dargestellt. Der jeweilige mittlere Permanentmagnet 28 ist in diesem Fall abwechselnd mehrpolig vormagnetisiert und bildet im gezeigten Beispiel drei Hauptpole und zwei Randpole aus. Weiterhin ist die Form des mittleren Aufnahmeraumes 27 so gestaltet, dass ein reduzierter Streufluss des Magnetfeldes ermöglicht wird, indem auf sonst übliche größere Anschläge in Umfangsrichtung verzichtet wird. Zu erkennen sind lediglich kleine Erhebungen in der radial äußeren Kante des Aufnahmeraums, mit denen die stoffschlüssige Verbindung durch das Imprägnierharz 13 lediglich unterstützt wird, so dass die stoffschlüssige Verbindung beider Spalte „radial innen und außen“ die Fixierung des Magneten vollständig übernehmen. Dies wird erreicht, da eine Tauchimprägnierung die Spaltfüllung zu nahezu 100% gewährleistet.The respective middle permanent magnet 28 is pre-magnetized on one side with multiple poles, which leads to the arrangement of the respective middle permanent magnet 28 in the respective middle receiving space 27 of the rotor core 2 . The one-sided, multi-pole pre-magnetization is shown schematically by the field lines 18 of the pre-magnetization. In this case, the respective central permanent magnet 28 is alternately pre-magnetized with multiple poles and forms three main poles and two edge poles in the example shown. Furthermore, the shape of the central receiving space 27 is designed in such a way that a reduced stray flux of the magnetic field is made possible by dispensing with the larger stops that are otherwise customary in the circumferential direction. Only small elevations can be seen in the radially outer edge of the receiving space, with which the integral connection is only supported by the impregnating resin 13, so that the integral connection of both gaps "radially inside and outside" completely take over the fixing of the magnet. This is achieved because dip impregnation guarantees almost 100% gap filling.

20 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Querschnitts des Rotors 1 aus 10 sowie der Unterbaugruppe aus 13. Der jeweilige Permanentmagnet 6 wird einseitig mehrpolig vormagnetisiert, was durch die symbolischen Feldlinien 18 der Vormagnetisierung veranschaulicht ist, um den jeweiligen Permanentmagneten 6 an dem Jochkernteil 26 des Jochkerns 3 zu fixieren. Die Permanentmagneten 6 sind von einem Montage- und Positionierwerkzeug auf radial äußeren Flächen 15 des Jochkernteils 3 derart angeordnet, dass die mehrpolig vormagnetisierten erste Seite 16 der Permanentmagneten 6 dem Jochkernteil 26 zugewandt ist. Dabei sind die Permanentmagneten 6 mittels einer jeweiligen, durch die Vormagnetisierung realisierten magnetischen Haftkraft gehalten. 20 FIG. 12 shows an enlarged view of the cross section of the rotor 1. FIG 10 and the subassembly 13 . The respective permanent magnet 6 is pre-magnetized on one side with multiple poles, which is illustrated by the symbolic field lines 18 of the pre-magnetization, in order to fix the respective permanent magnet 6 on the yoke core part 26 of the yoke core 3 . The permanent magnets 6 are arranged by an assembly and positioning tool on radially outer surfaces 15 of the yoke core part 3 in such a way that the first side 16 of the permanent magnets 6 , which is pre-magnetized with multiple poles, faces the yoke core part 26 . In this case, the permanent magnets 6 are held by means of a respective magnetic adhesive force realized by the pre-magnetization.

21 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Querschnitts des Rotors 1 aus 10. 21 FIG. 12 shows an enlarged view of the cross section of the rotor 1. FIG 10 .

22 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Querschnitts durch eine weitere Ausführungsform des Rotors 1, wobei der Rotor 1 mit acht Polen und insgesamt vierundzwanzig Permanentmagneten 6, wie bei dem Rotor aus 10, die in einer D-Anordnung 25 im Rotorkern 2 dargestellt sind, ausgeführt ist. Mit anderen Worten bildet jede Gruppe von drei Permanentmagneten 6, die einer jeweiligen D-Form entsprechen, einen entsprechenden Pol in der D-Anordnung 25. 22 shows an enlarged representation of a cross section through a further embodiment of the rotor 1, the rotor 1 having eight poles and a total of twenty-four permanent magnets 6, as in the rotor from FIG 10 , which are shown in a D arrangement 25 in the rotor core 2, is executed. In other words, each group of three permanent magnets 6 corresponding to a respective D-shape forms a corresponding pole in the D-arrangement 25.

Der Rotorkern 2 des Rotors 1 bei der D-Anordnung 25 weist einen radial inneren Jochkern 3 auf, der diesmal allerdings mehrere separate Jochkernteile 26 umfasst, und ein radial äußeres Rotorelement 26 auf. Bei dieser Ausführungsform weist das radiale äußere Bandagekern 4 mittlere Aufnahmeräume 27 auf, in denen jeweils ein mittlerer Permanentmagnet 28 angeordnet ist, der entlang der Umfangsrichtung ausgerichtet ist.The rotor core 2 of the rotor 1 in the D arrangement 25 has a radially inner yoke core 3 , which this time, however, comprises a number of separate yoke core parts 26 , and a radially outer rotor element 26 . In this embodiment, the radially outer bandage core 4 has central receiving spaces 27, in each of which a central permanent magnet 28 is arranged, which is aligned along the circumferential direction.

Im Zentrum des durch den radial inneren Jochkern 3, den radial äußeren Bandagekern 4 und den Permanentmagneten 6 gebildeten Rings befindet sich der Rotorträger 17, der durch mehrere Rotorträger-Zapfenbereiche 42 eine vergrößerte Verbindungsfläche zu dem über den Umfang einstückig ausgebildeten radial äußeren Bandagekern 4 ausbildet. Der Rotorträger 17 kann als Hülse zum Aufpressen auf eine Welle dienen oder selbst die Welle bilden und ist aus einem Material, z. B. Leichtmetall, gefertigt, das eine relative Permeabilität nahe 1 aufweist. Jeder Rotorträger-Zapfenbereich 42 ist radial nach außen gerichtet, wobei der radial äußere Bandagekern 4 eine entsprechend geformte Verbindungsaussparung 38 aufweist, so dass jeder Rotorträger-Zapfenbereich 42 in die entsprechende Verbindungsaussparung 38 hineinpasst. Durch die Rotorträger-Zapfenbereiche 42 wird der radial äußere Bandagekern 4 am Rotorträger 17 stoffschlüssig befestigt, indem die verlängerten Spalte zwischen den Rotorträger-Zapfenbereichen 42 und ihren Verbindungsaussparung 38 mit Imprägnierharz weitgehend gefüllt werden. Dabei weist in der vorliegenden Ausführungsform jeder radial nach außen gerichtete Rotorträger-Zapfenbereich 42 auf die tangentiale Mitte des mittleren Aufnahmeraums 27.In the center of the ring formed by the radially inner yoke core 3, the radially outer bandage core 4 and the permanent magnet 6 is the rotor carrier 17, which forms an enlarged connection surface to the radially outer bandage core 4, which is integrally formed over the circumference, by means of several rotor carrier journal areas 42. The rotor carrier 17 can serve as a sleeve for pressing onto a shaft or even form the shaft and is made of a material such. B. light metal manufactured, which has a relative permeability close to 1. Each rotor carrier trunnion portion 42 faces radially outward with the radially outer shroud core 4 having a correspondingly shaped mating recess 38 such that each rotor carrier trunnion portion 42 fits into the corresponding mating recess 38 . The radially outer bandage core 4 on the rotor carrier 17 becomes material as a result of the rotor carrier journal areas 42 positively secured by substantially filling the extended gaps between the rotor support trunnion portions 42 and their connecting recess 38 with impregnating resin. In the present embodiment, each radially outwardly directed rotor support journal area 42 points to the tangential center of the central receiving space 27.

Der radial innere Jochkern 3 ist segmentiert und umfasst mehrere Jochkernteile 26, die auf der radialen Außenoberfläche 35 des Rotorträgers 17 verteilt anliegen, wobei jedes der Jochkernteile 26 im Querschnitt einen trapezförmigen Bereich abdeckt, der nach radial außen schmaler wird. Das jeweilige Jochkernteil 26 ist zwischen zwei Rotorträger-Zapfenbereichen 42 angeordnet und bildet mit der radialen Außenoberfläche 35 des Rotorträgers 17 einen tangential langen Verbindungsspalt, der durch die Füllung mit einem Imprägnierharz eine stoffschlüssige stabile Verbindung der Bauteile ermöglicht.The radially inner yoke core 3 is segmented and comprises a plurality of yoke core parts 26 distributed on the radial outer surface 35 of the rotor carrier 17, each of the yoke core parts 26 covering a trapezoidal area in cross section which becomes narrower radially outwards. The respective yoke core part 26 is arranged between two rotor carrier journal areas 42 and forms a tangentially long connection gap with the radial outer surface 35 of the rotor carrier 17, which enables a stable connection of the components by being filled with an impregnating resin.

Ferner weist der radial äußere Bandagekern 4 Zapfenbereiche 9 auf. Jeder der Zapfenbereiche 9 ist entlang des Innenumfangs des radial äußeren Bandagekerns 4 angeordnet und nach radial innen gerichtet. Jeder Zapfenbereich 9 ist entlang des Innenumfangs des radial äußeren Bandagekerns 4 in den Pollücken angeordnet und ermöglicht eine Verbindung zwischen dem radial äußeren Bandagekern 4 und den Jochkernteilen 26 des radial inneren Jochkerns 3.Furthermore, the radially outer bandage core 4 has peg areas 9 . Each of the journal portions 9 is arranged along the inner circumference of the radially outer bandage core 4 and faces radially inward. Each journal area 9 is arranged along the inner circumference of the radially outer bandage core 4 in the pole gaps and enables a connection between the radially outer bandage core 4 and the yoke core parts 26 of the radially inner yoke core 3.

Dafür ist ebenfalls Imprägnierharz 13 zwischen den dem jeweiligen Zapfenbereich 9 zugeordneten Oberflächen des radial äußeren Bandagekerns 4 und dem radial inneren Jochkern 3, wodurch eine zusätzliche Haftwirkung bzw. Klebewirkung zwischen den Bauteilen realisiert wird.There is also impregnating resin 13 between the surfaces of the radially outer bandage core 4 and the radially inner yoke core 3 assigned to the respective journal area 9, whereby an additional adhesive effect or adhesive effect between the components is realized.

Der erfindungsgemäße Rotor sowie das Verfahren zur Herstellung des Rotors und die damit ausgestattete elektrische Rotationsmaschine verbinden eine kostengünstige Herstellung des Rotors, insbesondere reduzierte Magnetkosten durch die Zweiteiligkeit des Rotorkerns.The rotor according to the invention and the method for producing the rotor and the electric rotary machine equipped therewith combine cost-effective production of the rotor, in particular reduced magnet costs due to the two-piece design of the rotor core.

BezugszeichenlisteReference List

11: Rotorrotor
22: Rotorkernrotor core
33: Jochkernyoke core
44: Bandagekernbandage core
55: RaumSpace
66: Permanentmagnetpermanent magnet
77: Aufnahmeraumrecording room
88th: V-AnordnungV arrangement
99: Zapfenbereichpivot area
1010: Sammlerbereichcollector area
1111: Rotormantelflächerotor jacket surface
1212: Haltestegdock
1313: Imprägnierharzimpregnating resin
1414: Aussparungrecess
1515: Radial äußere Flächen des JochkernsRadially outer surfaces of the yoke core
1616: Erste Seite des PermanentmagnetsFirst side of permanent magnet
1717: Rotorträgerrotor carrier
1818: Feldlinien der VormagnetisierungField lines of the pre-magnetization
1919: Gewölbte Strukturarched structure
2020: Kontaktspaltcontact gap
2121: Zweite Seite des PermanentmagnetsSecond side of the permanent magnet
2222: Toleranzspalttolerance gap
2323: Schicht aus ImprägnierharzLayer of impregnating resin
2424: Radiale Außenseite des radial äußeren BandagekernsRadial outside of the radially outer bandage core
2525: D-AnordnungD arrangement
2626: Jochkernteilyoke core part
2727: Mittlerer AufnahmeraumMiddle recording room
2828: Mittlerer PermanentmagnetMedium permanent magnet
2929: Rastelementlocking element
3030: Erster divergierender AbschnittFirst divergent section
3131: Zweiter divergierender AbschnittSecond divergent section
3232: Mittlerer Abschnittmiddle section
3333: Verriegelungsrillelocking groove
3434: Verriegelungsvorsprunglocking tab
3535: Radiale Außenoberfläche des RotorträgersRadial outer surface of the rotor arm
3636: Vorsprungkopfprojection head
3737: Vorsprunghalsprojection neck
3838: Verbindungsaussparungconnection recess
3939: Erste Seite des mittleren PermanentmagnetsFirst side of the middle permanent magnet
4040: Erste Seite des mittleren AufnahmeraumsFirst side of the middle recording room
4141: Zweite Seite des mittleren PermanentmagnetsSecond side of the middle permanent magnet
4242: Zapfenbereichpivot area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

US 2005/0073210 A1 [0005]

Claims

Rotor (1) for an electrical rotary machine, comprising a rotor core (2), the rotor core having a boundary side facing an air gap between rotor and stator when the rotor is in the assembly position on a stator of the electrical rotary machine, characterized in that the rotor core (2) has at least has a yoke core (3) and a bandage core (4), the bandage core forming the boundary side and the yoke core having a torque transmission device for introducing or dissipating a torque into or out of the rotor, and the yoke core (3) between the torque transmission device and the Bandage core is arranged on a terminal side of the bandage core opposite the boundary side.

Rotor (1) after claim 1 , characterized in that the yoke core (3) is formed in one piece or segmented in the circumferential direction from at least two yoke core parts (26).

Rotor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (1) comprises a plurality of permanent magnets (6) for generating a multi-pole excitation magnetic field, which are located in receiving spaces (7) which are at least partially through the yoke core (3) and the bandage core (4) are formed, are arranged in the rotor body (2), the bandage core (4) having a plurality of collector areas (10) which are designed to collect and guide the magnetic flux in the direction of the boundary side and which are connected to one another by holding webs (12). are connected, wherein the collector areas (10) form pole areas with alternating polarity along the circumferential direction.

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that one of the two cores, bandage core and yoke core, is arranged in a space which is radially enclosed by the respective other core, at least in certain areas.

Rotor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the bandage core (4) is designed in one piece as a closed ring and the bandage core and yoke core are non-positively connected to one another by means of thermal shrinking.

Rotor (1) according to one of claims 3 until 5 , characterized in that at least one of the holding webs (12) has a spigot area (9) which is formed in the circumferential center of the holding web (12) and extends radially, a radial extent of the spigot area (9) being greater than its tangential Extension, and the pin portion (9) is connected to the yoke core (3).

Rotor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the yoke core (3) and/or the bandage core (4) each have at least one recess (14) as an assembly aid for receiving an assembly tool, which extends along the axial direction.

Method for producing a rotor (1) for an electrical rotary machine, which comprises a rotor core (2), in which a bandage core (4) and at least one yoke core (3) are provided to form the rotor core (2), the yoke core has a torque transmission device for introducing or dissipating a torque into or out of the rotor, and the bandage core (4) and the yoke core (5) are positioned and fixed in relation to one another in such a way that the bandage core of the rotor core forms a boundary side facing an air gap between the rotor and the stator when the rotor is in the assembly position on a stator of the rotary electric machine and the yoke core ( 3) is arranged between the torque transmission device and the bandage core on a connection side of the bandage core opposite the boundary side.

Method for manufacturing a rotor (1). claim 8 that the bandage core (4) and the yoke core (3) are arranged in such a way that they radially overlap one another at least in regions.

Method for manufacturing a rotor (1). claim 9 , characterized in that i) the radially outer core is heated to a predetermined temperature, the heating tool inductively generating heat in the radially outer core and at the same time generating a radially outward force on the radially outer core; ii) coaxially aligning the radially inner core and the heated radially outer core; and iii) the radially outer core is cooled after the end of the radial tensile force, so that a frictional connection is formed between the radially outer core and the radially inner core.

Method for producing a rotor (1) according to one of Claims 8 until 10 , characterized in that in the method - several permanent magnets (6) are made available for generating a respective magnetic field, - a multi-pole pre-magnetization of one side of a respective permanent magnet (6) is carried out, and - the permanent magnets (6) are arranged by an assembly and positioning tool on radial boundary surfaces of the yoke core (3) in such a way that the side of the permanent magnet (6), which is pre-magnetized with multiple poles, faces the yoke core (3). is, the permanent magnets (6) being held by means of a respective magnetic adhesive force realized by the pre-magnetization.

Electrical rotary machine with a stator and arranged in the space surrounding the stator with a rotor (1) according to one of Claims 1 until 7 .