DE102021131537A1

DE102021131537A1 - Rotor, in particular for an electric rotary machine, method for producing a rotor, and electric rotary machine with a rotor

Info

Publication number: DE102021131537A1
Application number: DE102021131537.9A
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 Rotorkörper (2) sowie mehrere Permanentmagnete (3) zur Erzeugung eines jeweiligen Magnetfeldes, die in Aufnahmeräumen (4) im Rotorkörper (2) angeordnet sind, wobei eine erste Seite (8) des jeweiligen Permanentmagneten (3) unter Ausbildung von einem Kontaktspalt (12) an einer ersten Seite eines jeweiligen Aufnahmeraums (4) anliegt, und dass eine der ersten Seite (8) des Permanentmagneten (3) gegenüberliegende zweite Seite (13) des Permanentmagneten (3) durch einen Toleranzspalt (14) von einer zweiten Seite des Aufnahmeraums (4), die der ersten Seite des Aufnahmeraums (4) gegenüberliegt, getrennt ist. Dabei sind der Kontaktspalt (12) und der Toleranzspalt (14) zumindest teilweise mit Imprägnierharz (15) gefüllt, um den Permanentmagnet (3) zwischen der ersten Seite des Aufnahmeraums (4) und der zweiten Seite des Aufnahmeraums (4) stoffschlüssig zu fixieren.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 Rotor bodies (2) are arranged, with a first side (8) of the respective permanent magnet (3) lying against a first side of a respective receiving space (4), forming a contact gap (12), and that one of the first side (8) of the The second side (13) of the permanent magnet (3) opposite the permanent magnet (3) is separated by a tolerance gap (14) from a second side of the receiving space (4), which is opposite the first side of the receiving space (4). The contact gap (12) and the tolerance gap (14) are at least partially filled with impregnating resin (15) in order to fix the permanent magnet (3) between the first side of the receiving space (4) and the second side of the receiving space (4). The rotor according to the invention and the method for producing the rotor and the electric rotary machine equipped with it combine cost-effective production with reduced magnet costs with high performance and efficiency of the electric machine.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf 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.The invention relates to a rotor, in particular for an electric rotary machine. Furthermore, the invention relates to a method for producing a rotor according to the invention and an electric rotary machine with a rotor according to the invention.

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 besteht in der Regel aus einer Welle, einem Rotorkern aus Elektroblechen und Magneten. 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 usually consists of 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.

Bei elektrischen Antrieben, die auf dem Prinzip der permanentmagneterregten Synchronmaschine basieren, werden überwiegend Bauformen mit im Rotorblechpaket eingebetteten Magneten oder Magnetsegmenten eingesetzt. Dies ist derzeit die deutlich dominierende Bauform von elektrischen Fahrantrieben in Fahrzeugen. 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.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. This is currently the clearly dominant design of electric travel drives in vehicles. 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.

Für Vorserien und Kleinserien werden bereits vorab magnetisierte Magnete verwendet, wobei die Magnetisierung der vollständigen Durchmagnetisierung durch das gesamte Magnetvolumen entspricht. Bei größeren Serien ist es üblich, nach der Magnetmontage ein Magnetisierungswerkzeug zu verwenden, so dass unmagnetisierte Magnete in die Magnettaschen eingesetzt werden.Pre-magnetized magnets are used for pre-series and small series, with the magnetization corresponding to the complete magnetization through the entire magnet volume. For larger series, it is common to use a magnetizing tool after magnet assembly, so that unmagnetized magnets are inserted into the magnet pockets.

Die Magnettaschen sind im Querschnitt deutlich größer als die Magnete, um die unerwünschte Magnetfeldstreuung an den umfänglichen Magnetstirnseiten zu reduzieren. Damit die Magnete in der größeren Magnettasche tangential in der gewünschten Position angeordnet und gehalten werden, bilden viele Rotorbleche in der Magnettasche im Blechschnitt geformte Anschläge aus, die ein Verrutschen der Magnete bei der Rotorherstellung verhindern. Diese Anschläge erhöhen jedoch den Streufluss, und dieser Verlust an drehmomentbildendem Erregerfeld muss mit zusätzlichem Magnetmaterial kompensiert werden, was die Magnetkosten erhöht.The cross-section of the magnet pockets is significantly larger than the magnets in order to reduce the unwanted magnetic field scattering on the circumferential magnet faces. In order for the magnets to be arranged and held tangentially in the desired position in the larger magnet pocket, many rotor laminations form stops in the magnet pocket in the lamination cut, which prevent the magnets from slipping during rotor manufacture. However, these stops increase the leakage flux, and this loss of torque-forming excitation field must be compensated for with additional magnet material, which increases magnet costs.

Es gibt jedoch Ansätze, die Magnete durch Rotation des Rotors radial nach außen oder durch externe Magnetfelder in Richtung Luftspalt zu bewegen. Dies geschieht vor dem Einfüllen des Klebstoffs und setzt voraus, dass sich die Magnete beim Einfüllen des Klebstoffs nicht bewegen.However, there are attempts to move the magnets radially outwards by rotating the rotor or by external magnetic fields in the direction of the air gap. This is done before the adhesive is poured in and assumes that the magnets are not moving when the adhesive is poured in.

Das Einfüllen von Klebstoff in die Magnettaschen nach dem Einsetzen der Magnete ist eine gängige Methode, um Magnete in den Rotorblechpaketen zu fixieren. Dabei wird eine definierte Menge Klebstoff über eine Dosiernadel in die verbleibenden Hohlräume der Magnettasche eingefüllt. Der Klebstoff soll in die Spalte zwischen den Blechen und dem Magnet fließen, wobei die Spalte auf beiden Seiten des Magneten unterschiedlich groß sein können. Aufgrund der begrenzten Fließfähigkeit der Klebstoffe kann nur der größere der beiden Spalte gefüllt werden, und das oft nur teilweise. Für eine hohe Spaltfüllung muss die Spalthöhe auch bei ungünstigen Bauteiltoleranzen auf einem Mindestniveau liegen, was wiederum den magnetischen Widerstand im Hauptkreis vergrößert und damit die Magnetkosten des Rotors erhöht, da für das gewünschte Erregerfeld aufgrund des höheren magnetischen Widerstands mehr Magnetmaterial benötigt wird.Filling the magnet pockets with adhesive after inserting the magnets is a common method of fixing magnets in the rotor lamination stacks. A defined amount of adhesive is filled into the remaining cavities of the magnet pocket using a dosing needle. The glue should flow into the gaps between the sheets and the magnet, whereby the gaps on either side of the magnet can be different sizes. Due to the limited flowability of the adhesives, only the larger of the two gaps can be filled, and often only partially. For a high gap filling, the gap height must be at a minimum level even with unfavorable component tolerances, which in turn increases the magnetic resistance in the main circuit and thus increases the magnet costs of the rotor, since more magnetic material is required for the desired excitation field due to the higher magnetic resistance.

Darüber hinaus sind sowohl der Klebstoff als auch die Ausrüstung für den Klebeprozess kostenintensiv, was wiederum die Gesamtherstellungskosten des Rotors mit dem entsprechenden Permanentmagneten ungünstig erhöht.In addition, both the adhesive and the equipment for the gluing process are expensive, which in turn unfavorably increases the overall manufacturing costs of the rotor with the corresponding permanent magnet.

Die Magnetkosten steigen auch mit zunehmender Betriebstemperatur der Magnete, da mit zunehmender Temperatur immer teurere Legierungsbestandteile - etwa schwere Seltene Erden, z. B. Dysprosium Dy, Terbium Tb, für die Entmagnetisierungsfestigkeit eingesetzt werden müssen. Magnete selbst erzeugen im Betrieb unter dem Einfluss von Drehfeldern Eigenverluste durch Wirbelströme, die an eine Wärmesenke abgeführt werden müssen. Eine schlechte oder unsichere Wärmeanbindung an die kühlere Seite des Rotorkerns erhöht die Magnettemperatur und somit auch die Magnetkosten.The magnet costs also increase as the operating temperature of the magnets increases, since the higher the temperature, the more expensive alloy components - such as heavy rare earths, e.g. B. Dysprosium Dy, Terbium Tb, must be used for the demagnetization resistance. During operation, under the influence of rotating fields, magnets themselves generate intrinsic losses through eddy currents, which must be dissipated to a heat sink. A poor or unsafe thermal connection to the cooler side of the rotor core increases the magnet temperature and thus the magnet costs.

Die EP 0413 183 A1 offenbart eine Rotorstruktur und ein Verfahren zum Zusammenbau derselben, die es ermöglicht, Dauermagnete vom gesinterten Typ mit geringen mechanischen Eigenschaften, hoher Sprödigkeit und nicht genau kontrollierter Größe für den Einsatz in bürstenlosen Synchron-Elektromotoren in reversibler Weise zu verwenden.The EP 0413 183 A1 discloses a rotor structure and a method of assembling the same that makes it possible to use sintered-type permanent magnets with low mechanical properties, high brittleness and not precisely controlled size for use in brushless synchronous electric motors in a reversible manner.

Die EP 2403 109 A2 offenbart eine magnetische Baugruppe für eine elektrische Maschine, umfassend mindestens zwei hartmagnetische Segmente zur Erzeugung eines Magnetfeldes und mindestens zwei weichmagnetische Segmente zur Führung des Magnetfeldes, bei welchem die weichmagnetischen Segmente durch eine unmagnetische Haltestruktur zusammengehalten sind. Ein hartmagnetisches Segment ist über einen Kontaktspalt an einem weichmagnetischen Segment zu einem ersten Baugruppensegment angeordnet, wobei das erste Baugruppensegment mit einem zweiten Baugruppensegment über einen Toleranzspalt verbunden ist und der Toleranzspalt eine größere Breite als der Kontaktspalt aufweist.The EP 2403 109 A2 discloses a magnetic assembly for an electrical machine, comprising at least two hard-magnetic segments for generating a magnetic field and at least two soft-magnetic segments for guiding the magnetic field, in which the soft-magnetic segments by a non-magnetic tables holding structure are held together. A hard-magnetic segment is arranged via a contact gap on a soft-magnetic segment to form a first assembly segment, the first assembly segment being connected to a second assembly segment via a tolerance gap and the tolerance gap having a greater width than the contact gap.

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

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Rotor, insbesondere für eine elektrische Rotationsmaschine, nach Anspruch 1, ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors nach Anspruch 10 und eine elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Rotors sind in den Unteransprüchen 2-9 aufgezeigt. Eine vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens ist in Unteranspruch 11 aufgezeigt.According to the invention, the object is achieved by a rotor, in particular for an electric rotary machine, according to claim 1, a method for producing a rotor according to claim 10 and an electric rotary machine according to claim 12. Advantageous embodiments of the rotor are shown in subclaims 2-9. An advantageous embodiment of the method is shown in dependent claim 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 immer auf die Drehachse des Rotors.The terms "radial", "tangential" and "axial" in connection with the present invention always refer to the axis of rotation of the rotor.

Der erfindungsgemäße Rotor kann Bestandteil einer Radialflussmaschine sein, was jedoch die Anwendung in Axialflussmaschinen nicht ausschließt, wenn die Richtungen entsprechend der physikalischen Wirkung angepasst werden.The rotor according to the invention can be part of a radial flux machine, but this does not exclude its use in axial flux machines if the directions are adjusted according to the physical effect.

Die Erfindung betrifft einen Rotor, insbesondere für eine elektrische Rotationsmaschine, umfassend einen Rotorkörper sowie mehrere Permanentmagnete zur Erzeugung eines jeweiligen Magnetfeldes, die in Aufnahmeräumen im Rotorkörper angeordnet sind, wobei eine erste Seite des jeweiligen Permanentmagneten unter Ausbildung von einem Kontaktspalt an einer ersten Seite eines jeweiligen Aufnahmeraums anliegt. Eine der ersten Seite des Permanentmagneten gegenüberliegende zweite Seite des Permanentmagneten ist durch einen Toleranzspalt von einer zweiten Seite des Aufnahmeraums, die der ersten Seite des Aufnahmeraums gegenüberliegt, getrennt. Dabei sind der Kontaktspalt und der Toleranzspalt zumindest teilweise mit Imprägnierharz gefüllt, um den Permanentmagnet zwischen der ersten Seite des Aufnahmeraums und der zweiten Seite des Aufnahmeraums stoffschlüssig zu fixieren.The invention relates to a rotor, in particular for an electrical rotary machine, comprising a rotor body and a plurality of permanent magnets for generating a respective magnetic field, which are arranged in receiving spaces in the rotor body, with a first side of the respective permanent magnet forming a contact gap on a first side of a respective recording room. A second side of the permanent magnet, opposite the first side of the permanent magnet, is separated by a tolerance gap from a second side of the receiving space, which is opposite the first side of the receiving space. The contact gap and the tolerance gap are at least partially filled with impregnating resin in order to fix the permanent magnet between the first side of the receiving space and the second side of the receiving space in a materially bonded manner.

Der Rotor der elektrischen Rotationsmaschine umfasst insbesondere hartmagnetische Elemente in Form von Permanentmagneten bzw. Dauermagneten, die ein Magnetfeld erzeugen. Das Magnetfeld wird durch weichmagnetische bzw. ferromagnetische Elemente, die als Rotorbleche ausgebildet sind, geführt. Der Rotorkörper umfasst mindestens zwei und insbesondere eine Vielzahl solcher Rotorbleche, die in Stapelanordnung in axialer Richtung aneinandergereiht sind und ein entsprechendes Rotorblechpaket bilden. Die jeweiligen Rotorbleche weisen Aussparungen auf, so dass der Rotorkörper Aufnahmeräume bildet. Der Rotorkörper ist beispielsweise rotationssymmetrisch und bildet in Umfangsrichtung verteilt mehrere solcher Aufnahmeräume aus.The rotor of the rotary electric machine includes, in particular, hard-magnetic elements in the form of permanent magnets or permanent magnets that generate a magnetic field. The magnetic field is guided by soft-magnetic or ferromagnetic elements that are designed as rotor laminations. The rotor body comprises at least two and in particular a large number of such rotor laminations which are lined up in a stacked arrangement in the axial direction and form a corresponding rotor lamination stack. The respective rotor laminations have recesses so that the rotor body forms accommodation spaces. The rotor body is, for example, rotationally symmetrical and forms a plurality of such receiving spaces distributed in the circumferential direction.

Die mehreren Permanentmagneten sind in den jeweiligen Aufnahmeräumen angeordnet, z.B. werden die Permanentmagnete bei in umfänglich einstückigen Rotorkörpern von der Stirnseite der Rotorbleche her, in Radialflussmaschinen axial, in die jeweiligen Aufnahmeräume eingesetzt.The several permanent magnets are arranged in the respective receiving spaces, e.g. the permanent magnets are inserted into the respective receiving spaces from the front side of the rotor laminations in circumferentially one-piece rotor bodies, in radial flux machines axially.

Erfindungsgemäß sind die Spalte zwischen den Permanentmagneten und dem Rotorkörper minimal ausgeführt. Das heißt, dass neben dem kontrolliert realisierten Kontaktspalt, in dem sich beide Bauteile in Teilflächen berühren, auch der gegenüberliegende Toleranzspalt bevorzugt sehr klein gehalten ist. Besonders bevorzugt werden Elastizitäten im Rotorkörper genutzt, um auch den Toleranzspalt als Kontaktspalt mit minimalen Luftstrecken für den Magnetfluss auszubilden. Die Minimierung der Sekundärspalte, also der Kontaktspalte und der Toleranzspalte, für den Magnetkreis innerhalb des Rotors senkt den magnetischen Widerstand im Magnetkreis und damit die für die benötigte Erregerenergie einzusetzende Magnetmasse und entsprechend unmittelbar die Magnetkosten.According to the invention, the gaps between the permanent magnets and the rotor body are minimal. This means that in addition to the controlled contact gap, in which both components touch each other in partial areas, the opposite tolerance gap is preferably kept very small. Elasticities in the rotor body are particularly preferably used in order to form the tolerance gap as a contact gap with minimal air gaps for the magnetic flux. The minimization of the secondary gaps, i.e. the contact gaps and the tolerance gaps, for the magnetic circuit within the rotor reduces the magnetic resistance in the magnetic circuit and thus the magnetic mass to be used for the required excitation energy and accordingly directly the magnet costs.

Nur mit für engste Spalte optimierten Harzen ist die Füllung derart kleiner Spalte weitgehend, d.h. zu nahezu 100% möglich. Derartige Harze werden vereinfacht Imprägnierharze genannt. Die Imprägnierharze weisen vorteilhaft eine hohe Adhäsion zu den Blech- und Magnetoberflächen auf und sind sehr zähelastisch. Damit bilden sie eine langzeitstabile stoffschlüssige Verbindung, die nicht nur die Magnete sicher in ihrer Position hält, sondern den Rotorkörper auch verfestigen. Diese Verfestigung erlaubt es, Streustege im Rotorkörper dünner auszuführen, was den Streufluss reduziert und ebenfalls zu erheblichen Magnetkosteneinsparungen beiträgt. Hierzu befindet sich vorteilhaft in den Streustegen das gleiche Harz zwischen den Elektroblechen, das auch in den schmalen Spalten zwischen den Magneten und dem Rotorkern die Fixierung übernimmt.Only with resins optimized for the narrowest gaps is it possible to fill such small gaps to a large extent, ie to almost 100%. Such resins are simply called impregnating resins. The impregnating resins advantageously have high adhesion to the sheet metal and magnet surfaces and are very viscoplastic. They thus form a long-term stable material connection that not only holds the magnets securely in their position, but also strengthens the rotor body. This solidification allows thinning the stray bars in the rotor body, which reduces the stray flux and also contributes to significant savings in magnet costs. For this purpose, the same resin is advantageously located in the scattering webs between the electrical laminations, which also takes over the fixing in the narrow gaps between the magnets and the rotor core.

Der Kontaktspalt ist neben den Punkten der Abstützung des Permanentmagneten im betreffenden Aufnahmeraum ausgebildet. Der Kontaktspalt zwischen der ersten Seite des jeweiligen Permanentmagneten und der ersten Seite des jeweiligen Aufnahmeraums kann annähernd konstant sein, wobei die Spalthöhe des Kontaktspalts aufgrund der Rauigkeit des Rotorblechpakets im Bereich von 0 bis 40 µm variieren kann. Imprägnierharz weist eine besonders gute Fließfähigkeit auf, wodurch dieser dünne Kontaktspalt zumindest weitgehend und besonders vorteilhaft vollständig ausgefüllt werden kann.The contact gap is formed adjacent to the points of support of the permanent magnet in the receiving space in question. The contact gap between the first side of the respective permanent magnet and the first side of the respective receiving space can be approximately constant, the gap height of the contact gap being able to vary in the range from 0 to 40 μm due to the roughness of the laminated rotor core. Impregnating resin has particularly good flowability, as a result of which this thin contact gap can be at least largely and particularly advantageously completely filled.

Ein besonderer Vorteil wird erreicht, wenn der Kontaktspalt und der Toleranzspalt vollständig mit Imprägnierharz gefüllt sind, zum Beispiel durch Tauchrollieren. In diesem Fall wird eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Permanentmagneten und der Wandung des jeweiligen Aufnahmeraums erzeugt, wodurch eine besonders gute thermische Anbindung erreicht wird.A particular advantage is achieved when the contact gap and the tolerance gap are completely filled with impregnating resin, for example by dip rolling. In this case, an integral connection is created between the permanent magnet and the wall of the respective receiving space, as a result of which a particularly good thermal connection is achieved.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind keine Anschläge in der Aufnahmeraumkontur bzw. in der Magnettaschenkontur vorhanden, so dass das Streufeld an den Magnetstirnseiten quer zur Richtung des Hauptmagnetfeldes minimal ist. Die Permanentmagnete wären im Aufnahmeraum quer zur Richtung des Hauptmagnetfeldes verschiebbar, wenn sie nicht fest fixiert wären. Diese Fixierung wird in einer vorteilhaften Ausführungsform ausschließlich durch Imprägnierharz erreicht.In a preferred embodiment, there are no stops in the contour of the receiving space or in the contour of the magnet pocket, so that the stray field at the end faces of the magnet transverse to the direction of the main magnetic field is minimal. The permanent magnets would be displaceable in the receiving space transversely to the direction of the main magnetic field if they were not firmly fixed. In an advantageous embodiment, this fixation is achieved exclusively by means of impregnating resin.

Das verwendete Imprägnierharz, insbesondere Epoxidharz, ist ein aushärtbares Harz, das unter Nutzung von Kapillarkräften hervorragendes Kriechverhalten in engen Spalten aufweist und dazu dient, den jeweiligen Permanentmagneten in einem entsprechenden Aufnahmeraum, auch Magnettasche genannt, stoffschlüssig zu fixieren und die wärmetechnische Anbindung des jeweiligen Permanentmagneten zu verbessern, indem es die Luft in den sehr kleinen Spalten zwischen Magnet und Rotorkörper aufgrund der Rauigkeit und Unebenheit der Bauteile ersetzt. Zudem ist das Imprägnierharz pro Kilogramm deutlich preiswerter als die üblichen Hochtemperaturklebstoffe zum Einkleben des jeweiligen Permanentmagneten, was wiederum vorteilhaft die gesamten Herstellungskosten des Rotors mit dem entsprechenden Permanentmagneten reduziert.The impregnation resin used, in particular epoxy resin, is a hardenable resin which, using capillary forces, has excellent creep behavior in narrow gaps and serves to fix the respective permanent magnet in a corresponding receiving space, also called magnet pocket, in a materially bonded manner and to close the thermal connection of the respective permanent magnet improve by replacing the air in the very small gaps between the magnet and the rotor body due to the roughness and unevenness of the components. In addition, the impregnating resin is significantly cheaper per kilogram than the usual high-temperature adhesives for gluing in the respective permanent magnet, which in turn advantageously reduces the overall manufacturing costs of the rotor with the corresponding permanent magnet.

Gemäß einer Ausführungsform des Rotors wird der jeweilige Permanentmagnet über den Kontaktspalt auf jener Seite des Rotorkörpers angeordnet, die thermisch mit einer Wärmesenke des Rotors verbunden ist, um die Kühlung des jeweiligen Permanentmagneten zu verbessern. Insbesondere sind die Kontaktspalte aller Permanentmagnete eines Rotors auf der gleichen, kühleren Seite des Rotorblechpakets angeordnet. Mit anderen Worten ist die im Montageprozess sicher realisierte Kontaktseite des Permanentmagneten vorteilhaft auf jener Seite des Rotorkerns angeordnet, die mit der Wärmesenke des Rotors verbunden ist. Auf diese Weise wird die Kühlung der Permanentmagnete verbessert. Die damit realisierbare Absenkung der maximalen Betriebstemperatur ermöglicht den Einsatz kostengünstiger Magnetsorten.According to one embodiment of the rotor, the respective permanent magnet is arranged via the contact gap on that side of the rotor body which is thermally connected to a heat sink of the rotor in order to improve the cooling of the respective permanent magnet. In particular, the contact gaps of all permanent magnets of a rotor are arranged on the same, cooler side of the laminated rotor core. In other words, the contact side of the permanent magnet that is reliably realized in the assembly process is advantageously arranged on that side of the rotor core that is connected to the heat sink of the rotor. This improves the cooling of the permanent magnets. The reduction in the maximum operating temperature that can be achieved in this way enables the use of more economical magnet types.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Rotors hat der Toleranzspalt eine durchschnittliche Spalthöhe von weniger als 0,1 mm, insbesondere von weniger als 0,05 mm, um den magnetischen Widerstand im Magnetkreis zu senken. Der Toleranzspalt zwischen der der ersten Seite des Permanentmagneten gegenüberliegenden zweiten Seite des Permanentmagneten und der zweiten Seite des Aufnahmeraums, die der ersten Seite des Aufnahmeraums gegenüberliegt, kann aufgrund von Bauteiltoleranzen eine größere Breite haben als der Kontaktspalt, und die Spalthöhe des Toleranzspaltes kann das Zwei- bis Fünffache der Spalthöhe des Kontaktspaltes betragen. Bevorzugt wird ein radial äußeres Rotorblechpaket des Rotors thermisch aufgeschrumpft und der Toleranzspalt wird hierbei zumindest in Teilbereichen auf null reduziert. Eine weitere Möglichkeit, den Toleranzspalt in Vollschnittrotoren zu minimieren, ist die Nutzung der Elastizität der Haltestege bei der Magnetmontage.According to a further embodiment of the rotor, the tolerance gap has an average gap height of less than 0.1 mm, in particular less than 0.05 mm, in order to reduce the magnetic resistance in the magnetic circuit. The tolerance gap between the second side of the permanent magnet, opposite the first side of the permanent magnet, and the second side of the receiving space, which is opposite the first side of the receiving space, can have a greater width than the contact gap due to component tolerances, and the gap height of the tolerance gap can up to five times the gap height of the contact gap. A radially outer laminated core of the rotor is preferably thermally shrunk on and the tolerance gap is reduced to zero at least in some areas. Another way of minimizing the tolerance gap in full-section rotors is to use the elasticity of the holding webs when mounting the magnet.

Der Toleranzspalt wird auch durch Imprägnierharz weitgehend bzw. nahezu vollständig ausgefüllt. Da sich Imprägnierharz aufgrund seiner deutlich besseren Fließfähigkeit zum Füllen besonders dünner Spalte eignet, muss die Spalthöhe für eine hohe Spaltfüllung auch bei ungünstigen Bauteiltoleranzen nicht mehr auf einem Mindestniveau liegen. Dadurch wird die Erhöhung des magnetischen Widerstandes durch Sekundärspalte minimiert. Mit anderen Worten erlaubt ein kleinerer Toleranzspalt eine entsprechende Reduzierung des magnetischen Widerstandes im Hauptkreis.The tolerance gap is also largely or almost completely filled by impregnation resin. Since impregnation resin is suitable for filling particularly thin gaps due to its significantly better flowability, the gap height no longer has to be at a minimum level for a large gap filling, even with unfavorable component tolerances. This minimizes the increase in reluctance caused by secondary gaps. In other words, a smaller tolerance gap allows a corresponding reduction in reluctance in the main circuit.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Rotors ist vorgesehen, dass in den Aufnahmeräumen an den umfänglichen Stirnseiten der Permanentmagnete in einem Bereich des Aufnahmeraums, der von der Stirnfläche des jeweiligen Permanentmagneten bis zu einem Abstand von der Stirnfläche reicht, der wenigstens 10% der Magnethöhe entspricht, die Erstreckung des Aufnahmeraums entlang der Richtung der Magnethöhe >90%, insbesondere >95%, der Höhe des jeweiligen Permanentmagneten beträgt. Dabei entspricht die Richtung der Magnethöhe der Richtung des Magnetfelds im Permanentmagneten.According to a further embodiment of the rotor, it is provided that in the receiving spaces on the circumferential end faces of the permanent magnets in a region of the receiving space that extends from the end face of the respective permanent magnet to a distance from the end face that corresponds to at least 10% of the magnet height, the Extension of the recording space ent along the direction of the magnet height >90%, in particular >95%, of the height of the respective permanent magnet. The direction of the magnet height corresponds to the direction of the magnetic field in the permanent magnet.

Die Magnethöhe ist dabei entlang der Höhe der Magnettasche definiert. Der Bereich mit dieser Magnettaschenhöhe nahe der Magnethöhe erstreckt sich in einem Abstand zur Stirnfläche des Permanentmagneten wenigstens über eine Distanz, die 10% der Magnethöhe entspricht.The magnet height is defined along the height of the magnet pocket. The area with this magnet pocket height close to the magnet height extends at a distance from the end face of the permanent magnet over a distance that corresponds to 10% of the magnet height.

Mit dieser Ausgestaltung der Magnettaschenkontur kann vorteilhafterweise auf merklichen Streufluss erzeugende Anschläge zur Positionierung der Magnete quer zur Hauptmagnetflussrichtung verzichtet werden. Selbst bei der genannten Verringerung der Magnettaschenhöhe im Mittel beider Stirnseitenabstandsbereiche im Bereich von <10%, insbesondere <5%, der Magnethöhe erlaubt die erfindungsgemäße Ausgestaltung trotzdem die Realisierung einer mechanisch robusten stoffschlüssigen Verbindung durch das Imprägnierharz, da das Imprägnierharz im Bereich der Spaltenden an den Magnetstirnseiten auch unter Berücksichtigung aller Toleranzen eine Harzschicht bildet, die neben der reinen Scherbelastung auch auf Druck belastet werden kann.With this configuration of the magnet pocket contour, it is advantageously possible to dispense with stops that generate noticeable leakage flux for positioning the magnets transversely to the main magnet flux direction. Even with the above-mentioned reduction in the height of the magnet pocket on average between the two front side spacing areas in the range of <10%, in particular <5%, of the magnet height, the configuration according to the invention still allows the realization of a mechanically robust material connection through the impregnating resin, since the impregnating resin in the area of the gap ends at the A resin layer forms on the end faces of the magnet, also taking into account all tolerances, which can also be subjected to pressure in addition to the pure shearing load.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Rotors sind Spalte zwischen Rotorblechen in axialer Richtung im Rotorblechpaket zumindest teilweise mit Imprägnierharz gefüllt, so dass das Rotorblechpaket stoffschlüssig verfestigt ist. Mit anderen Worten werden vorteilhaft beim Tauchimprägnieren zusätzlich zu den dünnen Spalten zwischen dem Permanentmagneten und den Rotorblechen bzw. dem Kontaktspalt und dem Toleranzspalt auch die Spalte zwischen den Rotorblechen des Rotorblechpakets mit Imprägnierharz gefüllt und das Imprägnierharz trägt nach dem Aushärten zur Festigkeit des Rotorblechpakets bei. Dies hat den Vorteil, dass durch die Verstärkung des Rotorblechpakets, die durch die stoffschlüssige Verbindung der benachbarten Rotorbleche erfolgt, eine bessere Drehzahlfestigkeit erreicht wird. Dadurch werden im geblechten Rotorkörper auch Haltestege stabilisiert, die in der Nähe eines Luftspaltes angeordnet sind, durch den Magnetfluss zum Stator fließt. Diese Haltestege können durch die Verfestigung mit einem geringeren Sicherheitsfaktor ausgelegt werden, da mögliche Vorschädigungen oder Schwachstellen in einzelnen Blechen durch den axialen Verbund infolge der Klebewirkung des Imprägnierharzes durch stabilere Nachbarbleche weitgehend kompensiert werden. Dadurch können Haltestege, die Streufluss führen, mit kleinerem Querschnitt ausgeführt werden, was den Streufluss und damit die Magnetkosten senkt. Außerdem verhindert diese vorteilhafte stoffschlüssige Verbindung benachbarter Bleche ein Abheben der Stirnseitenbleche in der Polmitte durch abstoßende Magnetkräfte.According to a further embodiment of the rotor, gaps between rotor laminations in the axial direction in the rotor lamination stack are at least partially filled with impregnating resin, so that the rotor lamination stack is solidly bonded. In other words, during dip impregnation, in addition to the thin gaps between the permanent magnet and the rotor laminations or the contact gap and the tolerance gap, the gaps between the rotor laminations of the rotor core are also filled with impregnating resin and the impregnating resin contributes to the strength of the rotor core after hardening. This has the advantage that a better speed stability is achieved through the reinforcement of the rotor laminated core, which takes place through the integral connection of the adjacent rotor laminations. This also stabilizes holding webs in the laminated rotor body, which are arranged in the vicinity of an air gap through which the magnetic flux flows to the stator. Due to the hardening, these holding webs can be designed with a lower safety factor, since possible previous damage or weak points in individual sheets are largely compensated for by the axial bond due to the adhesive effect of the impregnating resin by more stable neighboring sheets. As a result, holding webs that carry stray flux can be designed with a smaller cross section, which reduces the stray flux and thus the magnet costs. In addition, this advantageous integral connection of adjacent metal sheets prevents the face metal sheets from being lifted off in the center of the pole due to repelling magnetic forces.

Die stoffschlüssige Fixierung der Bleche des Rotorkörpers ist ein weiterer wesentlicher Vorteil der Imprägnierung und leistet über eine höhere Festigkeit der Streustege und die dadurch mögliche Verkleinerung deren Querschnittsfläche auch einen Beitrag zur Magnetkostensenkung. Hierzu erfolgt die Blechspaltfüllung im radial äußeren Bereich des Rotorkörpers allerdings bevorzugt im Wesentlichen vollständig, sonst ist eine Querschnittsverminderung aus Sicherheitsgründen nicht zulässig.The cohesive fixing of the laminations of the rotor body is another significant advantage of impregnation and also contributes to reducing magnet costs due to the higher strength of the scatter bars and the resulting possible reduction in their cross-sectional area. For this purpose, however, the sheet metal gap is preferably filled essentially completely in the radially outer area of the rotor body, otherwise a reduction in cross section is not permissible for safety reasons.

Darüber hinaus führt die Spaltfüllung zwischen den Rotorblechen mittels des Imprägnierharzes zur Beseitigung einer möglichen Luftschicht, was wiederum eine bessere axiale Wärmeleitfähigkeit ermöglicht. Dies führt zu einem geringeren Temperaturgradienten im Rotor und senkt insbesondere die maximale Temperatur im Zentrum des Rotors. Dies wiederum ermöglicht den Einsatz preiswerter Permanentmagnete mit einer geringeren Koerzitivfeldstärke bzw. mit einem niedrigeren HRE-Anteil „Schwer Seltene Erden“.In addition, the gap filling between the rotor laminations by means of the impregnating resin leads to the elimination of a possible air layer, which in turn enables better axial thermal conductivity. This leads to a lower temperature gradient in the rotor and in particular lowers the maximum temperature in the center of the rotor. This in turn enables the use of inexpensive permanent magnets with a lower coercive field strength or with a lower HRE proportion "heavy rare earths".

Weiterhin kriecht das Imprägnierharz zwischen den Rotorblechen vorteilhaft bis in den Bereich zwischen Rotorblechpaket und Rotorträger und trägt durch Füllung des dortigen Spalts zur Drehmomentfestigkeit der Rotorbaugruppe bei. D.h. das Imprägnierharz ergänzt mögliche kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindungen zwischen Rotorblechpaket und Rotorträger durch eine stoffschlüssige Verbindung. Hierdurch kann der Aufwand für die Absicherung der Drehmomentübertragung reduziert und damit Kosten gespart werden.Furthermore, the impregnating resin between the rotor laminations advantageously creeps into the area between the laminated rotor core and the rotor carrier and, by filling the gap there, contributes to the torque strength of the rotor assembly. I.e. the impregnating resin supplements possible force-locking and/or form-locking connections between the laminated rotor core and the rotor carrier with a material-locking connection. As a result, the effort involved in safeguarding the torque transmission can be reduced and costs can therefore be saved.

Bei der Montage der Permanentmagnete in oder an das Rotorblechpaket wird in Serienprozessen, in denen die endgültige Magnetisierung erst kurz vor dem Einbau des fertigen Rotors in den Stator erfolgt, bevorzugt eine schwache einseitige Vormagnetisierung benutzt, um die Magnete lagestabil am Rotorblechpaket zu positionieren. Diese einseitige mehrpolige Vormagnetisierung wird auch als Halbach-Magnetisierung bezeichnet. Dabei ist jene Seite des Magnetelements einseitig mehrpolig magnetisiert, die dem Kontaktspalt zugewandt ist. Wenn ein Magnetpol mehrere in einer Reihe hintereinander angeordnete Magnetelementen umfasst, dann beginnt und endet die Halbach-Magnetisierung benachbarter Magnetelemente mit unterschiedlichen Polaritäten. In einer Reihe angeordnete Magnetelemente eines Magnetpols ziehen sich magnetisch an, und die Magnetelemente einer Reihe bilden einen magnetisch zusammengehaltenen Verbund, der auch in Montageautomaten leichter zu handhaben ist und nicht zum Kippen und Verklemmen in der Magnettasche neigt.When assembling the permanent magnets in or on the rotor lamination stack, in series processes in which the final magnetization takes place shortly before the finished rotor is installed in the stator, a weak one-sided premagnetization is preferably used in order to position the magnets in a stable position on the rotor lamination stack. This one-sided, multi-pole pre-magnetization is also referred to as Halbach magnetization. In this case, that side of the magnetic element which faces the contact gap is magnetized with multiple poles on one side. If a magnetic pole comprises several magnetic elements arranged one behind the other in a row, then the Halbach magnetization of adjacent magnetic elements begins and ends with different polarities. Magnetic elements of a magnetic pole arranged in a row attract each other magnetically, and the magnetic elements in a row form a magnetically held composite that is also easier to handle in automatic assembly machines and does not tend to tilt and jam in the magnetic pocket.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Rotors ist der jeweilige Permanentmagnet, der mehrere Magnetelemente umfassen kann, auf allen seinen Oberflächen, die nicht in direktem Kontakt mit Rotorblechen stehen, mit einer Schicht aus Imprägnierharz beschichtet, um den Permanentmagnet gegen Korrosion zu schützen, wobei die durchschnittliche Dicke der Schicht zwischen 20 und 200 µm beträgt, wie z.B. zwischen 50 µm und 100 µm. Die Dicke der Schicht ist z. B. abhängig von der Temperatur und der Verweilzeit des Rotors im Harzbad. Darüber hinaus kann die Imprägnierharzschicht die Außenflächen des Rotorkörpers und der Magnetelemente, die vorzugsweise vor und während des Imprägniervorgangs induktiv erwärmt werden, vollständig beschichten. So kann die Imprägnierharz-Schicht zum Korrosionsschutz beitragen, indem sie verhindert, dass korrosive Medien zu den Magnetelementen gelangen. Aufgrund dieser Korrosionsschutzwirkung kann die Beschichtung der Magnetelemente mit einer weiteren Korrosionsschutzschicht auf ein Minimum reduziert werden, was sich ebenfalls mindernd auf die Magnetkosten auswirkt.According to another embodiment of the rotor, the respective permanent magnet, which may comprise several magnetic elements, is coated on all its surfaces that are not in direct contact with rotor laminations with a layer of impregnating resin to protect the permanent magnet against corrosion, the average thickness of the layer is between 20 and 200 µm, such as between 50 µm and 100 µm. The thickness of the layer is z. B. dependent on the temperature and the dwell time of the rotor in the resin bath. In addition, the impregnation resin layer can completely coat the outer surfaces of the rotor body and the magnet elements, which are preferably inductively heated before and during the impregnation process. The impregnating resin layer can contribute to corrosion protection by preventing corrosive media from reaching the magnetic elements. Due to this anti-corrosion effect, the coating of the magnet elements with a further anti-corrosion layer can be reduced to a minimum, which also has a reducing effect on the magnet costs.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Rotors kann der Rotor einen Rotorträger umfassen, an den der Rotorkörper Drehmoment überträgt, wobei zumindest ein Spalt zwischen dem Rotorkörper und dem Rotorträger zumindest teilweise mit Imprägnierharz gefüllt ist und das Imprägnierharz zur Drehmomentfestigkeit beiträgt. Der Rotorträger kann direkt die Welle sein, wie z. B. bei elektrischen Achsantrieben, oder, wie bei Hybridantrieben, ein Topf mit integrierten Kupplungen, oder ein reines Adapterteil bei Bauformen, bei denen ein hohlzylindrischer Rotorkörper eine nichtmagnetische Abstützung benötigt.According to a further embodiment of the rotor, the rotor can include a rotor carrier to which the rotor body transmits torque, at least one gap between the rotor body and the rotor carrier being at least partially filled with impregnating resin and the impregnating resin contributing to the torque strength. The rotor carrier can directly be the shaft, e.g. B. in electric axle drives, or, as in hybrid drives, a pot with integrated clutches, or a pure adapter part in designs where a hollow-cylindrical rotor body requires a non-magnetic support.

Neben der Korrosionsschutzwirkung glättet die Harzschicht die Luftspaltoberfläche des geblechten Rotorkörpers, wobei die durchschnittliche Dicke der Schicht vorzugsweise zwischen 10 µm und 50 µm beträgt. Hierzu kann die Menge des Materials der Harzschicht durch Abblasen von an der Oberfläche gebildeten Harzansammlungen geringgehalten werden, so dass sich eine besonders glatte und dünne Harzschicht an der Oberfläche bildet. Auch wenn die Dicke der Harzschicht nur wenige hundertstel Millimeter beträgt, wird dadurch die Rauheit der Oberfläche des Rotors reduziert, so dass die Luftströmung im Luftspalt laminar wird, was Schleppverluste reduziert.In addition to the anti-corrosion effect, the resin layer smoothes the air gap surface of the laminated rotor body, and the average thickness of the layer is preferably between 10 μm and 50 μm. For this purpose, the amount of material of the resin layer can be kept small by blowing off resin accumulations formed on the surface, so that a particularly smooth and thin resin layer is formed on the surface. Even if the thickness of the resin layer is only a few hundredths of a millimeter, this reduces the roughness of the surface of the rotor, so that the air flow in the air gap becomes laminar, which reduces drag losses.

Trotz der dünnen Beschichtung aller Oberflächen wird deutlich weniger Harz verbraucht als beim Spritzgießen, wie z. B. beim Resin Transfer Molding, oder den üblichen Klebeverfahren, da die in den Aufnahmeräumen neben den Magneten verbleibenden großen Hohlräume nicht ausgefüllt, sondern nur beschichtet werden. Das im Rotor verbleibende Harzgewicht ist deutlich geringer als bei hohlraumfüllenden Alternativen, was auch das Massenträgheitsmoment des Rotors senkt.Despite the thin coating of all surfaces, significantly less resin is used than with injection molding, e.g. B. in resin transfer molding, or the usual gluing processes, since the remaining large cavities in the receiving spaces next to the magnets are not filled, but only coated. The resin weight remaining in the rotor is significantly less than void-filling alternatives, which also lowers the rotor's moment of inertia.

Insbesondere ist vorgesehen, dass in den Aufnahmeräumen des Rotorkörpers neben den Permanentmagneten vorhandene Hohlräume an ihren Wandungen nur mit einer Harzschicht bedeckt sind und nicht bzw. nur ein Bruchteil dieser Hohlräume mit Imprägnierharz gefüllt sind. Dies ermöglicht eine Reduzierung der verwendeten Harzmasse durch Beschichtung anstelle des Füllens der Magnettaschenaussparungen, wodurch Harzkosten gespart und das Massenträgheitsmoment verringert werden.In particular, it is provided that cavities present in the receiving spaces of the rotor body next to the permanent magnets are only covered on their walls with a layer of resin and only a fraction of these cavities are filled with impregnating resin. This allows the resin mass used to be reduced by coating instead of filling the magnet pocket recesses, saving resin costs and reducing mass moment of inertia.

Es fallen auch keine Restmaterialien wie die Angüsse beim Spritzgießen an, die kostenpflichtig entsorgt werden müssen. Das Imprägnierharz ist pro Kilogramm deutlich preiswerter als die üblichen Hochtemperaturklebstoffe für die Magnetverklebung. Insgesamt sind die Kosten für Verbrauchsmaterialien deutlich geringer als bei den üblichen Verfahren. Berücksichtigt man zusätzlich die sinkenden Magnetkosten aufgrund des durch die kleinen Sekundärspalte reduzierten magnetischen Widerstands, reduziertem Streufluss und der besseren Kühlung, ergibt sich ein deutlicher Kostenvorteil durch den erfindungsgemäßen Rotor.There are also no residual materials such as the sprues during injection molding, which have to be disposed of at a cost. The impregnating resin is significantly cheaper per kilogram than the usual high-temperature adhesives for magnet bonding. Overall, the costs for consumables are significantly lower than with the usual processes. If one also takes into account the falling magnet costs due to the reduced magnetic resistance due to the small secondary gaps, reduced leakage flux and better cooling, the rotor according to the invention results in a clear cost advantage.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors, insbesondere eines Rotors für eine elektrische Rotationsmaschine, vorgeschlagen, bei dem ein Rotorkörper sowie mehrere Permanentmagnete zur Erzeugung eines jeweiligen Magnetfeldes zur Verfügung gestellt werden, die Permanentmagnete in Aufnahmeräumen im Rotorkörper derart angeordnet werden, dass eine erste Seite des jeweiligen Permanentmagneten unter Ausbildung von einem Kontaktspalt an einer ersten Seite eines jeweiligen Aufnahmeraums angelegt wird, und eine der ersten Seite des Permanentmagneten gegenüberliegende zweite Seite des Permanentmagneten über einen Toleranzspalt zu einer zweiten Seite des Aufnahmeraums, die der ersten Seite des Aufnahmeraums gegenüberliegt, beabstandet wird. Der Kontaktspalt und der Toleranzspalt werden jeweils zumindest teilweise mit Imprägnierharz gefüllt, um den Permanentmagnet zwischen der ersten Seite des Aufnahmeraums und der zweiten Seite des Aufnahmeraums stoffschlüssig zu fixieren. Insbesondere werden kleine Spalte mit Spalthöhen von 0 mm bis 0,1 mm weitgehend mit dem Imprägnierharz gefüllt. Dies hat den Vorteil, dass alle Permanentmagnete eines Rotorkörpers in einem Arbeitsschritt effizient und kostengünstig in dem jeweiligen Aufnahmeraum mit kleinen Spalthöhen zwischen Magnet und Rotorkörper großflächig, stoffschlüssig mittels Imprägnierharz fixiert werden, wodurch eine kostengünstige Herstellung des entsprechenden Rotors mit niedrigen Materialkosten realisiert wird.According to a further aspect of the invention, a method for producing a rotor, in particular a rotor for an electrical rotary machine, is proposed, in which a rotor body and a plurality of permanent magnets for generating a respective magnetic field are made available, the permanent magnets being arranged in receiving spaces in the rotor body in such a way that a first side of the respective permanent magnet is placed against a first side of a respective receiving space, forming a contact gap, and a second side of the permanent magnet opposite the first side of the permanent magnet via a tolerance gap to a second side of the receiving space, which is the first side of the Recording space opposite, is spaced. The contact gap and the tolerance gap are each at least partially filled with impregnating resin in order to fix the permanent magnet between the first side of the receiving space and the second side of the receiving space in a materially bonded manner. In particular, small gaps with gap heights of 0 mm to 0.1 mm are largely filled with the impregnating resin. This has the advantage that all permanent magnets of a rotor body can be efficiently and cost-effectively fitted in the respective receiving space with small ones in one work step Gap heights between magnet and rotor body are fixed over a large area, cohesively by means of impregnating resin, whereby a cost-effective production of the corresponding rotor is realized with low material costs.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird vor der Montage des jeweiligen Permanentmagneten in den Aufnahmeraum des Rotorkörpers eine mehrpolige Vormagnetisierung einer Seite des Permanentmagnets durchgeführt, wobei der jeweilige Permanentmagnet dann im Aufnahmeraum derart angeordnet wird, dass die mehrpolig vormagnetisierte Seite des Permanentmagneten einer Seite des jeweiligen Aufnahmeraums zugewandt ist, so dass der Permanentmagnet an dieser Seite des Aufnahmeraums mittels einer magnetischen Haftkraft bis zum Aushärten des Imprägnierharzes gehalten wird. Die Haftkraft wird durch die einseitige mehrpolige Vormagnetisierung des Permanentmagnets erzeugt.According to an advantageous embodiment of the method, before the respective permanent magnet is installed in the receiving space of the rotor body, a multi-pole pre-magnetization of one side of the permanent magnet is carried out, with the respective permanent magnet then being arranged in the receiving space in such a way that the multi-pole pre-magnetized side of the permanent magnet is one side of the respective receiving space is facing, so that the permanent magnet is held on this side of the receiving space by means of a magnetic adhesive force until the impregnating resin hardens. The adhesive force is generated by the one-sided, multi-pole pre-magnetization of the permanent magnet.

Insbesondere wird vor der Montage eines Permanentmagnets in den jeweiligen Aufnahmeraum des Rotorkörpers eine mehrpolige Vormagnetisierung einer Seite des ansonsten noch unmagnetischen Permanentmagnets durchgeführt, wobei sich der Permanentmagnet, der aus mehreren Magnetelementen bestehen kann, dann im Aufnahmeraum durch die vorhandene einseitige Magnetkraft automatisch mit der mehrpolig vormagnetisierten Seite an den weichmagnetischen Rotorkörper anlegt und mittels dieser magnetischen Haftkraft in der vom Montagewerkzeug definierten Position gehalten wird.In particular, before the installation of a permanent magnet in the respective receiving space of the rotor body, a multi-pole pre-magnetization of one side of the otherwise non-magnetic permanent magnet is carried out, with the permanent magnet, which can consist of several magnetic elements, then automatically in the receiving space due to the existing one-sided magnetic force with the multi-pole pre-magnetized Side rests against the soft-magnetic rotor body and is held in the position defined by the assembly tool by means of this magnetic adhesive force.

Die Vormagnetisierung kann so stark sein, dass die Haftreibung andere Kräfte, z. B. die Gewichtskraft und/ oder Beschleunigungskräfte, die während des Herstellungsprozesses auf die Magnetelemente bzw. die Permanentmagnete wirken, kompensiert. Dadurch kann eine zusätzliche Fixierung, z. B. durch Klebepunkte oder Klemmvorrichtungen, entfallen. Weiterhin wird durch die einseitige Vormagnetisierung die Ausbildung eines sicheren Kontaktspaltes bzw. das Aufliegen des Magnetelements auf Erhebungen der Rotorblechpaketoberfläche auf einer definierten Seite der Magnettasche gewährleistet.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 magnetic elements or the permanent magnets during the manufacturing process, compensated. This allows an additional fixation, e.g. B. by adhesive dots or clamping devices omitted. Furthermore, the one-sided pre-magnetization ensures that a reliable contact gap is formed or that the magnet element rests on elevations on the surface of the laminated rotor core on a defined side of the magnet pocket.

Bevorzugt erfolgt das Füllen der Kontaktspalte und der Toleranzspalte mit Imprägnierharz durch Tauchrollieren, wobei das Imprägnierharz durch Kapillarkräfte in den jeweiligen Kontaktspalt, in den jeweiligen Toleranzspalt und in alle sich in diesem Bereich des Rotorkörpers befindlichen Spalte eindringt, wenn ein Teil des Rotors bei Rotation des Rotors zumindest teilweise in ein Harzbad eintaucht. Neben der Magnetfixierung wir im selben Prozessschritt auch ein Rotorblechpaket verfestigt und alle Oberflächen mit einer dünnen Harzschicht überzogen, wodurch eine mögliche Korrosion an diesen Oberflächen gehemmt wird.The contact gaps and the tolerance gaps are preferably filled with impregnating resin by immersion rolling, with the impregnating resin penetrating through capillary forces into the respective contact gap, into the respective tolerance gap and into all the gaps located in this area of the rotor body when part of the rotor rotates during rotation of the rotor at least partially immersed in a resin bath. In addition to magnet fixation, a rotor lamination stack is also strengthened in the same process step and all surfaces are coated with a thin layer of resin, which inhibits possible corrosion on these surfaces.

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.

Die Erfindung kann unterschiedliche Magnetanordnungen umfassen, wobei die einfachste mit nur einem Rechteckmagnet pro Pol bestückt ist. Hier kann der Blockmagnet in einer sogenannten I-Anordnung umfänglich eine längere Kante aufweisen, und in einer sogenannten Spoke-Anordnung eine radial längere Kante aufweisen. Mit zwei Blockmagneten wird meist eine sogenannte V-Anordnung realisiert, und mit drei Magneten eine sogenannte U- oder D-Anordnung. In immer komplexeren Anordnungen kann die Anzahl der im Sektor eines Magnetpols angeordneten Magnete weiter erhöht werden.The invention can include different magnet arrangements, the simplest being equipped with only one rectangular magnet per pole. Here the block magnet can have a longer edge circumferentially in a so-called I-arrangement, and have a radially longer edge in a so-called spoke arrangement. A so-called V arrangement is usually realized with two block magnets, and a so-called U or D arrangement with three magnets. In increasingly complex arrangements, the number of magnets arranged in the sector of a magnetic pole can be further increased.

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.

Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, die bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird 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 wird dargestellt in

1: Sektorausschnitt aus einer Ausführungsform eines Rotors mit Permanentmagneten in einer Spoke-Anordnung;
2: Unterbaugruppe des Rotors aus 1, umfassend ein Rotorblechpaket mit magnetisch haftendem Permanentmagneten;
3: Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Rotors mit Permanentmagneten in einer V-Anordnung;
4: Sektorausschnitt aus dem Rotor aus 3;
5: Vergrößerte Darstellung des Sektorausschnitts aus 4;
6: Weitere vergrößerte Darstellung des Sektorausschnitts aus 4 und 5;
7: Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Rotors mit Permanentmagneten in einer D-Anordnung;
8: Sektorausschnitt aus dem Rotor aus 7;
9: Sektorausschnitt aus einer weiteren Ausführungsform des Rotors mit Permanentmagneten in der D-Anordnung mit zusätzlichen Formschlusselementen; und
10: Positionierung und Fixierung eines Mittelmagnets aus 7 bis 9.

The invention described above is explained in detail below against the relevant technical background with reference to the accompanying drawings, which show preferred embodiments. The invention is in no way restricted by the purely schematic drawings, it being noted that the drawings are not true to scale and are not suitable for defining size relationships. It is presented in

1 : Sector detail from an embodiment of a rotor with permanent magnets in a spoke arrangement;
2 : Rotor subassembly off 1 , comprising a rotor laminated core with magnetically adhering permanent magnet;
3 : Cross section through a further embodiment of the rotor with permanent magnets in a V arrangement;
4 : Sector cut out from the rotor 3 ;
5 : Enlarged view of the sector section 4 ;
6 : Further enlarged view of the sector section from 4 and 5 ;
7 : cross section through a further embodiment of the rotor with permanent magnets in a D arrangement;
8th : Sector cut out from the rotor 7 ;
9 : Sector detail from a further embodiment of the rotor with permanent magnets in the D arrangement with additional form-fitting elements; and
10 : Positioning and fixing a center magnet off 7 until 9 .

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

1 zeigt einen Sektorausschnitt aus einer Ausführungsform eines Rotors 1 für eine elektrische Rotationsmaschine, umfassend einen Rotorkörper 2 sowie mehrere Permanentmagnete 3, die in Aufnahmeräumen 4 im Rotorkörper 2 angeordnet sind. Dieser Sektorausschnitt ist Teil eines Rotors 1 mit vierzig Polen und entsprechend vierzig Permanentmagneten 3, die in einer Spoke-Anordnung 10 im Rotorkörper 2 angeordnet sind. Der Übersichtlichkeit halber sind in den Figuren nicht alle vierzig Permanentmagnete 3 dargestellt. 1 shows a sector section from an embodiment of a rotor 1 for an electric rotary machine, comprising a rotor body 2 and a plurality of permanent magnets 3 which are arranged in receiving spaces 4 in the rotor body 2 . This sector section is part of a rotor 1 with forty poles and correspondingly forty permanent magnets 3 which are arranged in a spoke arrangement 10 in the rotor body 2 . For the sake of clarity, not all forty permanent magnets 3 are shown in the figures.

Tangential zwischen den Permanentmagneten 3 befinden sich aus axial geschichteten Rotorblechen 5 bestehende Rotorblechpakete 7, die auch als Sammlersegmente bezeichnet werden, da sie den magnetischen Fluss von den benachbarten Permanentmagneten 3 sammeln und radial nach außen auf die Außenfläche des Rotorkörpers 2 leiten. Die Sammlersegmente werden einzeln vorgefertigt und weisen keine Halte- bzw. Streustege auf, die sie miteinander verbinden.Tangentially between the permanent magnets 3 are laminated rotor cores 7 consisting of axially layered rotor laminations 5, which are also referred to as collector segments, since they collect the magnetic flux from the adjacent permanent magnets 3 and direct it radially outwards onto the outer surface of the rotor body 2. The collector segments are individually prefabricated and do not have any retaining or scatter bars that connect them to one another.

Der Rotorkörper 2 ist rotationssymmetrisch und umfasst eine der Polzahl entsprechende Anzahl von baugleichen Rotorblechpaketen 7 jeweils zwischen zwei Permanentmagneten 3. Bei der in 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist jeweils etwa in der Mitte jedes Rotorblechpakets 7 eine eiförmige Aussparung 6 angeordnet. Durch die Eiform können darin eingreifende Positionierstifte die Sammlersegmente bei der Montage des Rotorkörpers 2 exakt handhaben. Zwar besteht die Möglichkeit, die Sammlersegmente auf einem Rotorträger 18 zuerst in ihre Endposition zu bringen und anschließend die Permanentmagnete 3 von der Stirnseite her axial in die jeweiligen Aufnahmeräume 4 einzusetzen. Dabei besteht allerdings eine erhöhte Beschädigungsgefahr für die Permanentmagnete 3 oder es muss ein relativ großer Toleranzspalt 14 für eine kraftfreie Magnetmontage vorgehalten werden.The rotor body 2 is rotationally symmetrical and includes a number of identical rotor laminated cores 7 corresponding to the number of poles, each between two permanent magnets 3 1 and 2 In the embodiment shown, an egg-shaped recess 6 is arranged approximately in the middle of each laminated rotor core 7 . Due to the egg shape, positioning pins engaging therein can precisely handle the collector segments during assembly of the rotor body 2 . It is indeed possible to first bring the collector segments into their final position on a rotor carrier 18 and then to insert the permanent magnets 3 axially into the respective receiving spaces 4 from the end face. However, there is an increased risk of damage to the permanent magnets 3 or a relatively large tolerance gap 14 must be maintained for force-free magnet assembly.

Bevorzugt werden die Permanentmagnete 3 daher zunächst an jeweils einem Sammlersegment beziehungsweise an jeweils einem Rotorblechpaket 7 fixiert. Dies erfolgt allerdings nicht durch eine stoffschlüssige Verbindung, sondern durch eine kraftschlüssige Verbindung, wobei die Kraft durch die Magnetfelder einer einseitigen mehrpoligen Vormagnetisierung erzeugt wird. Mit Hilfe von Positionierstiften in den Aussparungen 6 werden die zweiteiligen Unterbaugruppen radial synchron und kraftüberwacht zu einem spaltfreien Rotorring zusammengefahren. Minimale Toleranzspalte 14 entstehen durch ein Nachjustieren der Verfahrwege, um einen runden und im zulässigen Toleranzband liegenden Außendurchmesser des Rotors 1 zu gewährleisten.The permanent magnets 3 are therefore preferably first fixed to a respective collector segment or to a respective rotor laminated core 7 . However, this does not take place through a material connection, but through a non-positive connection, the force being generated by the magnetic fields of a one-sided, multi-pole pre-magnetization. With the help of positioning pins in the recesses 6, the two-part subassemblies are moved together radially synchronously and force-monitored to form a gap-free rotor ring. Minimum tolerance gaps 14 are created by readjusting the traverse paths in order to ensure a round outer diameter of the rotor 1 that is within the permissible tolerance range.

Somit entsteht kein großer Toleranzspalt 14, der mit einem zähflüssigen Klebstoff gefüllt wird, sondern eine ringförmiger Rotor 1 mit minimalen Kontaktpalten 12 und Toleranzspalten 14, in dem die stoffschlüssige Verbindung aller Komponenten vorteilhaft erst nach der ebenfalls klebstofffreien Montage des Rotorträgers 18 durch einen Imprägniervorgang erfolgt.Thus, there is no large tolerance gap 14, which is filled with a viscous adhesive, but an annular rotor 1 with minimal contact gaps 12 and tolerance gaps 14, in which the material connection of all components advantageously only takes place after the likewise adhesive-free assembly of the rotor carrier 18 by means of an impregnation process.

Der dünnflüssige Klebstoff für den Kontaktspalt 12 und dessen aufwendige Dosierung wird eingespart, indem eine Fixierung des Permanentmagnets 3 an einer Seite des Sammlersegments beziehungsweise des Rotorblechpakets 7 erfolgt, durch eine mehrpolige Vormagnetisierung einer Seite des Permanentmagnets 3.The low-viscosity adhesive for the contact gap 12 and its time-consuming dosing is saved by fixing the permanent magnet 3 to one side of the collector segment or the laminated rotor core 7 by multi-pole pre-magnetization of one side of the permanent magnet 3.

Zur Optimierung der tangentialen Polbreite der Sammlersegmente an der Luftspaltseite zum Stator, weisen die Blechpakete 7 Polschuhe 16 auf. Dabei dient eine als Polschuh 16 ausgebildete Erhebung des Rotorbleches 2 als Anschlag und sorgt dafür, dass das Permanentmagnet 3 später im Innenläufer radial nach außen eine Abstützung zur Aufnahme von Fliehkräften zusätzlich zur stoffschlüssigen Haltekraft des Imprägnierharzes 15 erhält.To optimize the tangential pole width of the collector segments on the air gap side to the stator, the laminated cores 7 have pole shoes 16. An elevation of the rotor lamination 2 designed as a pole shoe 16 serves as a stop and ensures that the permanent magnet 3 later receives radial outward support in the inner rotor for absorbing centrifugal forces in addition to the cohesive holding force of the impregnating resin 15 .

In 2 ist die zweiteilige Unterbaugruppe in einer axialen Schnittdarstellung zu sehen. Der Permanentmagnet 3 befindet sich auf einer Seite 11 des Rotorblechpaketes 7, wobei eine erste Seite 8 des Permanentmagnets 3, die dem Rotorblechpaket 7 zugewandt ist, eine mehrpolige Vormagnetisierung aufweist, was durch symbolisch als Kreise dargestellte Feldlinien 9 der Vormagnetisierung veranschaulicht ist. Der Permanentmagnet 3 wird allein durch die Magnetkraft zwischen dem Permanentmagneten 3 und dem Rotorblechpaket 7 und die dadurch entstehende Haftreibung stabil gehalten.In 2 Figure 1 shows the two-piece subassembly in an axial sectional view. The permanent magnet 3 is located on one side 11 of the rotor laminated core 7, with a first side 8 of the permanent magnet 3, which faces the rotor laminated core 7, having a multi-pole pre-magnetization, which is illustrated by field lines 9 of the pre-magnetization symbolically represented as circles. The permanent magnet 3 is held stable solely by the magnetic force between the permanent magnet 3 and the rotor laminated core 7 and the resulting static friction.

Wie in 1 gezeigt ist der Permanentmagnet 3 in Umfangsrichtung zwischen zwei Rotorblechpaketen 7 bzw. zwischen dem ersten Rotorblechpaket 40 und dem zweiten Rotorblechpaket 41 angeordnet. Die erste Seite 8 des Permanentmagneten 3, die dem ersten Rotorblechpaket 40 zugewandt ist, ist über einen Kontaktspalt 12 an dem ersten Rotorblechpaket 40 angeordnet. Die der ersten Seite 8 des Permanentmagnets 3 gegenüberliegende zweite Seite 13 des Permanentmagnets 3, die dem zweiten Rotorblechpaket 41 zugewandt ist, ist über einen Toleranzspalt 14 von dem zweiten Rotorblechpaket 41 beabstandet. Dabei sind der Kontaktspalt 12 und der Toleranzspalt 14 zumindest teilweise, insbesondere weitgehend, mit Imprägnierharz 15 gefüllt, um den Permanentmagnet 3 zwischen den Rotorblechpaketen 7 bzw. zwischen dem ersten Rotorblechpaket 40 und dem zweiten Rotorblechpaket 41 stoffschlüssig zu fixieren.As in 1 the permanent magnet 3 is shown in the circumferential direction between two laminated rotor cores 7 or between the first laminated rotor core 40 and the second laminated rotor core 41 . The first side 8 of the permanent magnet 3, which faces the first rotor laminated core 40, is arranged on the first rotor laminated core 40 via a contact gap 12. The first side 8 of the permanent magnet 3 opposite The near second side 13 of the permanent magnet 3, which faces the second rotor core 41, is spaced apart from the second rotor core 41 by a tolerance gap 14. The contact gap 12 and the tolerance gap 14 are at least partially, in particular largely, filled with impregnating resin 15 in order to materially fix the permanent magnet 3 between the rotor cores 7 or between the first rotor core 40 and the second rotor core 41 .

Im Zentrum des durch die Rotorbleche 5 bzw. die Rotorblechpakte 7 und den Permanentmagneten 3 gebildeten Rings befindet sich ein Rotorträger 18, der an seiner äußeren Mantelfläche mehrere Halteadapter 19 aufweist. Der Rotorträger 18 besteht aus einem Material, das keine ferromagnetischen Eigenschaften, d.h. eine sehr geringe relative Permeabilität, aufweist. Auch die Verbindung zwischen den Sammlersegmenten beziehungsweise den Rotorblechpaketen 7 und den Halteadaptern 19 sowie dem Rotorträger 18 wird zusätzlich stoffschlüssig durch das Imprägnierharz 15 ergänzt. Dieses Imprägnierharz 15 kann auch die radial innerhalb und radial außerhalb des Permanentmagneten 3 liegenden Räume 20 und 21 teilweise durch eine Harzschicht füllen. Die Halteadapter 19 werden vorzugsweise als Strangpressprofil kostengünstig hergestellt und werden an den Rotorträger 18 angefügt, z. B. durch Reibschweißen. Die Anzahl der Halteadapter 19 entspricht der Anzahl der Rotorblechpakete 7 des Rotors 1. Der Halteadapter 19 weist eine Raststruktur 23 auf, die derjenigen der Verbindungsaussparung 17 des jeweiligen Rotorblechpakets 7 entspricht. Bei der Montage des Rotorträgers 18 mit den angefügten Halteadaptern 19 in den über Positionierstifte in den Aussparungen 6 ausgerichteten Rotorkörper 2, wird der Rotorträger 18 vorzugsweise etwas erwärmt und die Raststruktur 23 legt sich beim Abkühlen an die Rotorblechpakete 7 an. Hierbei können die Fixierstifte noch justierend wirken, werden anschließend aus den Aussparungen 6 entnommen und der Formschluss der Raststruktur übernimmt die Fixierung. Die Festigkeit der Fixierung wird beim Imprägnieren durch das in die Spalte eindringende Imprägnierharz durch eine stoffschlüssige Verbindung ergänzt, so dass eine formschlüssige und eine stoffschlüssige Verbindung gemeinsam die bei einer Rotation des Rotors 1 auftretenden Fliehkräfte aufnehmen.In the center of the ring formed by the rotor laminations 5 or the rotor laminations 7 and the permanent magnet 3 there is a rotor support 18 which has a plurality of holding adapters 19 on its outer lateral surface. The rotor carrier 18 consists of a material which does not have any ferromagnetic properties, i.e. has a very low relative permeability. The connection between the collector segments or the rotor laminated cores 7 and the holding adapters 19 and the rotor carrier 18 is additionally supplemented with a material connection by the impregnating resin 15 . This impregnating resin 15 can also partially fill the spaces 20 and 21 located radially inside and radially outside of the permanent magnet 3 with a resin layer. The holding adapter 19 are preferably manufactured inexpensively as an extruded profile and are attached to the rotor carrier 18, z. B. by friction welding. The number of holding adapters 19 corresponds to the number of laminated rotor cores 7 of the rotor 1. The holding adapter 19 has a latching structure 23 which corresponds to that of the connection recess 17 of the respective laminated rotor core 7. During assembly of the rotor carrier 18 with the attached retaining adapters 19 in the rotor body 2 aligned via positioning pins in the recesses 6, the rotor carrier 18 is preferably slightly heated and the latching structure 23 rests against the rotor laminated core 7 as it cools. The fixing pins can still have an adjusting effect here, are then removed from the recesses 6 and the positive locking of the locking structure takes over the fixing. The strength of the fixation is supplemented during impregnation by the impregnating resin penetrating into the gaps through a material connection, so that a form-fit connection and a material connection jointly absorb the centrifugal forces occurring when the rotor 1 rotates.

3 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Rotors 1 mit Permanentmagneten 3 in einer V-Anordnung 24. Dieser Querschnitt entspricht einem Rotor 1 mit vierundzwanzig Polen und entsprechenden achtundvierzig Permanentmagneten 3, die in einer V-Anordnung 24 im Rotorkörper 2 angeordnet sind. Mit anderen Worten bildet jede der Gruppe von zwei Permanentmagneten 3, die einer jeweiligen V-Form entsprechen, einen entsprechenden Pol in der V-Anordnung 24. 3 shows a cross-section through another embodiment of the rotor 1 with permanent magnets 3 in a V-arrangement 24. This cross-section corresponds to a rotor 1 with twenty-four poles and corresponding forty-eight permanent magnets 3 arranged in a V-arrangement 24 in the rotor body 2. In other words, each of the group of two permanent magnets 3 corresponding to a respective V-shape forms a corresponding pole in the V-arrangement 24.

Gemäß dieser Ausführungsform des Rotors 1 weist der Rotorkörper 2 ein radial inneres Rotorelement 25, auch als Jochkern bezeichnet, und wenigstens ein radial äußeres Rotorelement 26, auch als Bandagekern bezeichnet, auf. Da das radial äußere Rotorelement 26 einer höheren Fliehkraftbelastung als das radiale innere Rotorelement 25 ausgesetzt ist, können die beiden Rotorelemente 25 und 26 vorteilhaft und kostengünstig aus unterschiedlichen Materialien gefertigt werden. Das radiale innere Rotorelement 25 kann aus einem kostengünstigen ferromagnetischen Blechband hergestellt werden, wobei das radial äußere Rotorelement 26 bevorzugt aus einem hochfesten ferromagnetischen Blechband hergestellt wird. Der jeweilige Permanentmagnet 3 wird auch, wie bei der Spoke-Anordnung 10 erwähnt, einseitig mehrpolig vormagnetisiert, was durch die symbolischen Feldlinien 9 der Vormagnetisierung in 4 veranschaulicht wird, um den jeweiligen Permanentmagneten 3 im jeweiligen Aufnahmeraum 4 des Rotorkörpers 2 zu fixieren. Der Aufnahmeraum 4 hat eine V-Form, die durch einen entsprechenden Teil des radial inneren Rotorelements 25 und des radial äußeren Rotorelements 26 gebildet wird.According to this embodiment of the rotor 1, the rotor body 2 has a radially inner rotor element 25, also referred to as a yoke core, and at least one radially outer rotor element 26, also referred to as a bandage core. Since the radially outer rotor element 26 is subjected to a higher centrifugal force load than the radially inner rotor element 25, the two rotor elements 25 and 26 can advantageously and cost-effectively be manufactured from different materials. The radially inner rotor element 25 can be made from an inexpensive ferromagnetic sheet metal strip, with the radially outer rotor element 26 preferably being made from a high-strength ferromagnetic sheet metal strip. As mentioned in the case of the spoke arrangement 10, the respective permanent magnet 3 is also pre-magnetized on one side with multiple poles, which is indicated by the symbolic field lines 9 of the pre-magnetization in 4 is illustrated in order to fix the respective permanent magnet 3 in the respective receiving space 4 of the rotor body 2 . The accommodating space 4 has a V-shape formed by a corresponding part of the radially inner rotor member 25 and the radially outer rotor member 26 .

Die radiale Außenseite 27 des radial äußeren Rotorelements 26 weist gewölbte Strukturen 28 auf. Ähnlich wie bei der Spoke-Anordnung 10 sind auch bei dieser Ausführungsform die Kontaktspalte 12 sowie die Toleranzspalte 14 weitgehend mit Imprägnierharz 15 gefüllt.The radial outside 27 of the radially outer rotor element 26 has arched structures 28 . Similar to the spoke arrangement 10, the contact gaps 12 and the tolerance gaps 14 are also largely filled with impregnating resin 15 in this embodiment.

Ferner weist das radial äußere Rotorelement 26 Zapfenbereiche 29 auf, wie sie in den 4 bis 6 dargestellt sind. Jeder der Zapfenbereiche 29 ist entlang des Innenumfangs des radial äußeren Rotorelements 26 angeordnet und ist radial nach innen gerichtet. Jeder Zapfenbereich 29 ist entlang des Innenumfangs des radial äußeren Rotorelements 26 so angeordnet, dass der Zapfenbereich 29 zwischen zwei benachbarten V-förmigen Aufnahmeräumen 4 angeordnet ist, wenn das radial äußere Rotorelement 26 und das radial innere Rotorelement 25 zueinander in Überdeckung gebracht werden, um eine Anordnung für den Rotorkörper 2 zu bilden. Jeder Zapfenbereich 29 ermöglicht eine vergrößerte Oberfläche für eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem radial äußeren Rotorelement 26 und dem radial inneren Rotorelement 25.Furthermore, the radially outer rotor element 26 has journal areas 29, as shown in FIGS 4 until 6 are shown. Each of the trunnion portions 29 is disposed along the inner periphery of the radially outer rotor member 26 and faces radially inward. Each trunnion portion 29 is arranged along the inner circumference of the radially outer rotor member 26 such that the trunnion portion 29 is located between two adjacent V-shaped receiving spaces 4 when the radially outer rotor member 26 and the radially inner rotor member 25 are brought into overlap with each other to form a Arrangement for the rotor body 2 to form. Each trunnion area 29 allows for an increased surface area for a material connection between the radially outer rotor element 26 and the radially inner rotor element 25.

Dafür wird bevorzugt Imprägnierharz 15 in den Spalt zwischen den dem jeweiligen Zapfenbereich 29 zugeordneten Oberflächen des radial äußeren Rotorelements 26 und des radial inneren Rotorelements 25 eingebracht. Dadurch wird eine zusätzliche Haftwirkung zwischen dem radial äußeren Rotorelement 26 und dem radial inneren Rotorelement 25 erzielt. Bei der vorliegenden V-Anordnung 24 umfasst das radial äußere Rotorelement 26 vierundzwanzig Zapfenbereiche 29. Weiterhin weisen das radial äußere Rotorelement 26 und das radial innere Rotorelement 25 jeweils vierundzwanzig Aussparungen 6 auf, die jeweils kreisförmig sind.For this purpose, impregnating resin 15 is preferably introduced into the gap between the surfaces of the radially outer rotor element 26 and of the radially inner rotor element 25 associated with the respective journal area 29 . This creates an additional adhesive effect between the radially outer rotor element 26 and the radially inner rotor element 25 scored. In the present V-arrangement 24, the radially outer rotor element 26 includes twenty-four trunnions 29. Furthermore, the radially outer rotor element 26 and the radially inner rotor element 25 each have twenty-four recesses 6, each of which is circular.

5 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Sektorausschnitts aus 4. Es ist zu sehen, dass die erste Seite 8 des Permanentmagnets 3, die dem radial inneren Rotorelement 25 zugewandt ist, über den Kontaktspalt 12 an dem radial inneren Rotorelement 25 angeordnet ist, und dass die der ersten Seite 8 des Permanentmagnets 3 gegenüberliegende zweite Seite 13 des Permanentmagnets 3, die dem radial äußeren Rotorelement 26 zugewandt ist, über den Toleranzspalt 14 mit dem radial äußeren Rotorelement 26 verbunden ist. Der Toleranzspalt 14 zwischen dem radial äußeren Rotorelement 26 und der zweiten Seite 13 des Permanentmagnets 3 hat bei ungünstigen Toleranzen eine größere Breite als der Kontaktspalt 12, wobei die durchschnittliche Spalthöhe des Toleranzspaltes 14 das Zwei- bis Fünffache der durchschnittlichen Spalthöhe des Kontaktspaltes 12 betragen kann. 5 shows an enlarged view of the sector section 4 . It can be seen that the first side 8 of the permanent magnet 3, which faces the radially inner rotor element 25, is arranged across the contact gap 12 on the radially inner rotor element 25, and that the second side 13 of the permanent magnet 3, which faces the radially outer rotor element 26, is connected to the radially outer rotor element 26 via the tolerance gap 14. In the case of unfavorable tolerances, the tolerance gap 14 between the radially outer rotor element 26 and the second side 13 of the permanent magnet 3 has a greater width than the contact gap 12, with the average gap height of the tolerance gap 14 being two to five times the average gap height of the contact gap 12.

Ähnlich zur 2 ist bei der in 5 dargestellten Ausführungsform der jeweilige Permanentmagnet 3 ebenfalls temporär in der Rotorherstellung zwischen Magnetmontage auf das innere Rotorelement 25 bis zur endgültigen Durchmagnetisierung am Ende der Rotorherstellung einseitig mehrpolig vormagnetisiert, um den jeweiligen Permanentmagneten 3 während der Montageprozesse in der vom Montagewerkzeug definierten Position zu fixieren.Similar to 2 is at the in 5 In the illustrated embodiment, the respective permanent magnet 3 is also temporarily pre-magnetized on one side with multiple poles in the rotor production between the magnet assembly on the inner rotor element 25 and the final magnetization at the end of the rotor production, in order to fix the respective permanent magnet 3 in the position defined by the assembly tool during the assembly process.

6 zeigt eine weiter vergrößerte Darstellung des Sektorausschnitts aus 4. Es ist zu sehen, dass der jeweilige Permanentmagnet 3 mittels einer Schicht 30 aus Imprägnierharz 15 beschichtet ist. Insbesondere ist der Permanentmagnet 3 auf allen seinen Oberflächen, die nicht in direktem Kontakt mit dem radial inneren Rotorelement 25 und dem radial äußeren Rotorelement 26 stehen, mit einer dünnen Schicht 30 aus Imprägnierharz 15 beschichtet. Ferner ist die radiale Außenseite 27 des radial äußeren Rotorelements 26 mit einer Schicht 30 aus Imprägnierharz 15 beschichtet. Dabei sind der Kontaktspalt 12 und der Toleranzspalt 14 weitgehend mit Imprägnierharz 15 gefüllt, um den Permanentmagnet 3 zwischen dem jeweiligen radial inneren Rotorelement 25 und radial äußeren Rotorelement 26 stoffschlüssig zu fixieren und dabei auch einen festen Verbund zwischen dem radial inneren Rotorelement 25 und dem radial äußeren Rotorelement 26 herzustellen. 6 shows a further enlarged view of the sector section 4 . It can be seen that the respective permanent magnet 3 is coated with a layer 30 of impregnating resin 15 . In particular, the permanent magnet 3 is coated with a thin layer 30 of impregnating resin 15 on all of its surfaces which are not in direct contact with the radially inner rotor element 25 and the radially outer rotor element 26 . Furthermore, the radial outside 27 of the radially outer rotor element 26 is coated with a layer 30 of impregnating resin 15 . The contact gap 12 and the tolerance gap 14 are largely filled with impregnating resin 15 in order to fix the permanent magnet 3 between the respective radially inner rotor element 25 and radially outer rotor element 26 in a materially bonded manner and also to create a firm bond between the radially inner rotor element 25 and the radially outer rotor element To produce rotor element 26.

7 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform, wobei ein Rotor 1 mit acht Polen und insgesamt vierundzwanzig Permanentmagneten 3, die in einer D-Anordnung 31 im Rotorkörper 2 dargestellt sind, ausgeführt ist. Mit anderen Worten bildet jede Gruppe von drei Permanentmagneten 3, die einer jeweiligen D-Form entsprechen, einen entsprechenden Pol in der D-Anordnung 31. 7 shows a cross section through a further embodiment, wherein a rotor 1 is designed with eight poles and a total of twenty-four permanent magnets 3, which are shown in a D-arrangement 31 in the rotor body 2. In other words, each group of three permanent magnets 3 corresponding to a respective D-shape forms a corresponding pole in the D-arrangement 31.

Ähnlich wie bei der V-Anordnung 24 weist der Rotorkörper 2 des Rotors 1 bei der D-Anordnung 31 ein radial inneres Rotorelement 25, das diesmal allerdings mehrere separate Segmente umfasst, und ein radial äußeres Rotorelement 26 auf. Bei dieser Ausführungsform weist das radiale äußere Rotorelement 26 insgesamt acht mittlere Aufnahmeräume 32 auf, in denen jeweils ein mittlerer Permanentmagnet 33 angeordnet ist, der entlang der Umfangsrichtung ausgerichtet ist.Similar to the V-arrangement 24, the rotor body 2 of the rotor 1 in the D-arrangement 31 has a radially inner rotor element 25, which however this time comprises a number of separate segments, and a radially outer rotor element 26. In this embodiment, the radially outer rotor element 26 has a total of eight central accommodation spaces 32, in each of which a central permanent magnet 33 is arranged, which is aligned along the circumferential direction.

Im Zentrum des durch das radial innere Rotorelement 25, das radial äußere Rotorelement 26 und den Permanentmagneten 3 gebildeten Rings befindet sich der Rotorträger 18, der durch mehrere Rotorträger-Zapfenbereiche 34 eine vergrößerte Verbindungsfläche zu dem über den Umfang einstückig ausgebildeten radial äußeren Rotorelement 26 ausbildet. Der Rotorträger 18 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 34 ist radial nach außen gerichtet, wobei das radial äußere Rotorelement 26 eine entsprechend geformte Verbindungsaussparung 17 aufweist, so dass jeder Rotorträger-Zapfenbereich 34 in die entsprechende Verbindungsaussparung 17 hineinpasst. Durch die acht Rotorträger-Zapfenbereiche 34 wird das radial äußere Rotorelement 26 am Rotorträger 18 stoffschlüssig befestigt, indem die verlängerten Spalte zwischen den Rotorträger-Zapfenbereichen 34 und ihren Verbindungsaussparung 17 mit Imprägnierharz weitgehend gefüllt werden. Dabei weist in der vorliegenden Ausführungsform jeder radial nach außen gerichtete Rotorträger-Zapfenbereich 34 auf die tangentiale Mitte eines mittleren Aufnahmeraums 32.In the center of the ring formed by the radially inner rotor element 25, the radially outer rotor element 26 and the permanent magnet 3 is the rotor carrier 18, which forms an enlarged connection surface to the radially outer rotor element 26, which is integrally formed over the circumference, by means of several rotor carrier journal areas 34. The rotor carrier 18 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 support trunnion portion 34 faces radially outward with the radially outer rotor member 26 having a correspondingly shaped mating recess 17 such that each rotor support trunnion portion 34 fits into the corresponding mating recess 17 . The radially outer rotor element 26 is materially fastened to the rotor carrier 18 by the eight rotor carrier journal areas 34 in that the extended gaps between the rotor carrier journal areas 34 and their connection recess 17 are largely filled with impregnating resin. In the present embodiment, each radially outwardly directed rotor support journal area 34 points to the tangential center of a central receiving space 32.

Das radial innere Rotorelement 25 ist segmentiert und umfasst acht radial innere Teilelemente 35, die auf der radialen Außenoberfläche 22 des Rotorträgers 18 verteilt anliegen, wobei jedes der Teilelemente 35 einen trapezförmigen Bereich abdeckt, der nach radial außen tangential kleiner wird. Das jeweilige Teilelement 35 ist zwischen zwei Rotorträger-Zapfenbereichen 34 angeordnet und bildet mit der radialen Außenoberfläche 22 des Rotorträgers 18 einen tangential langen Verbindungsspalt, der durch die Füllung mit einem Imprägnierharz eine stoffschlüssige stabile Verbindung der Bauteile ermöglicht.The radially inner rotor element 25 is segmented and comprises eight radially inner partial elements 35 distributed on the radial outer surface 22 of the rotor carrier 18, with each of the partial elements 35 covering a trapezoidal area which becomes smaller tangentially radially outward. The respective sub-element 35 is arranged between two rotor carrier journal areas 34 and forms a tangentially long connection gap with the radial outer surface 22 of the rotor carrier 18, which allows a stable connection of the components by being filled with an impregnating resin.

Ferner weist das radial äußere Rotorelement 26 Zapfenbereiche 29 auf, die in den 8 und 9 gut erkennbar sind. Jeder der Zapfenbereiche 29 ist entlang des Innenumfangs des radial äußeren Rotorelements 26 angeordnet und nach radial innen gerichtet. Jeder Zapfenbereich 29 ist entlang des Innenumfangs des radial äußeren Rotorelements 26 in den Pollücken angeordnet und ermöglicht eine Verbindung zwischen dem radial äußeren Rotorelement 26 und den Teilelementen 35 des radial inneren Rotorelements 25.Furthermore, the radially outer rotor element 26 has pin portions 29 which are in the 8th and 9 are clearly recognizable. Each of the journal portions 29 is disposed along the inner circumference of the radially outer rotor member 26 and faces radially inward. Each trunnion area 29 is located along the inner circumference of the radially outer rotor element 26 in the pole gaps and enables a connection between the radially outer rotor element 26 and the sub-elements 35 of the radially inner rotor element 25.

Dafür wird ebenfalls Imprägnierharz 15 zwischen den dem jeweiligen Zapfenbereich 29 zugeordneten Oberflächen des radial äußeren Rotorelements 26 und des radial inneren Rotorelements 25 eingebracht und hierdurch eine zusätzliche Haftwirkung bzw. Klebewirkung zwischen den Bauteilen realisiert.For this purpose, impregnating resin 15 is also introduced between the surfaces of the radially outer rotor element 26 and of the radially inner rotor element 25 assigned to the respective journal area 29, thereby realizing an additional adhesive effect between the components.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform eines Rotors 1 mit Permanentmagneten 3 in D-Anordnung 31, wie in 9 gezeigt, ist das radial äußere Rotorelement 26 mittels mehrerer Rastelemente 36 am Rotorträger 18 befestigt.According to a further embodiment of a rotor 1 with permanent magnets 3 in a D arrangement 31, as in 9 shown, the radially outer rotor element 26 is fastened to the rotor carrier 18 by means of a plurality of latching elements 36 .

Jedes Rastelement 36 umfasst einen ersten divergierenden Abschnitt 42 an einem Ende, einen zweiten divergierenden Abschnitt 44 an dem anderen Ende und einen mittleren Abschnitt 43, der den ersten divergierenden Abschnitt 42 und den zweiten divergierenden Abschnitt 44 verbindet. Die Rastelemente 36 sind in radialer Richtung ausgerichtet und in Umfangsrichtung verteilt. Der Rotorträger 18 umfasst eine Vielzahl von Verriegelungsrillen 45 und Verriegelungsvorsprüngen 37, die jeweils abwechselnd an der radialen Außenoberfläche 22 des Rotorträgers 18 angeordnet sind. Das heißt, jeweils eine Verriegelungsrille 45 befindet sich zwischen zwei Verriegelungsvorsprüngen 37 und andersherum.Each latching element 36 includes a first diverging portion 42 at one end, a second diverging portion 44 at the other end, and a middle portion 43 connecting the first diverging portion 42 and the second diverging portion 44 . The locking elements 36 are aligned in the radial direction and distributed in the circumferential direction. The rotor carrier 18 comprises a plurality of locking grooves 45 and locking projections 37 which are each arranged alternately on the radially outer surface 22 of the rotor carrier 18 . That is, one locking groove 45 is located between two locking projections 37 and vice versa.

Jedes radiale innere Teilelement 35 ist mittels des entsprechenden Verriegelungsvorsprungs 37 an der radialen Außenoberfläche 22 des Rotorträgers 18 befestigt. Jeder Verriegelungsvorsprung 37 umfasst einen Vorsprungkopf 46 und einen Vorsprunghals 47, wobei der Vorsprungkopf 46 eine größere Erstreckung entlang der tangentialen Richtung aufweist, wobei sich der Vorsprunghals 47 von der radialen Außenoberfläche 22 radial nach außen erstreckt und an den entsprechenden Vorsprungkopf 46 anschließt. Beim Aufsetzen des radialen inneren Teilelements 35 auf den Verriegelungsvorsprung 37 bewirkt der Vorsprungkopf 46 eine Verriegelung, so dass das entsprechende radiale innere Teilelement 35 über den Verriegelungsvorsprung 37 an der radialen Außenoberfläche 22 des Rotorträgers 18 befestigt wird.Each radially inner sub-element 35 is fixed to the radially outer surface 22 of the rotor carrier 18 by means of the corresponding locking projection 37 . Each locking boss 37 includes a boss head 46 and a boss neck 47, boss head 46 having a major extension along the tangential direction, boss neck 47 extending radially outward from radially outer surface 22 and contiguous with the corresponding boss head 46. When the radial inner sub-element 35 is placed on the locking projection 37 , the protrusion head 46 causes locking so that the corresponding radial inner sub-element 35 is fastened to the radial outer surface 22 of the rotor carrier 18 via the locking projection 37 .

Das radial äußere Rotorelement 26 und der Rotorträger 18 sind durch mehrere Rastelemente 36 aneinander befestigt. Jedes Rastelement 36 ist radial nach außen gerichtet, wobei der erste divergierende Abschnitt 42 des Rastelements 36 in eine entsprechend geformte Verbindungsaussparung 17 des radial äußeren Rotorelements 26 hineinpasst. In ähnlicher Weise passt der entsprechende zweite divergierende Abschnitt 44 jedes der Rastelemente 36 in die entsprechende Verriegelungsrille 45 des Rotorträgers 18, wodurch das radial äußere Rotorelement 26 über die Rastelemente 36 an dem Rotorträger 18 befestigt ist.The radially outer rotor element 26 and the rotor carrier 18 are fastened to one another by a plurality of latching elements 36 . Each detent element 36 faces radially outward, with the first diverging portion 42 of the detent element 36 fitting into a correspondingly shaped connection recess 17 of the radially outer rotor element 26 . Similarly, the corresponding second diverging portion 44 of each of the detents 36 fits into the corresponding locking groove 45 of the rotor support 18, thereby securing the radially outer rotor member 26 to the rotor support 18 via the detents 36.

Ferner weist das radial äußere Rotorelement 26 wie in der Variante von 8 beschrieben Zapfenbereiche 29 auf, die über eine große Verbindungsfläche eine stabile stoffschlüssige Verbindung zwischen dem radial äußeren Rotorelement 26 und den Teilelementen des radial inneren Rotorelements 25 ermöglichen.Furthermore, the radially outer rotor element 26 as in the variant of 8th described pin areas 29, which allow a stable material connection between the radially outer rotor element 26 and the sub-elements of the radially inner rotor element 25 over a large connecting surface.

Jeder Aufnahmeraum 4 wird von einem Teil des radial äußeren Rotorelements 26, dem Rastelement 36, insbesondere dem mittleren Abschnitt 43 des Rastelements 36, dem Rotorträger 18 und dem radialen inneren Teilelement 35 des radial inneren Rotorelements 25 umfangsmäßig umschlossen. Dabei besteht das Rastelement 36 wie der Rotorträger 18 aus einem unmagnetischen Werkstoff mit einer relativen Permeabilität nahe 1.Each receiving space 4 is circumferentially surrounded by a part of the radially outer rotor element 26, the locking element 36, in particular the middle section 43 of the locking element 36, the rotor support 18 and the radial inner partial element 35 of the radially inner rotor element 25. The locking element 36, like the rotor carrier 18, consists of a non-magnetic material with a relative permeability close to 1.

Zusätzlich zu den formschlüssigen Verbindungen wird Imprägnierharz 15 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.In addition to the form-fitting connections, impregnating resin 15 is introduced between all surfaces of all components shown in the areas that face each other in narrow gaps, with the gap height being between a few micrometers and a few tenths of a millimeter due to the creeping ability of the impregnating resin. 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.

10 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Sektorausschnitts aus 9, die eine Positionierung und Fixierung des mittleren Permanentmagnets 33 im mittleren Aufnahmeraum 32 veranschaulicht. Es ist erkennbar, dass eine erste Seite 38 des mittleren Permanentmagneten 33 über den Kontaktspalt 12 an einer ersten Seite des mittleren Aufnahmeraums 32 angeordnet ist, und dass die der ersten Seite 38 des mittleren Permanentmagneten 33 gegenüberliegende zweite Seite 39 des mittleren Permanentmagneten 33 über den Toleranzspalt 14 mit der zweiten Seite des mittleren Aufnahmeraums 32 verbunden ist. Dabei sind der Kontaktspalt 12 und der Toleranzspalt 14 weitgehend mit Imprägnierharz 15 gefüllt, um den mittleren Permanentmagneten 33 im mittleren Aufnahmeraum 32 stoffschlüssig zu fixieren. Der Toleranzspalt 14 hat je nach Toleranzlage der Bauteile eine größere Breite als der Kontaktspalt 12, dessen Breite bzw. Spalthöhe nur durch die Rauigkeit und Unebenheit des Rotorblechpakets 7 bestimmt wird und üblicherweise lokal zwischen 0 µm und 50 µm beträgt. 10 shows an enlarged view of the sector section 9 , which illustrates a positioning and fixing of the middle permanent magnet 33 in the middle receiving space 32. It can be seen that a first side 38 of the middle permanent magnet 33 is arranged on a first side of the middle receiving space 32 via the contact gap 12, and that the second side 39 of the middle permanent magnet 33 opposite the first side 38 of the middle permanent magnet 33 via the tolerance gap 14 is connected to the second side of the central receiving space 32. The contact gap 12 and the tolerance gap 14 are largely filled with impregnating resin 15 filled in order to fix the central permanent magnet 33 in the central receiving space 32 in a cohesive manner. Depending on the tolerance position of the components, the tolerance gap 14 has a greater width than the contact gap 12, the width or gap height of which is determined only by the roughness and unevenness of the laminated rotor core 7 and is usually locally between 0 μm and 50 μm.

Der jeweilige mittlere Permanentmagnet 33 ist einseitig mehrpolig vormagnetisiert, was zur Anordnung des jeweiligen mittleren Permanentmagneten 33 im jeweiligen mittleren Aufnahmeraum 32 des Rotorkörpers 2 führt. Die einseitige mehrpolige Vormagnetisierung ist durch die Feldlinien 9 der Vormagnetisierung schematisch dargestellt. Der jeweilige mittlere Permanentmagnet 33 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 32 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 15 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 Spaltfühlung zu nahezu 100% gewährleistet.The respective middle permanent magnet 33 is pre-magnetized on one side with multiple poles, which leads to the arrangement of the respective middle permanent magnet 33 in the respective middle receiving space 32 of the rotor body 2 . The one-sided, multi-pole pre-magnetization is shown schematically by the field lines 9 of the pre-magnetization. In this case, the respective central permanent magnet 33 is alternately pre-magnetized with multiple poles and forms three main poles and two peripheral poles in the example shown. Furthermore, the shape of the central receiving space 32 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 15, 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 ensures almost 100% gap feel.

Der erfindungsgemäße Rotor sowie das Verfahren zur Herstellung des Rotors und die damit ausgestattete elektrische Rotationsmaschine verbinden eine kostengünstige Herstellung des Rotors mit niedrigen Materialkosten, insbesondere reduzierte Magnetkosten durch kleine magnetische Widerstände in den Spalten der Aufnahmeräume, durch verminderten Streufluss und/oder durch eine Absenkung der Magnettemperatur durch eine gute Anbindung an eine Wärmesenke sowie niedrige Harzkosten durch Verwendung eines kostengünstigen Imprägnierharzes und den Verzicht auf eine Hohlraumfüllung.The rotor according to the invention and the method for producing the rotor and the electric rotary machine equipped with it combine economical production of the rotor with low material costs, in particular reduced magnet costs due to small magnetic resistances in the gaps of the receiving spaces, due to reduced leakage flux and/or due to a reduction in the magnet temperature through a good connection to a heat sink as well as low resin costs through the use of an inexpensive impregnating resin and the omission of a cavity filling.

BezugszeichenlisteReference List

11: Rotorrotor
22: Rotorkörperrotor body
33: Permanentmagnetpermanent magnet
44: Aufnahmeraumrecording room
55: Rotorblechrotor lamination
66: Aussparungrecess
77: Rotorblechpaketrotor core
88th: Erste Seite des PermanentmagnetsFirst side of permanent magnet
99: Feldlinien der VormagnetisierungField lines of the pre-magnetization
1010: Spoke-Anordnungspoke arrangement
1111: Seite des Rotorblechesside of the rotor plate
1212: Kontaktspaltcontact gap
1313: Zweite Seite des PermanentmagnetsSecond side of the permanent magnet
1414: Toleranzspalttolerance gap
1515: Imprägnierharzimpregnating resin
1616: Polschuhpole shoe
1717: Verbindungsaussparungconnection recess
1818: Rotorträgerrotor carrier
1919: Halteadapterholding adapter
2020: Zwischenraum radial innerhalb des PermanentmagnetsGap radially inside the permanent magnet
2121: Zwischenraum radial außerhalb des PermanentmagnetsGap radially outside of the permanent magnet
2222: Radiale Außenoberfläche des RotorträgersRadial outer surface of the rotor arm
2323: Raststruktursnap structure
2424: V-AnordnungV arrangement
2525: Radial inneres RotorelementRadially inner rotor element
2626: Radial äußeres RotorelementRadially outer rotor element
2727: Radiale Außenseite des radial äußeren RotorelementsRadial outside of the radially outer rotor element
2828: Gewölbte Strukturarched structure
2929: Zapfenbereich des radial äußeren RotorelementsJournal area of the radially outer rotor element
3030: Schicht aus ImprägnierharzLayer of impregnating resin
3131: D-AnordnungD arrangement
3232: Mittlerer AufnahmeraumMiddle recording room
3333: Mittlerer PermanentmagnetMedium permanent magnet
3434: Rotorträger-ZapfenbereichRotor arm trunnion area
3535: Radiales inneres TeilelementRadial inner part element
3636: Rastelementlocking element
3737: Verriegelungsvorsprunglocking tab
3838: Erste Seite des mittleren PermanentmagnetsFirst side of the middle permanent magnet
3939: Zweite Seite des mittleren PermanentmagnetsSecond side of the middle permanent magnet
4040: Erstes RotorblechpaketFirst rotor core
4141: Zweites RotorblechpaketSecond rotor core
4242: Erster divergierender AbschnittFirst divergent section
4343: Mittlerer Abschnittmiddle section
4444: Zweiter divergierender AbschnittSecond divergent section
4545: Verriegelungsrillelocking groove
4646: Vorsprungkopfprojection head
4747: Vorsprunghalsprojection neck

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 0413183 A1 [0010]
EP 2403109 A2 [0011]

Claims

Rotor (1), in particular for an electrical rotary machine, comprising a rotor body (2) and a plurality of permanent magnets (3) for generating a respective magnetic field, which are arranged in receiving spaces (4) in the rotor body (2), with a first side (8) of the respective permanent magnet (3) rests against a first side of a respective receiving space (4), forming a contact gap (12), and that a second side (13) of the permanent magnet (3 ) is separated by a tolerance gap (14) from a second side of the receiving space (4), which is opposite the first side of the receiving space (4), characterized in that the contact gap (12) and the tolerance gap (14) are at least partially covered with impregnating resin (15) are filled in order to cohesively fix the permanent magnet (3) between the first side of the receiving space (4) and the second side of the receiving space (4).

Rotor (1) after claim 1 , characterized in that the respective permanent magnet (3) is arranged via the contact gap (12) on that side of the rotor body (2) which is thermally connected to a heat sink of the rotor (1) in order to cool the respective permanent magnet (3) to improve.

Rotor (1) after claim 1 or 2 , characterized in that the tolerance gap has an average gap height of less than 0.1 mm, in particular less than 0.05 mm, in order to reduce the magnetic resistance in the magnetic circuit.

Rotor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that in the receiving spaces (4) on the peripheral end faces of the permanent magnets (3), in a region of the receiving space (4) extending from the end face to a distance from the end face of the respective permanent magnet, the distance corresponding to at least 10% of the magnet height, the extension of the receiving space (4) along the direction of the magnet height is >90%, in particular >95%, of the height of the respective permanent magnet (3).

Rotor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that gaps between rotor laminations (5) in the axial direction in the rotor laminations (7) are at least partially filled with impregnating resin (15), so that the rotor laminations (7) are solidly bonded.

Rotor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the respective permanent magnet (3) is coated with a layer (30) of impregnating resin (15) on all of its surfaces which are not in direct contact with rotor laminations (5). to protect the permanent magnet (3) against corrosion, the average thickness of the layer (30) being between 20 μm and 200 μm.

Rotor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (1) comprises a rotor carrier (18) to which the rotor body (2) transmits torque, with at least one gap between the rotor body (2) and the rotor carrier ( 18) is at least partially filled with impregnating resin (15).

Rotor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a radial outside (27) of the rotor body (2) is coated with a layer (30) of impregnating resin (15) to reduce the roughness of the surface of the radial outside (27) of the rotor body (2) to reduce.

Rotor (1) according to one of the preceding claims, characterized in that in the receiving spaces (4) of the rotor body (2) next to the permanent magnets (3) existing cavities on their walls are only covered with a resin layer and not filled with impregnating resin (15). are.

Method for producing a rotor (1), in particular a rotor for an electric rotary machine, in which - a rotor body (2) and several permanent magnets (3) are provided for generating a respective magnetic field, - the permanent magnets (3) are arranged in receiving spaces (4) in the rotor body (2) in such a way that a first side (8) of the respective permanent magnet (3) forms a contact gap (12) on a first side of a respective receiving space (4 ) is applied, and a second side (13) of the permanent magnet (3) opposite the first side (8) of the permanent magnet (3) via a tolerance gap (14) to a second side of the receiving space (4), which is the first side of the receiving space (4) opposed, spaced apart, and - the contact gap (12) and the tolerance gap (14) are each at least partially filled with impregnating resin (15) in order to fix the permanent magnet (3) between the first side of the receiving space (4) and the second side of the receiving space (4) in a materially bonded manner .

Method for manufacturing a rotor (1). claim 10 , characterized in that before the respective permanent magnet (3) is installed in the receiving space (4) of the rotor body (2), a multi-pole pre-magnetization of one side of the permanent magnet (3) is carried out, the respective permanent magnet (3) then being fixed in the receiving space (4 ) is arranged in such a way that the multi-pole pre-magnetized side of the permanent magnet (3) faces one side of the respective receiving space (4), so that the permanent magnet (3) is held on this side of the receiving space (4) by means of a magnetic adhesive force until the impregnating resin has hardened (15) is held.

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 9 .