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Die Erfindung betrifft einen Rotor einer elektrischen Rotationsmaschine, ein Verfahren zur Herstellung des Rotors sowie eine elektrische Rotationsmaschine mit dem Rotor.
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Aus dem Stand der Technik sind in vielen industriellen Anwendungen elektrische Antriebsmaschinen bekannt, die auch zunehmend in der Automobilindustrie ihre Anwendung finden. Eine solche Maschine umfasst einen Stator und einen diesbezüglich drehbaren Rotor. Der Rotor umfasst üblicherweise eine Rotorwelle, Wuchtbleche, Rotorblechpakete und Magnete. Die Magnete sind in den Rotorblechpaketen fixiert, meist in geschlossenen Magnetaufnahmeräumen, die auch als Taschen bezeichnet werden.
Gegenüber einer radialen Begrenzungsseite sind derartige Magnetaufnahmeräume üblicherweise geschlossen, um auch bei auf die Magnete wirkenden Zentrifugalkräften eine ausreichende Rotorfestigkeit zu gewährleisten.
Energetisch nachteilig daran ist jedoch, dass die verbleibenden Metallstege der Rotorbleche zwischen den Magneten und der radialen Begrenzungsseite den Magnet-Streufluss erhöhen.
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Die
US 2010308686 A1 offenbart einen stromerregten Synchronmotor, der insbesondere für Fahrzeugantriebe geeignet ist. Er besteht aus einem Stator und einem die Erregerwicklung tragenden Rotor, wobei der Rotor mindestens zwei Pole mit je einer Erregerwicklung aufweist. Der Rotor weist an seiner radialen Außenseite mehrere Unterbrechungen auf, die auf einer gewichtssparenden Ausgestaltung der Rotorgeometrie beruhen.
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Die
KR 20170057011 A offenbart eine Rotoranordnung mit einem Rotorkern mit einer Tasche und einen in die Tasche eingesetzten Magneten, wobei der Magnet in Bezug auf eine vertikale Bezugslinie, die durch die Mitte einer Breite verläuft, asymmetrisch ausgebildet ist. Der Rotor weist von Magnettaschen ausgehend Unterbrechungen der radialen Außenseite auf.
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Das Dokument
DE 10 2019 220 203 A1 offenbart einen Rotor einer elektrischen Maschine mit einem, mehrere Rotorpole umfassenden Rotorkörper, der insbesondere aus zumindest einem Blechlamellenpaket aus einer Vielzahl von gestapelten Blechlamellen gebildet ist, wobei der Rotorkörper an jedem Rotorpol eine Magnettasche zum Aufnehmen zumindest eines Permanentmagneten aufweist. Zudem umfasst der Rotorkörper an jedem Rotorpol zumindest ein bezüglich einer Rotorachse innerhalb der Magnettasche angeordnetes inneres Polsegment und zumindest ein außerhalb der Magnettasche angeordnetes äußeres Polsegment.
Das äußere Polsegment des jeweiligen Rotorpols ist als gegenüber seinem inneren Polsegment separates Bauteil ausgebildet. Der Rotor ist derart ausgeführt, dass der Magnetfluss des jeweiligen Rotorpols von seinem inneren Polsegment über den zumindest einen Permanentmagneten der jeweiligen Magnettasche zu seinem äußeren Polsegment oder umgekehrt fließen kann, wobei zwischen dem inneren Polsegment und dem äußeren Polsegment jedes Rotorpols ein Aufnahmevolumen gebildet ist, in dem der zumindest eine Permanentmagnet und zumindest ein von dem Rotorkörper separater Polsegmentverbinder angeordnet sind. Dabei verbindet der Polsegmentverbinder das jeweilige äußere Polsegment fest mit dem inneren Polsegment desselben Rotorpols. Der Rotorkörper, insbesondere die Blechlamellen, sind aus einem metallischen oder keramischen ersten Werkstoff und der Polsegmentverbinder ist aus einem metallischen oder keramischen zweiten Werkstoff gefertigt, wobei der erste Werkstoff eine höhere magnetische Leitfähigkeit aufweist als der zweite Werkstoff.
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Nachteilig an bekannten Ausführungsformen von Rotoren, bei denen die Magnetaufnahmeräume zur radialen Begrenzungsseite des Rotors hin offen sind, ist, dass damit die Festigkeit des gesamten Rotors gemindert wird, insbesondere bei auf die Magneten wirkenden Fliehkräften.
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Eine weitere bekannte Ausführungsform eines Rotors ist in 1 ersichtlich.
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1 zeigt einen Ausschnitt eines herkömmlichen Rotors 20 in einer axialen Ansicht. Der hier dargestellte Rotor 20 ist an seiner radialen Außenseite von einem Stator 10 umgeben. Zwischen dem Stator 10 und dem Rotor 20 ist ein Luftspalt 12 ausgebildet. Wicklungen 11 des Stators 10 sind in unmittelbarer Nähe des Luftspalts 12 angeordnet.
Der Rotor 20 ist durch einen Rotorkörper 21 ausgebildet, von dem in der dargestellten Ansicht lediglich ein Blech 22 ausschnittsweise ersichtlich ist. Der Rotorkörper 21 bzw. mehrere in axialer Richtung hintereinander angeordnete Bleche 22 bilden mehrere Magnetaufnahmeräume 30 bzw. sogenannte Taschen aus, in denen Magnete 40 angeordnet sind. Die Magnetaufnahmeräume 30 erstrecken sich in Richtung auf den Luftspalt 12 weiter als die Magnete 40. In den verbleibenden Hohlräumen in den Magnetaufnahmeräumen 30 befindet sich Harz 60, welches eine Klebefunktion derart ausführt, dass es die Magnete 40 an den Begrenzungswänden 31 der Magnetaufnahmeräume 30 fixiert. Der Fixierung der Magnete 40 in den Magnetaufnahmeräumen 30 dienen weiterhin Stufen 84, die einen jeweiligen Magneten 40 entlang der Richtung seiner Körperachse 41 formschlüssig fixieren. Aufgrund dessen, dass die Magnetaufnahmeräume 30 sich nicht bis zum Luftspalt 12 bzw. bis zur radialen Außenseite des Rotorkörpers 21 erstrecken, befindet sich also Blech-Material zwischen den Magneten 40 und dem Luftspalt 12. Dieses Blech-Material wird je Magnet 40 auch als Streusteg 23 bezeichnet. Dieser Streusteg 23 hat die nachteilige Wirkung, dass der vom jeweiligen Magnet 40 erzeugte Magnetfluss an dieser Stelle gestreut wird, was mit einer Abschwächung des Magnetfeldes einhergeht.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Rotor einer elektrischen Rotationsmaschine, ein Verfahren zur Herstellung des Rotors sowie eine elektrische Rotationsmaschine selbst zur Verfügung zu stellen, die in einfacher sowie kostengünstiger Weise die Bereitstellung eines Rotors mit ausreichender Festigkeit gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch den Rotor gemäß Anspruch 1, durch das Verfahren zur Herstellung des Rotors gemäß Anspruch 8 sowie durch die elektrische Rotationsmaschine gemäß Anspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Rotors sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 angegeben. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung des Rotors ist in Unteranspruch 9 angegeben.
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Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
Die Begriffe „radial“ und „axial“ beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Drehachse des Rotors.
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Die Erfindung betrifft einen Rotor einer elektrischen Rotationsmaschine, umfassend einen Rotorkörper und in dem Rotorkörper Magnetaufnahmeräume, in denen Magnete angeordnet sind. Des Weiteren umfasst der Rotorkörper den Magnetaufnahmeräumen räumlich zugeordnet in einer einen Luftspalt einseitig begrenzenden Begrenzungsfläche des Rotorkörpers Aussparungen, deren Hohlräume mit den ihnen zugeordneten Magnetaufnahmeräumen verbunden sind. Ein jeweiliger Magnetaufnahmeraum neben einem jeweiligen Magneten und ein jeweiliger einem Magnetaufnahmeraum zugeordneter Hohlraum sind zumindest teilweise mit Harz gefüllt, welches eine Klebewirkung zwischen Magnet und zumindest einer Begrenzungswand des Magnetaufnahmeraums realisiert.
Der Luftspalt, der durch die Begrenzungsfläche einseitig begrenzt wird, ist dabei derjenige, der sich ausbildet, wenn der erfindungsgemäße Rotor zusammen mit einem Stator in einer elektrischen Rotationsmaschine montiert ist.
Die Begrenzungsfläche begrenzt dabei den Rotorkörper radial, wobei nicht ausgeschlossen ist, dass der Rotor an dieser Begrenzungsfläche noch ein weiteres Element wie z.B. eine Beschichtung aufweist.
Der Magnetaufnahmeraum und ein von einer jeweiligen Aussparung ausgebildeter Hohlraum sind derart miteinander verbunden, dass der Magnetaufnahmeraum in den von der Aussparung ausgebildeten Hohlraum übergeht, bzw. dass der Magnetaufnahmeraum und der von der Aussparung ausgebildete Hohlraum einen gemeinsamen Hohlraum ausbilden. Derart bewirkt das Harz auch eine Klebewirkung zwischen den Magneten und Begrenzungswänden des jeweiligen, von einer Aussparung ausgebildeten Hohlraums.
Sogenannte Streustege, die sich zwischen den Magneten bzw.
Magnetaufnahmeräumen und einer radialen Begrenzungsseite des Rotors befinden, werden somit erfindungsgemäß vermieden bzw. reduziert. Bei Ausführung des Rotorkörpers aus mehreren Blechen können die Verbindungen zwischen den Magnetaufnahmeräumen und den durch die Aussparungen ausgebildeten Hohlräumen durch einfaches Stanzen im Blechschnitt erzeugt werden.
Durch die Aussparungen wird der Streufluss unterbrochen oder reduziert, sodass eine mit dem erfindungsgemäßen Rotor ausgestattete elektrische Rotationsmaschine insgesamt einen erhöhten Wirkungsgrad erhält. Gleichzeitig wird eine ausreichende Rotorfestigkeit aufgrund der Klebewirkung und der mechanischen Festigkeit des eingebrachten Harzes gewährleistet.
Das Harz kann dabei in die Magnetaufnahmeräume sowie in die von den Aussparungen ausgebildeten Hohlräume im Rotorstack oder in den kompletten Rotor eingebracht werden.
Durch abgestimmte Prozessparameter, wie z.B. Vortemperierung des Harzes, Eintauchzeit, Art der thermischen Nachbehandlung und ggf. auch Drehzahl des Rotors bzw. eines Rotorstacks in einem Harz-Bad wird sichergestellt, dass das Harz die Magneten fixiert und zusätzlich die durch die Aussparungen generierten Spalte füllt. Das Harz verbindet aufgrund seiner Adhäsionskräfte sowohl die entlang der Umfangsrichtung einander gegenüberliegenden Wände eines jeweiligen Magnetaufnahmeraums, als auch diese Wände mit dem im betreffenden Magnetaufnahmeraum angeordneten Magneten. Des Weiteren verbindet das Harz auch die entlang der Umfangsrichtung einander gegenüberliegenden Wände einer jeweiligen Aussparung.
Es können dabei Naturharze und/oder Kunstharze Anwendung finden. Kunstharze, die auch als synthetische Harze bezeichnet werden, sind Beschichtungsstoffe und insbesondere synthetisch hergestellte Harze. Sie können weiche Feststoffe oder hochviskose Substanzen sein, die Prepolymere mit reaktiven funktionellen Gruppen oder Polymere enthalten. Des Weiteren können sie aus zwei Hauptkomponenten zusammengesetzt sein. Insbesondere können Sie, gegebenenfalls unter Beimischung von Härter, aushärtbar sein, sodass sie eine reaktionsfähige Harzmasse ausbilden. Sie können derart ausgestaltet sein, dass bei der Härtung die Viskosität ansteigt und nach abgeschlossener Härtung ein unschmelzbarer Kunststoff, insbesondere ein Duroplast, vorliegt. Sie können durch Naturstoffe, zum Beispiel pflanzliche oder tierische Öle beziehungsweise natürliche Harze, modifiziert sein, wie z. B. bei Alkydharzen, oder aber auch durch Veresterung oder Verseifung modifiziert sein. Gegebenenfalls kann auch Polyethylen als Polyethylenharz Anwendung finden. Nach Aushärtung des Harzes und entsprechender Verfestigung liefert es einen wesentlichen Beitrag zur Festigkeit des Rotors. Aufgrund geringerer magnetischer Leitfähigkeit als die der Bleche des Rotors behindert das Harz gleichzeitig den Streufluss an der Stelle der Aussparung.
Derart wird sichergestellt, dass es unter Betriebsdrehzahl zu keinem Versagen kommt und dass eine gegebenenfalls auftretende radiale Aufweitung der Magnetaufnahmeräume unter Zentrifugalkrafteinfluss innerhalb eines akzeptablen Rahmens bleibt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Rotorkörper entlang der Umfangsrichtung einstückig ausgebildet ist. Das bedeutet, dass der Rotorkörper trotz vorhandener Aussparungen bzw. Unterbrechungen an der Begrenzungsfläche entlang der Umfangsrichtung einstückig bzw. aus einem Teil hergestellt ist, wobei der Rotorkörper entlang der axialen Richtung aus mehreren Blechen bzw. Blechpaketen zusammengesetzt sein kann.
Eine jeweilige Aussparung kann dort in einem Winkelbereich der Begrenzungsfläche ausgeführt sein, in dem eine der Körperachsen des der betreffenden Aussparung zugeordneten Magnets die Begrenzungsfläche schneidet. In einem radial verlaufenden Schnitt durch den Rotor ist die genannte Körperachse die Achse, die sich entlang der Längserstreckungsrichtung des Querschnitts des in dem betreffenden Hohlraum aufgenommenen Magnets erstreckt.
Insbesondere kann eine jeweilige Aussparung in einem Winkelbereich der Begrenzungsfläche ausgeführt sein, der von Ebenen, in denen Begrenzungswände verlaufen, die den jeweiligen Magnetaufnahmeraum entlang der Umfangsrichtung begrenzen, begrenzt ist.
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Des Weiteren kann im von der Aussparung ausgebildeten Hohlraum der Rotorkörper eine Hinterschneidung ausbilden, mit der formschlüssig eine zentrifugalkraftbedingte Verschiebung des Magneten und/ oder des Harzes aus dem Magnetaufnahmeraum durch den von der Aussparung ausgebildeten Hohlraum in Richtung auf die radiale Außenseite des Rotorkörpers verhinderbar ist.
Das bedeutet, dass eine jeweilige Aussparung, ausgehend von einem jeweiligen Magnet Aufnahmeraum, sich nicht exakt radial erstreckt, sondern insgesamt durch die Ausbildung der Hinterschneidung gekrümmt ausgeführt ist. Derart wird durch die Hinterschneidung eine radiale Überdeckung des Magnetaufnahmeraums bzw. des betreffenden Magnets realisiert.
Dies hat neben der Verhinderung einer unbeabsichtigten radialen Verschiebung des betreffenden Magnets den Vorteil, dass zwischen Magnetaufnahmeräumen ausgebildete Abschnitte von Rotorblechen sich in radialer und/oder in Umfangsrichtung am in Umfangsrichtung benachbarten Blechabschnitten abstützen können.
Mit anderen Worten ist eine Hinterschneidung vorgesehen, die in den von der Aussparung ausgebildeten Hohlraum hineinragt, und an der ein Magnet zur Anlage gelangen würde, wenn er sich aus dem Magnetaufnahmeraum zentrifugalkraftbedingt herausbewegen würde. Dabei kann die Hinterschneidung durch eine Wandung, die den von der Aussparung ausgebildeten Hohlraum begrenzt, ausgebildet sein. Gleichzeitig behindert eine derartige Hinterschneidung auch eine Verschiebung des in dem betreffenden Magnetaufnahmeraum bzw. in dem von der Aussparung ausgebildeten Hohlraum aufgenommenen Harzes.
Zudem wird durch eine jeweilige Hinterschneidung sichergestellt, dass auf die Magnete sowie auf das Harz wirkende Zentrifugalkräfte nicht ausschließlich Scherspannungen im Harz realisieren, sondern zumindest teilweise Druckspannungen, die von dem Harz besser ertragen werden als Scherspannungen. In einer Ausführungsform der Hinterschneidung ist vorgesehen, dass sich die Hinterschneidung mit einer der Begrenzungsfläche abgewandten Seite im Wesentlichen parallel zu einer ideellen Tangente an der Begrenzungsfläche im Winkelbereich der Anordnung der Aussparung erstreckt. Die der Begrenzungsfläche zugewandte Seite der Hinterschneidung kann in dem Fall spitzwinklig zu der ideellen Tangente führen, so dass die Hinterschneidung in einem axialen Querschnitt eine Spitze ausbildet. Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass sich die Hinterschneidung mit einer der Begrenzungsfläche abgewandten Seite und mit einer der Begrenzungsfläche zugewandten Seite im Wesentlichen spitzwinklig zu einer ideellen Tangente an der Begrenzungsfläche im Winkelbereich der Anordnung der Aussparung erstreckt. Entsprechend ist in dieser Ausführungsform vorgesehen, dass die beiden radialen Seiten der Hinterschneidung im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, so dass die Hinterschneidung im axialen Querschnitt als ein nahezu rechteckiger Vorsprung ausgebildet ist.
Der Winkel zwischen Tangente und der der Begrenzungsfläche zu- bzw.
abgewandten Seite der Hinterschneidung ist dabei an der Seite der der Begrenzungsfläche zugewandten Seite der Hinterschneidung zu bestimmen, an der auch die dem betreffenden Magnetaufnahmeraum zugehörige Aussparung in der Begrenzungsfläche des Rotorkörpers ausgebildet ist.
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Eine weitergebildete Ausführungsform sieht vor, dass die Hinterschneidung einen sich mit zumindest einer radialen Komponente erstreckenden Fortsatz aufweist, der sich in den von der Aussparung ausgebildeten Hohlraum erstreckt. Mit diesem Fortsatz wird formschlüssig ein Beitrag der Mitnahme des Harzes entlang der Umfangsrichtung und somit bei Drehbeschleunigungen des Rotors gewährleistet.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Rotors, bei dem ein Rotorkörper mit Magnetaufnahmeräumen bereitgestellt wird, wobei der Rotorkörper den Magnetaufnahmeräumen räumlich zugeordnet in einer einen Luftspalt einseitig begrenzenden Begrenzungsfläche des Rotorkörpers Aussparungen aufweist, deren Hohlräume mit den ihnen zugeordneten Magnetaufnahmeräumen verbunden sind, und weiterhin Magnete sowie Harz bereitgestellt werden. In den Magnetaufnahmeräumen werden Magnete angeordnet, und ein jeweiliger Magnetaufnahmeraum neben einem jeweiligen Magneten und ein jeweiliger einem Magnetaufnahmeraum zugeordneter Hohlraum werden zumindest teilweise mit Harz gefüllt, welches eine Klebewirkung zwischen Magnet und zumindest einer Begrenzungswand des Magnetaufnahmeraums realisiert.
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Die Aussparungen können insbesondere beim Stanzprozess von einzelnen Blechen, die den Rotorkörper ausbilden, erzeugt worden sein. Dabei werden die jeweiligen, den Magneten zugeordneten Streustege durchtrennt, so dass ein jeweiliger Spalt mit bestimmter Größe erzeugt wird.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Harz neben den Magneten nicht nur die Magnetaufnahmeräume ausfüllt, sondern auch die von den Aussparungen ausgebildeten Hohlräume.
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Dabei kann die Einbringung von Harz in die Magnetaufnahmeräume und/ oder in die von den Aussparungen ausgebildeten Hohlräume mittels Eintauchens in ein Harz-Bad bei gleichzeitiger Drehbewegung des Rotorkörpers erfolgen. Entsprechend ist hier vorgesehen, dass die Einbringung des Harzes mittels eines sogenannten Tauchrollierens erfolgt. Auch andere Verfahren der Harz-Einbringung in die Hohlräume sind möglich, wie z.B. einfaches Eintauchen des Rotorkörpers in Harz oder auch Einträufeln bzw. Eingießen des Harzes.
Des Weiteren wird gemäß der Erfindung eine elektrische Rotationsmaschine zur Verfügung gestellt, die einen Stator sowie einen erfindungsgemäßen Rotor oder einen erfindungsgemäß hergestellten Rotor aufweist.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in
- 1: ein Ausschnitt aus einem herkömmlichen Rotor,
- 2: ein Ausschnitt aus einem erfindungsgemäß ausgestalteten Rotor einer ersten Ausführungsform;
- 3: ein Ausschnitt aus einem erfindungsgemäß ausgestalteten Rotor einer zweiten Ausführungsform; und
- 4: ein Ausschnitt aus einem erfindungsgemäß ausgestalteten Rotor einer dritten Ausführungsform.
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Auf 1 wurde bereits zur Erläuterung des Standes der Technik eingegangen. Zunächst wird der allgemeine Aufbau des erfindungsgemäßen Rotors anhand aller drei, in den 2-4 dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
Die 2-4 zeigen jeweils einen Ausschnitt eines herkömmlichen Rotors 20 in einer axialen Ansicht. Der jeweils dargestellte Rotor 20 ist an seiner radialen Außenseite von einem Stator 10 umgeben. Zwischen dem Stator 10 und dem Rotor 20 ist ein Luftspalt 12 ausgebildet. Wicklungen 11 des Stators 10 sind in unmittelbarer Nähe des Luftspalts 12 angeordnet.
Der Rotor 20 ist durch einen Rotorkörper 21 ausgebildet, von dem in den dargestellten Ansichten lediglich ein Blech 22 ausschnittsweise ersichtlich ist. Der Rotorkörper 21 bzw. mehrere in axialer Richtung hintereinander angeordnete Bleche 22 bilden mehrere Magnetaufnahmeräume 30 bzw. sogenannte Taschen aus, in denen Magnete 40 angeordnet sind. Die Magnetaufnahmeräume 30 erstrecken sich in Richtung auf den Luftspalt 12 weiter als die Magnete 40. In den verbleibenden Hohlräumen 51 in den Magnetaufnahmeräumen 30 befindet sich Harz 60, welches eine Klebefunktion derart ausführt, dass es die Magnete 40 an den Begrenzungswänden 31 der Magnetaufnahmeräume 30 fixiert. Der Fixierung der Magnete 40 in den Magnetaufnahmeräumen 30 dienen weiterhin Stufen 84, die einen jeweiligen Magneten 40 entlang der Richtung seiner Körperachse 41 formschlüssig fixieren.
Des Weiteren ist allen drei hier dargestellten Ausführungsformen gemeinsam, dass sich an die Magnetaufnahmeräume 30 Aussparungen 50 anschließen, die in den Luftspalt 12 münden bzw. am Luftspalt 12 bzw. an der radial äußeren Begrenzungsfläche 24 des Rotorkörpers 21 offen sind. Die Aussparungen 50 bilden jeweils Hohlräume 51 aus, die in die Magnetaufnahmeräume 30 übergehen. Entsprechend ist der Rotor 20 an seiner radialen Außenseite mit Unterbrechungen ausgestaltet, und zwar im Wesentlichen dort, wo eine jeweilige Körperachse 41, die entlang der längeren Seite des hier dargestellten Querschnitts des betreffenden Magneten 40 verläuft, auf die radiale Außenseite des Rotors 20 trifft.
Aufgrund der V-Anordnung der Magnete 40 befindet sich zwischen diesen Magneten 40 ein eingeschlossener Blechbereich 70. Dieser eingeschlossene Blechbereich 70 ist umfangseitig aufgrund der Anordnung der Aussparungen 50 begrenzt. Dabei bildet der eingeschlossene Blechbereich 70 jedoch kein extra Bauteil aus, sondern er ist über den Verbindungssteg 71 mit dem zentralen Bestandteil des Rotorblechs 22 verbunden. Entsprechend wird auf den eingeschlossenen Blechbereich 70 wirkende Zentrifugalkraft zumindest anteilig vom Verbindungssteg 71 aufgenommen.
Die in den 2-4 dargestellten, unterschiedlichen Ausgestaltungen des Rotors unterscheiden sich in den Ausbildungen von Hinterschneidungen 80, die sich in die von den Aussparungen 50 ausgebildeten Hohlräume 51 erstrecken.
2 zeigt eine Ausführungsform des Rotors 20, bei der die Hinterschneidung 80 ein im Wesentlichen spitzwinkliges Profil ausbildet. Eine dem Luftspalt 12 abgewandte Seite 81 der Hinterschneidung 80 verläuft nahezu parallel zu einer ideellen Tangente 100, die im Bereich der Anordnung der betreffenden Aussparung 50 an die Außenseite des Rotorkörpers 21 angelegt ist.
Die dem Luftspalt 12 zugewandte Seite 82 der Hinterschneidung 80 verläuft im Wesentlichen spitzwinklig zu der ideellen Tangente 100.
3 zeigt eine Ausführungsform des Rotors 20, bei der die Hinterschneidung 80 ein im Wesentlichen rechteckiges Profil ausbildet. Sowohl die dem Luftspalt 12 abgewandte Seite 81 der Hinterschneidung 80 als auch die dem Luftspalt 12 zugewandte Seite 82 der Hinterschneidung 80 verläuft im Wesentlichen spitzwinklig zu der ideellen Tangente 100.
4 zeigt eine Ausführungsform des Rotors 20, bei der die Hinterschneidung 80 ein im Wesentlichen rechteckiges Profil ausbildet, welches mit einem Fortsatz 83 ausgestaltet ist, der sich im Wesentlichen parallel zur Körperachse 41 des Magneten 40 erstreckt. Sowohl die dem Luftspalt 12 abgewandte Seite 81 der Hinterschneidung 80 als auch die dem Luftspalt 12 zugewandte Seite 82 der Hinterschneidung 80 verläuft im Wesentlichen spitzwinklig zu der ideellen Tangente 100.
Die Hinterschneidungen 80 bewirken radiale Überdeckungen der Magneten 40, so dass das in den Hohlräumen 51 der Aussparungen 50 angeordnete Harz 60 bei Einwirkung von Zentrifugalkräften auf die Magneten 40 entlang deren Körperachsen 41 nicht vollständig auf Scherung belastet wird, sondern stattdessen eine Druckspannung 90, angedeutet mit den Pfeilen, im Harz 60 existiert. Die Grenzspannung für Druckspannungen 90 des Harzes 60 ist größer die Grenzspannung für Scherspannungen. Durch dieses spezifische Design können die Spalte bzw. die Aussparungen 50 größer gewählt werden, wodurch sich der Streufluss zusätzlich im positiven Sinne reduziert.
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Die Hinterschneidung 80 gemäß der ersten Ausführungsform in 3 ist an ihrem auskragenden Ende aufgrund der größeren Dicke stabiler ausgeführt als die Hinterschneidung 80 gemäß der ersten Ausführungsform in 2.
Der Fortsatz 83 gemäß der dritten Ausführungsform in 4 generiert den Vorteil, dass damit das im betreffenden Hohlraum 51 aufgenommene Harz 60 bei wirkenden Massenträgheitsmomenten während Drehbeschleunigungen des Rotors 20 zumindest teilweise formschlüssig an dem betreffenden Blech 22 bzw. an dem eingeschlossenen Blechbereich 70 fixiert wird bzw. in der Drehbewegung mitgenommen wird.
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Der hier vorgeschlagene Rotor einer elektrischen Rotationsmaschine, das Verfahren zur Herstellung des Rotors sowie die elektrische Rotationsmaschine selbst gewährleisten in einfacher sowie kostengünstiger Weise die Bereitstellung eines Rotors mit ausreichender Festigkeit.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Stator
- 11
- Wicklung
- 12
- Luftspalt
- 20
- Rotor
- 21
- Rotorkörper
- 22
- Blech
- 23
- Streusteg
- 24
- Begrenzungsfläche
- 30
- Magnetaufnahmeraum
- 31
- Begrenzungswand
- 40
- Magnet
- 41
- Körperachse des Magnets
- 50
- Aussparung
- 51
- Hohlraum
- 60
- Harz
- 70
- Eingeschlossener Blechbereich
- 71
- Verbindungssteg
- 80
- Hinterschneidung
- 81
- abgewandte Seite der Hinterschneidung
- 82
- zugewandte Seite der Hinterschneidung
- 83
- Fortsatz
- 84
- Stufe
- 90
- Druckspannung
- 100
- ideelle Tangente
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2010308686 A1 [0003]
- KR 20170057011 A [0004]
- DE 102019220203 A1 [0005]
