DE102021134584A1

DE102021134584A1 - Process for manufacturing a rotor for an electrical machine, Rotor and electrical machine

Info

Publication number: DE102021134584A1
Application number: DE102021134584.7A
Authority: DE
Inventors: Christian Finger-Albert; Regina Bach; Christoph Wieczorek; Carsten Siepker
Original assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Current assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Priority date: 2021-12-23
Filing date: 2021-12-23
Publication date: 2023-06-29

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors für eine elektrische Maschine, einen Rotor und eine elektrische Maschine. Es wird ein vormontierter Rotor bereitgestellt. Der vormontierte Rotor weist zumindest einen Rotorkern, mehrere sich von dem Rotorkern in radialer Richtung erstreckende Rotorpole und zwischen den Rotorpolen angeordnete Verschlussleisten (auch Poltrenner genannt) auf. Die Rotorpole und die Verschlussleisten bilden in gegenüberliegenden axialen Richtungen erste Dichtflächen aus. Anschließend werden zwei Endabdeckungen bereitgestellt, die zu den ersten Dichtflächen korrespondierende zweite Dichtflächen aufweisen. Auf den zweiten Dichtflächen ist jeweils eine Dichtung angeordnet. Dann werden die Endabdeckungen aus gegenüberliegenden axialen Richtungen an dem vormontierten Rotor derart angebracht, dass durch die Rotorpole, die Verschlussleisten, die Endabdeckungen und die jeweils zwischen einer ersten Dichtfläche und einer korrespondierenden zweiten Dichtfläche angeordneten Dichtungen ein Innenvolumen des Rotors abgedichtet wird. Schließlich werden Hohlräume des Innenvolumens des Rotors mit einem Vergussmaterial im Wesentlichen ausgefüllt.The present disclosure relates to a method for manufacturing a rotor for an electric machine, a rotor and an electric machine. A preassembled rotor is provided. The preassembled rotor has at least one rotor core, several rotor poles extending from the rotor core in the radial direction, and sealing strips (also called pole separators) arranged between the rotor poles. The rotor poles and the sealing strips form first sealing surfaces in opposite axial directions. Two end covers are then provided, which have second sealing surfaces that correspond to the first sealing surfaces. A seal is arranged on each of the second sealing surfaces. Then the end covers are attached to the preassembled rotor from opposite axial directions such that an inner volume of the rotor is sealed by the rotor poles, the sealing strips, the end covers and the seals each arranged between a first sealing surface and a corresponding second sealing surface. Finally, cavities in the inner volume of the rotor are essentially filled with a potting material.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors für eine elektrische Maschine, einen Rotor und eine elektrische Maschine.The present invention relates to a method for producing a rotor for an electrical machine, a rotor and an electrical machine.

Elektrische Maschinen sind allgemein bekannt und umfassen unter anderem einen Rotor. Der Rotor kann beispielsweise permanenterregt sein. Permanenterregte Rotoren weisen Permanentmagnete auf, durch die ein Magnetfeld erzeugt wird. Der Selbstanlauf von Rotoren mit Permanentmagneten ist allerdings aufwendig, ein Freilauf ist bei permanenterregten Rotoren in der Regel nicht realisierbar und sie enthalten oft Seltenerdmaterialien (z.B. Neodym), die starken Preisschwankungen unterliegen und kostenintensiv sind. Zusätzlich ist der Abbau der Seltenerdmaterialien oftmals mit Umweltschäden verbunden und generell können derartige Materialien den CO2-Fussabdruck des Rotors gegenüber alternativen Konzepten verschlechtern.Electrical machines are well known and include, among other things, a rotor. The rotor can be permanently excited, for example. Permanently excited rotors have permanent magnets that generate a magnetic field. However, the self-starting of rotors with permanent magnets is complex, freewheeling is usually not possible with permanently excited rotors and they often contain rare earth materials (e.g. neodymium), which are subject to strong price fluctuations and are expensive. In addition, the degradation of rare earth materials is often associated with environmental damage and, in general, such materials can worsen the carbon footprint of the rotor compared to alternative concepts.

Diese Nachteile können durch fremderregte Rotoren zumindest teilweise gemindert werden. Diese weisen zumindest eine stromdurchflossene Induktivität auf, mittels der das entsprechende Magnetfeld erzeugt wird. Die Induktivität wird durch zumindest eine Wicklung mit mehreren Windungen realisiert. Bei hohen Drehzahlen (bis zu 20.000 Umdrehungen pro Minute) muss eine Bewegung der Windungen durch auftretende Zentrifugalkräfte relativ zueinander verhindert werden, damit die elektrische Isolierung der Windungen nicht beschädigt wird. Typischerweise kommen Vergussmaterialien zum Einsatz, mit denen die Windungen vergossen werden. Ein Innenvolumen des Rotors wird in axialer Richtung durch Endabdeckungen verschlossen. Allerdings umfasst das Rotorpaket oft geschichtete Elektrobleche, wodurch das Rotorpaket eine vergleichsweise große Längentoleranz entlang der axialen Richtung aufweist. Zusätzlich wird die Dichtfläche zumindest teilweise auch durch Kunststoffbauteile des Rotors gebildet. Um einheitliche Dichtflächen bereitzustellen, müssen die Kunststoffbauteile deshalb jeweils bezüglich ihrer Länge entlang der axialen Richtung maßgeschneidert sein. Zudem müssen die Endabdeckungen in der Regel nachgearbeitet werden, damit die Dichtflächen der Endabdeckungen korrespondierend zu den Dichtflächen des Rotorpakets und der Verschlussleisten sind. Somit ist der Herstellungsaufwand des Rotors aufgrund der aufwendigen Abdichtung des Innenvolumens des Rotors hoch.These disadvantages can be at least partially reduced by externally excited rotors. These have at least one current-carrying inductance, by means of which the corresponding magnetic field is generated. The inductance is realized by at least one winding with multiple turns. At high speeds (up to 20,000 revolutions per minute), the windings must be prevented from moving relative to each other due to centrifugal forces so that the electrical insulation of the windings is not damaged. Typically, potting materials are used with which the windings are potted. An inner volume of the rotor is closed in the axial direction by end covers. However, the rotor stack often includes layered electrical laminations, as a result of which the rotor stack has a comparatively large length tolerance along the axial direction. In addition, the sealing surface is at least partially formed by plastic components of the rotor. In order to provide uniform sealing surfaces, therefore, the plastic components must each be tailored in terms of their length along the axial direction. In addition, the end covers usually have to be reworked so that the sealing surfaces of the end covers correspond to the sealing surfaces of the rotor stack and the sealing strips. The manufacturing cost of the rotor is therefore high due to the complex sealing of the inner volume of the rotor.

Es besteht daher ein Bedürfnis ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors, einen Rotor für eine elektrische Maschine und eine elektrische Maschine bereitzustellen, mittels denen die Nachteile bekannter Ansätze ausgeräumt oder zumindest verringert werden können.There is therefore a need to provide a method for producing a rotor, a rotor for an electrical machine and an electrical machine, by means of which the disadvantages of known approaches can be eliminated or at least reduced.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, von denen jeder für sich oder in (Sub-)Kombination Aspekte der Offenbarung darstellen kann. Einige Aspekte werden im Hinblick auf Vorrichtungen und andere im Hinblick auf Verfahren erläutert. Die Merkmale sind aber wechselseitig zu übertragen.The object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous configurations are specified in the dependent patent claims and the following description, each of which can represent aspects of the disclosure individually or in (sub)combination. Some aspects are explained in terms of devices and others in terms of methods. However, the characteristics are mutually transferable.

Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors für eine elektrische Maschine bereitgestellt, insbesondere für eine fremderregte Synchronmaschine (EESM). Das Verfahren erfolgt zumindest wie nachfolgend beschrieben:

Es wird ein vormontierter Rotor (im Wesentlichen ein Rotorpaket)bereitgestellt. Der vormontierte Rotor weist zumindest einen Rotorkern, mehrere sich von dem Rotorkern in radialer Richtung erstreckende Rotorpole und zwischen den Rotorpolen angeordnete Verschlussleisten (auch Poltrenner genannt) auf. Die Rotorpole und die Verschlussleisten bilden in gegenüberliegenden axialen Richtungen erste Dichtflächen aus. Anschließend werden zwei Endabdeckungen bereitgestellt, die zu den ersten Dichtflächen korrespondierende zweite Dichtflächen aufweisen. Auf den zweiten Dichtflächen ist jeweils eine Dichtung angeordnet. Dann werden die Endabdeckungen aus gegenüberliegenden axialen Richtungen an dem vormontierten Rotor derart angebracht, dass durch die Rotorpole, die Verschlussleisten, die Endabdeckungen und die jeweils zwischen einer ersten Dichtfläche und einer korrespondierenden zweiten Dichtfläche angeordneten Dichtungen ein Innenvolumen des Rotors abgedichtet wird. Schließlich werden Hohlräume des Innenvolumens des Rotors mit einem Vergussmaterial im Wesentlichen ausgefüllt.

According to one aspect, a method for producing a rotor for an electrical machine is provided, in particular for a separately excited synchronous machine (EESM). The procedure is at least as described below:

A preassembled rotor (essentially a rotor pack) is provided. The preassembled rotor has at least one rotor core, several rotor poles extending from the rotor core in the radial direction, and sealing strips (also called pole separators) arranged between the rotor poles. The rotor poles and the sealing strips form first sealing surfaces in opposite axial directions. Two end covers are then provided, which have second sealing surfaces that correspond to the first sealing surfaces. A seal is arranged on each of the second sealing surfaces. Then the end covers are attached to the preassembled rotor from opposite axial directions such that an inner volume of the rotor is sealed by the rotor poles, the sealing strips, the end covers and the seals each arranged between a first sealing surface and a corresponding second sealing surface. Finally, cavities in the inner volume of the rotor are essentially filled with a potting material.

Das Verfahren ermöglicht vorteilhaft, die Dichtungen auf den Endabdeckungen anzuordnen, wodurch die Positionierung der Dichtung vereinfacht wird. Daher ist der Herstellungsaufwand des Rotors reduziert, da die Dichtung zwischen dem Rotorpaket und der jeweiligen Endabdeckung auftretende Spaltmaße überdecken und abdichten kann.Advantageously, the method allows the gaskets to be placed on the end caps, thereby simplifying the positioning of the gasket. Therefore, the manufacturing cost of the rotor is reduced, since the seal between the rotor core and the respective end cover can cover and seal gap dimensions that occur.

Unter einer „im Wesentlichen“ Ausfüllung der Hohlräume des abgedichteten Innenvolumens des Rotors wird vorliegend verstanden, dass die Hohlräume bis auf Restvolumina ausgefüllt werden. Solche nicht ausgefüllten Restvolumina können beispielsweise auftreten, weil sie für das Vergussmaterial nur schwer zugänglich sind, da nur ein Zuflusskanal mit einem geringen Querschnitt zu dem jeweiligen Restvolumen realisiert werden kann. Beispielsweise können Zwischenräume zwischen den Windungen einer Spule der Wicklung existieren, die nicht gänzlich ausgefüllt sind. Die verbliebenen nicht ausgefüllten Restvolumina des Innenvolumens des Rotors werden im Allgemeinen jedoch vernachlässigbar sein.A "substantially" filling of the cavities of the sealed inner volume of the rotor is understood here to mean that the cavities are filled up to residual volumes. Such unfilled residual volumes can occur, for example, because they are Potting material are difficult to access because only one inflow channel can be realized with a small cross-section to the respective residual volume. For example, spaces between turns of a coil of the winding may exist that are not entirely filled. However, the remaining unfilled residual volumes of the inner volume of the rotor will generally be negligible.

Bevorzugt erfolgt das Verfahren in einer Vergussanlage oder eine Rundtaktmaschine.The method preferably takes place in a casting plant or a rotary transfer machine.

Optional werden die Dichtungen auf den zweiten Dichtflächen aufgespritzt (dispensiert). Das bedeutet, dass es sich um Dichtungen handelt, die mittels eines Vergussverfahrens aufgebracht werden. Dadurch ist die Variabilität im Hinblick auf unterschiedliche Abmessungen der Endabdeckungen erhöht, da das Vergussverfahren zum Bereitstellen der Dichtungen leicht an unterschiedliche Geometrien angepasst werden kann. Insbesondere kann auch die Form der Dichtungen angepasst werden, um Dichtungen bereitzustellen, die bestmöglich den korrespondierenden ersten Dichtflächen entsprechen. Beispielsweise können die Endabdeckungen auch mit Hilfe von Befestigungsmitteln an dem Rotorpaket montiert werden. Hier kommen zum Beispiel Zuganker, Bajonettverschlüsse o. ä. zum Einsatz. Daher können die zweiten Dichtflächen und die korrespondierenden ersten Dichtflächen maßgeschneiderte Formen umfassen, für die nicht ohne weiteres herkömmliche Dichtungen mit den entsprechenden Geometrien bereitgestellt werden können, sofern die Dichtungen nicht aufgespritzt sind. Für Dichtungen die mittels eines Vergussverfahrens bereitgestellt werden, kann deren Geometrie aber leicht angepasst werden.Optionally, the seals are sprayed (dispensed) onto the second sealing surfaces. This means that the seals are applied using a casting process. This increases the variability with regard to different dimensions of the end covers, since the casting process for providing the seals can be easily adapted to different geometries. In particular, the shape of the seals can also be adjusted in order to provide seals that correspond as closely as possible to the corresponding first sealing surfaces. For example, the end covers can also be mounted on the rotor core with the aid of fastening means. Here, for example, tie rods, bayonet locks or similar are used. Therefore, the second sealing surfaces and the corresponding first sealing surfaces may comprise custom shapes for which conventional seals with the appropriate geometries cannot readily be provided unless the seals are overmolded. However, for seals that are provided using a casting process, their geometry can be easily adjusted.

In einer besonderen Ausgestaltung werden die Dichtungen ausgehärtet, bevor die Endabdeckungen an dem vormontierten Rotor angebracht werden. Durch die Aushärtung wird das Innenvolumen mechanisch belastbar abgedichtet, sobald die Endabdeckungen angebracht sind. Das Einbringen der Vergussmasse hat dann keine Auswirkungen mehr auf die Dichtungen. Beispielsweise werden die Dichtungen durch das eingebrachte Vergussmaterial höchstens noch vernachlässigbar verformt. Natürlich bleibt die Dichtung nach dem Aushärten flexibel. Mit ausgehärteter Dichtung auf den Endabdeckungen kann der vormontierte Rotor sehr schnell hergestellt werden.In a particular embodiment, the seals are cured before the end caps are attached to the preassembled rotor. Curing creates a mechanically resilient internal volume seal once the end caps are in place. The introduction of the casting compound then no longer has any effect on the seals. For example, the seals are at most only negligibly deformed by the potting material introduced. Of course, the seal remains flexible after curing. With the gasket cured on the end covers, the pre-assembled rotor can be made very quickly.

Alternativ können die Dichtungen ausgehärtet werden, bevor das Vergussmaterial eingebracht wird. In anderen Worten wird nach erfolgter Anbringung der Endabdeckungen zunächst die jeweilige Dichtung ausgehärtet, bevor der Vergussprozess startet. Dann wird das Innenvolumen ebenfalls mechanisch belastbar abgedichtet.Alternatively, the seals can be cured before the potting material is applied. In other words, after the end covers have been attached, the respective seal is first cured before the casting process starts. Then the inner volume is also sealed mechanically resilient.

Bevorzugt umfassen die Dichtungen ein zumindest temporär kompressibles Material. Das bedeutet, dass die Dichtungen einen Werkstoff umfassen, der eine werkstoffabhängige intrinsische Kompressibilität bereitstellt. Dadurch können die Spaltmaße besser abgedichtet werden. Ferner kann der für die Dichtungen benötigte Bauraum entlang der axialen Richtung reduziert werden. Beispielsweise können die Dichtungen zunächst komprimiert werden oder in einem komprimierten Zustand auf die zweiten Dichtflächen aufgetragen werden, bis die Endabdeckungen an dem Rotorpaket angebracht werden. Dann sind die Endabdeckungen in ihrer im Wesentlichen finalen Position angeordnet. Anschließend können die Dichtungen dann wieder auf ihr reguläres Volumen expandieren. Insofern kann die Expansion des Materials der Dichtungen zumindest teilweise mit einer Zeitverzögerung in Abhängigkeit des Wegfalls eines äußeren Drucks auftreten. Das bedeutet, dass die Expansion der Dichtungen auftritt, wenn die Endabdeckungen schon an dem Rotorpaket angebracht sind. Folglich können verbliebene Spaltmaße zwischen den ersten und zweiten Dichtflächen durch die Expansion des Materials der Dichtungen abgedichtet werden.The seals preferably comprise an at least temporarily compressible material. This means that the seals comprise a material that provides a material-dependent intrinsic compressibility. This allows the gap dimensions to be sealed better. Furthermore, the installation space required for the seals can be reduced along the axial direction. For example, the seals may be initially compressed or applied to the secondary sealing surfaces in a compressed state until the end caps are attached to the rotor stack. Then the end caps are placed in their substantially final position. The seals can then expand back to their regular volume. In this respect, the expansion of the material of the seals can occur at least partially with a time delay depending on the absence of an external pressure. This means that the expansion of the seals occurs when the end caps are already attached to the rotor stack. Consequently, remaining gap dimensions between the first and second sealing surfaces can be sealed by the expansion of the material of the seals.

Optional kann das Material der Dichtungen Gaseinschlüsse umfassen, die eine Expansion ermöglichen, beispielsweise in Abhängigkeit einer Temperaturänderung. Dann kann die Dichtung bei einer vergleichsweise niedrigen Temperatur aufgebracht werden und eine anschließende Temperaturerhöhung kann eine Expansion des Materials der Dichtung und dadurch auch der Dichtung selbst zur Folge haben.Optionally, the material of the seals can include gas inclusions that enable expansion, for example as a function of a temperature change. The seal can then be applied at a comparatively low temperature and a subsequent increase in temperature can result in an expansion of the material of the seal and thereby also of the seal itself.

Bevorzugt weisen der Rotorkern und die Rotorpole geschichtete Elektrobleche auf. Die einzelnen Lagen des Elektroblechs sind dabei gegeneinander elektrisch isoliert. Dadurch wird das Auftreten von Wirbelströmen im Wesentlichen vermieden. Derartige Wirbelströme können bei einem einstückig hergestellten Rotorkern und einstückig hergestellten Rotorpolen beispielsweise durch die Wicklung induziert werden, mit deren Windungen üblicherweise die einzelnen Rotorpole umwickelt sind. Die Windungen bilden dabei Spulen aus, die jeweils einem Rotorpol zugeordnet sind. Durch den spezifischen Aufbau des Rotorkern und der Rotorpole aus einer Vielzahl an Elektroblechen geht einher, dass die unterschiedlichen Elektrobleche typischerweise entlang der axialen Richtung des Rotors unterschiedliche Längenmaße aufweisen. Deshalb hat das Rotorpaket umfassend zumindest den Rotorkern und die Rotorpole eine verhältnismäßig große Längentoleranz entlang der axialen Richtung des Rotors. Andererseits weisen die Verschlussleisten in der Regel ein Kunststoffmaterial auf. Würden die Verschlussleisten im Vergleich zum Rotorpaket, insbesondere den Rotorpolen, eine größere axiale Länge aufweisen, würden die Endabdeckungen, die aus unterschiedlichen axialen Richtungen gegen das Rotorpaket gedrückt werden, eine Kraft auf die Verschlussleisten ausüben. Eine solche Kraft könnte eine Verformung der Verschlussleisten zur Folge haben, was die Außenoberfläche des Rotors zumindest lokal beeinflussen würde und Unebenheiten verursachen könnte. Da dies unerwünscht ist, weisen die Verschlussleisten vorzugsweise eine Länge entlang der axialen Richtung auf, die im Vergleich zum Rotorpaket, insbesondere den Rotorpolen, kürzer ist. Dadurch entstehen Absätze zwischen den axialen Stirnflächen des Rotorpakets und der Verschlussleisten. Das bedeutet, dass die ersten Dichtflächen unterschiedliche axiale Höhenniveaus aufweisen. Diese Höhenniveaus können aber durch die Dichtungen kompensiert werden. Da die Dichtungen beispielsweise ein zumindest temporär kompressibles Material aufweisen, können sie die Absätze zwischen den unterschiedlichen Höhenniveaus entlang der axialen Richtung vorteilhafterweise ausgleichen. Somit wird eine Abdichtung des Innenvolumens des Rotors geschaffen und gleichzeitig gewährleistet, dass durch die Endabdeckungen keine unerwünschten Kräfte auf die Verschlussleisten ausgeübt werden. Zudem ist der Herstellungsaufwand stark verringert, da die Verschlussleisten nicht mehr maßgeschneiderte Längen aufweisen müssen. Insgesamt sind die Toleranzen des gesamten Herstellungsprozesses des Rotors in Bezug auf die Realisierung eines abgedichteten Innenvolumens deutlich vergrößert, sodass die Abdichtung mit geringerem Aufwand verbunden ist. Beispielsweise können durch die Dichtungen, optional mit dem kompressiblen Material, auch größere Längentoleranzen des Rotorpakets, insbesondere der Rotorpole, entlang der axialen Richtung kompensiert werden.The rotor core and the rotor poles preferably have laminated electrical laminations. The individual layers of the electrical sheet are electrically insulated from one another. This essentially avoids the occurrence of eddy currents. In the case of a rotor core produced in one piece and rotor poles produced in one piece, such eddy currents can be induced, for example, by the winding, the windings of which are usually wound around the individual rotor poles. The windings form coils that are each associated with a rotor pole. The specific construction of the rotor core and the rotor poles from a large number of electrical laminations means that the different electrical laminations typically have different length dimensions along the axial direction of the rotor. Therefore, the rotor core including at least the rotor core and the rotor poles has a relatively large length tolerance along the axial direction of the rotor. On the other hand, the closure strips usually have an art cloth material on. If the sealing strips were to have a greater axial length compared to the rotor stack, in particular the rotor poles, the end covers, which are pressed against the rotor stack from different axial directions, would exert a force on the sealing strips. Such a force could result in deformation of the sealing strips, which would affect the outer surface of the rotor, at least locally, and could cause unevenness. Since this is undesirable, the closure strips preferably have a length along the axial direction that is shorter compared to the rotor stack, in particular the rotor poles. This creates steps between the axial end faces of the rotor stack and the sealing strips. This means that the first sealing surfaces have different axial height levels. However, these height levels can be compensated for by the seals. Since the seals, for example, have an at least temporarily compressible material, they can advantageously compensate for the steps between the different height levels along the axial direction. This creates a seal of the inner volume of the rotor and at the same time ensures that no undesired forces are exerted on the sealing strips by the end covers. In addition, the manufacturing effort is greatly reduced, since the closure strips no longer have to have tailor-made lengths. Overall, the tolerances of the entire manufacturing process of the rotor are significantly increased in relation to the realization of a sealed inner volume, so that the sealing is associated with less effort. For example, the seals, optionally with the compressible material, can also compensate for larger length tolerances of the rotor stack, in particular of the rotor poles, along the axial direction.

Besonders bevorzugt ist das kompressible Material der Dichtungen zumindest temporär um 20% oder mehr komprimierbar ist, insbesondere um 25% oder mehr, weiter insbesondere um 30% oder mehr. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen verhältnismäßig große Restspaltmaße durch die Expansion des Materials abzudichten, beispielsweise auch verhältnismäßig große Absätze zwischen den Höhenniveaus entlang der axialen Richtung, die durch die Verschlussleisten und das Rotorpaket (Rotorkern und Rotorpole) bereitgestellt werden.The compressible material of the seals is particularly preferably at least temporarily compressible by 20% or more, in particular by 25% or more, more particularly by 30% or more. This creates the possibility of sealing relatively large residual gap dimensions through the expansion of the material, for example also relatively large steps between the height levels along the axial direction, which are provided by the sealing strips and the rotor stack (rotor core and rotor poles).

Optional umfassen die Endabdeckungen Einspritzöffnungen, durch die das Vergussmaterial in das Innenvolumen des Rotors eingespritzt werden kann. Beispielsweise können die Einspritzöffnungen in axialen Stirnflächen der Endabdeckungen vorgesehen sein.Optionally, the end caps include injection ports through which the potting material can be injected into the interior volume of the rotor. For example, the injection ports may be provided in axial faces of the end caps.

Bevorzugt wird eine Restgasatmosphäre aus dem Innenvolumen des Rotors abgepumpt, bevor das Vergussmaterial bereitgestellt wird. Dadurch wird in dem Innenvolumen des Rotors ein Unterdruck geschaffen, sodass das bereitgestellte Vergussmaterial hineingezogen wird, um sämtliche Hohlräume des Innenvolumens auszufüllen.A residual gas atmosphere is preferably pumped out of the inner volume of the rotor before the potting material is provided. This creates a negative pressure in the inner volume of the rotor, so that the potting material provided is drawn in to fill all the cavities of the inner volume.

Optional wird das Vergussmaterial ausgehärtet. Dazu kann die Vergussanlage beispielsweise eine Heizvorrichtung umfassen. Typischerweise erstarren die Vergussmaterial, sobald Sie eine Aushärtetemperatur erreichen. Sind sämtliche Hohlräume des Innenvolumens des Rotors mit dem Vergussmaterial ausgefüllt, und wird dieses auf seine Aushärtetemperatur erwärmt, so sind sämtliche Bauteile des Rotors durch das Vergussmaterial mechanisch stabil miteinander gekoppelt. Folglich kann auch gewährleistet werden, dass die bei hohen Drehzahlen des Rotors auftretenden Zentrifugalkräfte keine Bewegung von Windungen der Spule relativ zueinander bewirken können. Somit ist die filigrane elektrische Isolierung der Windungen vor Beschädigungen geschützt.Optionally, the potting material is cured. For this purpose, the encapsulation system can include a heating device, for example. Typically, the potting materials solidify once they reach a curing temperature. If all cavities of the inner volume of the rotor are filled with the potting material and this is heated to its hardening temperature, then all the components of the rotor are mechanically stably coupled to one another by the potting material. Consequently, it can also be ensured that the centrifugal forces occurring at high rotational speeds of the rotor cannot cause any movement of turns of the coil relative to one another. This protects the filigree electrical insulation of the windings from damage.

Dadurch, dass die Hohlräume des Innenvolumens des Rotors mit dem Vergussmaterial ausgefüllt werden, kann die Dichtung vorteilhaft ein Material aufweisen, dass unter den Betriebsbedingungen des Rotors keine lange Lebensdauer aufweisen muss. Im Wesentlichen wird die Abdichtung des Innenvolumens bezüglich der ersten und zweiten Dichtflächen durch die Dichtung lediglich benötigt, bis das Innenvolumen mit dem Vergussmaterial ausgefüllt ist und dieses ausgehärtet ist. Sollte die Dichtung dann ihre Dichtwirkung verlieren, so sind die benachbarten Teilvolumina des Innenvolumens des Rotors mit erstarrtem Vergussmaterial ausgefüllt. Folglich übernimmt das erstarrte Vergussmaterial die nötige Dichtwirkung, um beispielsweise einen Eintritt von Kühlflüssigkeit in das Innenvolumen zu verhindern. Dies ermöglicht es, Materialien für die Dichtung zu nutzen, die zwar eine verhältnismäßig große Kompressibilität aufweisen, die aber unter den Betriebsbedingungen des Rotors schnell altern und ihre Komprimierbarkeit verlieren. Beispielsweise können derartige Materialien spröde werden, weil Weichmacher unter den erhöhten Temperaturen während des Betriebs des Rotors aus dem Material heraus diffundieren. Nichtsdestotrotz wird die Dichtwirkung dann von dem Vergussmaterial übernommen. Die Lebensdauer des Materials der Dichtung ist deshalb von untergeordneter Rolle. Daher ist die Auswahl an möglichen Materialien für die Dichtungen deutlich erhöht. Es kann insbesondere ein material gewählt werden, dass eine hohe Kompressibilität aufweist und das dispensierbar ist.Because the cavities of the inner volume of the rotor are filled with the potting material, the seal can advantageously have a material that does not have to have a long service life under the operating conditions of the rotor. Essentially, sealing of the inner volume with respect to the first and second sealing surfaces by the gasket is only required until the inner volume is filled with the potting material and this has hardened. If the seal then loses its sealing effect, the adjacent partial volumes of the inner volume of the rotor are filled with solidified casting material. Consequently, the solidified potting material assumes the necessary sealing effect, for example in order to prevent coolant from entering the interior volume. This makes it possible to use materials for the seal which, although they have a relatively high compressibility, rapidly age under the operating conditions of the rotor and lose their compressibility. For example, such materials can become brittle because plasticizers diffuse out of the material under the elevated temperatures during operation of the rotor. Nevertheless, the sealing effect is then taken over by the potting material. The service life of the seal material is therefore of secondary importance. Therefore, the selection of possible materials for the seals is significantly increased. In particular, a material can be selected that has high compressibility and that can be dispensed.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird auch ein Rotor für eine elektrische Maschine, insbesondere eine EESM bereitgestellt. Der Rotor umfasst zumindest sich von einem Rotorkern in radialer Richtung erstreckende Rotorpole, zwischen den Rotorpolen angeordnete Verschlussleisten und zwei in gegenüberliegenden axialen Richtungen den Rotor stirnseitig abschließende Endabdeckungen. Die Rotorpole und die Verschlussleisten bilden in gegenüberliegenden axialen Richtungen erste Dichtflächen aus und die Endabdeckungen weisen zu den ersten Dichtflächen korrespondierende zweite Dichtflächen auf. Zwischen den ersten Dichtflächen und den zweiten Dichtflächen ist jeweils eine Dichtung angeordnet.According to a further aspect, a rotor for an electrical machine, in particular provided an EESM. The rotor comprises at least rotor poles which extend in the radial direction from a rotor core, sealing strips arranged between the rotor poles and two end covers which close the rotor at the ends in opposite axial directions. The rotor poles and the closure strips form first sealing surfaces in opposite axial directions, and the end covers have second sealing surfaces that correspond to the first sealing surfaces. A seal is arranged in each case between the first sealing surfaces and the second sealing surfaces.

Die Dichtungen können vorteilhafterweise insbesondere unterschiedliche Längenabmessungen der Verschlussleisten und der Rotorpole entlang der axialen Richtung kompensieren. Somit wird die Möglichkeit geschaffen, die Verschlussleisten vor einer unerwünscht großen Kraftbeaufschlagung durch die Endabdeckungen zu schützen und dennoch das Innenvolumen des Rotors gegenüber dem Außenraum abzudichten.The seals can advantageously in particular compensate for different length dimensions of the sealing strips and the rotor poles along the axial direction. This creates the possibility of protecting the closure strips from an undesirably large application of force by the end covers and nevertheless sealing the inner volume of the rotor from the outer space.

Die Dichtungen können insbesondere aufgespritzt sein. Dies kann beispielsweise an einer lokalen Verstärkungsstelle der jeweiligen Dichtung erkannt werden. Denn das Aufspritzen einer Dichtung führt am Startpunkt, der gleichzeitig der Endpunkt des Spritzvorgangs ist, zu einer erhöhten Materialbeaufschlagung. Dadurch weist die Dichtung am Startpunkt/Endpunkt eine lokal leicht erhöhte Materialmenge auf.The seals can in particular be sprayed on. This can be recognized, for example, at a local reinforcement point of the respective seal. Because spraying on a seal leads to increased material stress at the starting point, which is also the end point of the spraying process. As a result, the seal has a slightly increased amount of material locally at the start/end point.

Bevorzugt weisen die Dichtungen ein zumindest temporär kompressibles Material auf. Dadurch kann der Bauraum reduziert werden und es können größere Spaltmaße abgedichtet werden. Zudem können die Dichtungen in ihrer komprimierten Konfiguration aufgetragen werden. Der benötigte Bauraum zum Aufspritzen der Dichtungen ist dann reduziert. Die nachfolgende Expansion der Dichtungen ermöglicht, größere Spaltmaße abzudichten.The seals preferably have an at least temporarily compressible material. As a result, the installation space can be reduced and larger gap dimensions can be sealed. In addition, the gaskets can be applied in their compressed configuration. The space required for spraying on the seals is then reduced. The subsequent expansion of the seals enables larger gaps to be sealed.

Optional dichten die Rotorpole, die Verschlussleisten, die Endabdeckungen und die Dichtungen ein Innenvolumen des Rotors ab, dessen Hohlräume mit einem Vergussmaterial ausgefüllt sind. Das ausgehärtete Vergussmaterial kann dann die Dichtwirkung bezüglich der Dichtflächen übernehmen, sodass die Lebensdauer der Dichtungen nach dem Aushärten des Vergussmaterials unerheblich ist. Somit wird die Anzahl an möglichen Materialien für die Dichtungen deutlich vergrößert. Insbesondere können also Materialien für die Dichtungen ausgewählt werden, die einerseits aufspritzbar (dispensierbar) sind und andererseits eine verhältnismäßig hohe intrinsische Kompressibilität bereitstellen.Optionally, the rotor poles, the sealing strips, the end covers and the seals seal off an inner volume of the rotor, the cavities of which are filled with a potting material. The hardened potting material can then take over the sealing effect with regard to the sealing surfaces, so that the service life of the seals after the potting material has hardened is irrelevant. This significantly increases the number of possible materials for the seals. In particular, therefore, materials can be selected for the seals which, on the one hand, can be sprayed on (dispensed) and, on the other hand, provide a relatively high intrinsic compressibility.

Bevorzugt weisen die Dichtungen eine Länge entlang der axialen Richtung im unbeaufschlagten Zustand von 1,0mm oder mehr, insbesondere von 1,2mm oder mehr, weiter insbesondere von 1,4mm oder mehr, weiter insbesondere von im Wesentlichen 1,5mm auf. Die Länge der Dichtung kann auch bis zu 3,0mm betragen.The seals preferably have a length along the axial direction in the unloaded state of 1.0 mm or more, in particular 1.2 mm or more, more in particular 1.4 mm or more, more in particular essentially 1.5 mm. The length of the seal can also be up to 3.0mm.

Das Vergussmaterial kann insbesondere ein Vergussharz umfassen, beispielsweise ein Epoxidharz.The potting material can in particular include a potting resin, for example an epoxy resin.

Optional kann das Vergussmaterial einen Verbundwerkstoff mit einer Matrix, die durch das Vergussmaterial bereitgestellt wird, und einer darin zumindest teilweise eingebetteten Verstärkungskomponente umfassen.Optionally, the potting material may comprise a composite having a matrix provided by the potting material and a reinforcement component at least partially embedded therein.

Der Verbundwerkstoff kann einen Teilchenverbundwerkstoff umfassen.The composite may comprise a particulate composite.

Alternativ kann der Verbundwerkstoff einen Faserverbundwerkstoff umfassen.Alternatively, the composite material can comprise a fiber composite material.

Auch hybride Verbundwerkstoffe umfassend beide Werkstofftypen sind denkbar. Solche Verbundwerkstoffe stellen mittels der umfassten Teilchen oder Fasern eine verbesserte mechanische Stabilität gegenüber herkömmlichen Vergussmaterialien bereit. Zudem sind sie verhältnismäßig kostengünstig und einfach zu verarbeiten.Hybrid composite materials comprising both types of material are also conceivable. Such composites provide improved mechanical stability over conventional potting materials by means of the included particles or fibers. In addition, they are relatively inexpensive and easy to process.

Ferner können das Material der Matrix und das Material der Verstärkungskomponente insbesondere ähnliche Wärmeausdehnungskoeffizienten umfassen. Dann führen Temperaturschwankungen nicht zu mechanischen Spannungen zwischen der Matrix und der Verstärkungskomponente.Furthermore, the material of the matrix and the material of the reinforcement component can in particular comprise similar coefficients of thermal expansion. Then temperature fluctuations do not lead to mechanical stresses between the matrix and the reinforcement component.

Auch kann zumindest das Vergussmaterial oder zumindest eines der Materialien der Matrix und der Verstärkungskomponente, bevorzugt beide, eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Dann können in oder an dem Rotorkern oder den Rotorpolen erzeugte Wärmemengen effektiv durch das Vergussmaterial, die Matrix oder die Verstärkungskomponente oder mehrere davon an eine Außenoberfläche des Rotors geleitet werden, beispielsweise eine Außenoberfläche der jeweiligen Endabdeckung. Dort kann ein Kühlmechanismus vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Rotor stirnseitig mit Kühlflüssigkeit beaufschlagt werden. Derartige Wärmemengen entstehen beispielsweise durch die Bestromung der Spule, die die Rotorpole umgibt.At least the potting material or at least one of the materials of the matrix and the reinforcement component, preferably both, can also have a high thermal conductivity. Amounts of heat generated in or on the rotor core or rotor poles can then be effectively conducted through the potting material, matrix or reinforcing component or several thereof to an outer surface of the rotor, for example an outer surface of the respective end cap. A cooling mechanism can be provided there. For example, cooling liquid can be applied to the front side of the rotor. Such amounts of heat are produced, for example, by energizing the coil that surrounds the rotor poles.

Das Vergussmaterial, bzw. der Verbundwerkstoff, kann auch Additive umfassen, um die Eigenschaften in gewünschter Weise einzustellen, beispielsweise Additive, die die Wärmeleitfähigkeit erhöhen.The potting material or the composite material can also include additives in order to set the properties in the desired way, for example additives that increase the thermal conductivity.

In einer Ausgestaltung sind die Endabdeckungen mit dem Rotorkern mechanisch gekoppelt.In one embodiment, the end caps are mechanically coupled to the rotor core.

Alternativ können die Endabdeckungen auch mit den Rotorpolen mechanisch gekoppelt sein.Alternatively, the end caps can also be mechanically coupled to the rotor poles.

Ferner können die Endabdeckungen auch mit einer Rotorwelle mechanisch gekoppelt sein.Furthermore, the end covers can also be mechanically coupled to a rotor shaft.

Zudem können die Endabdeckungen auch mit mehreren davon mechanisch gekoppelt sein. Somit wird ein guter mechanischer Kontakt zwischen dem Rotorkern und den Endabdeckungen gewährleistet. Der gute mechanische Kontakt geht mit guten Wärmeleiteigenschaften einher. Der Abtransport von generierten Wärmemengen an eine Oberfläche des Rotors wird im Wesentlichen durch das Vergussmaterial gewährleistet. An der Außenoberfläche des Rotors kann ein Kühlmechanismus vorgesehen sein. Aufgrund des guten mechanischen Kontakts ist auf die Fähigkeit zum Abtransport der Wärmemengen verbessert. Beispielsweise können ein oder mehrere Zuganker oder Bajonettverschlüsse zum Einsatz kommen, um die Position der Endabdeckungen festzulegen. Auch ist eine Klemmverbindung mittels eines Schrumpfsitzes möglich.In addition, the end covers can also be mechanically coupled to several of them. This ensures good mechanical contact between the rotor core and the end caps. The good mechanical contact is accompanied by good thermal conductivity properties. The transport of generated amounts of heat to a surface of the rotor is essentially ensured by the potting material. A cooling mechanism may be provided on the outer surface of the rotor. Due to the good mechanical contact, the ability to dissipate the heat is improved. For example, one or more tie rods or bayonet locks can be used to fix the position of the end caps. A clamping connection by means of a shrink fit is also possible.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird auch eine elektrische Maschine bereitgestellt, insbesondere eine EESM. Die elektrische Maschine weist einen Rotor wie zuvor beschrieben auf oder einen Rotor, der nach dem Verfahren wie zuvor beschrieben hergestellt ist.According to a further aspect, an electrical machine is also provided, in particular an EESM. The electric machine has a rotor as described above or a rotor that is produced according to the method as described above.

Das Vergussmaterial des Verbundwerkstoffs kann insbesondere ein Vergussharz umfassen, beispielsweise ein Epoxidharz.The encapsulation material of the composite material can in particular comprise an encapsulation resin, for example an epoxy resin.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird auch ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug bereitgestellt, das eine elektrische Maschine wie zuvor beschrieben umfasst.According to a further aspect, an at least partially electrically powered vehicle is also provided, comprising an electric machine as previously described.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung können zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge insbesondere Landfahrzeuge umfassen, nämlich unter anderem Elektroroller, E-Scooter, Zweiräder, Motorräder, Dreiräder, Trikes, Quads, Gelände- und Straßenfahrzeuge wie Personenkraftwagen, Busse, Lastkraftwagen, Traktoren und andere Nutzfahrzeuge, Schienenfahrzeuge (Bahnen), aber auch Wasserfahrzeuge (Boote) und Luftfahrzeuge wie Hubschrauber, Multicopter, Propellerflugzeuge und Strahlflugzeuge, welche zumindest einen dem Vortrieb des Fahrzeugs dienenden Elektromotor und zumindest eine Energiespeichervorrichtung aufweisen. Fahrzeuge können bemannt oder unbemannt sein. Neben reinen Elektrofahrzeugen (BEV) können auch Plug-In-Hybride (PHEV) und Brennstoffzellenfahrzeuge (FCEV) umfasst sein.For the purposes of the present invention, at least partially electrically powered vehicles can include, in particular, land vehicles, namely electric scooters, e-scooters, two-wheelers, motorcycles, three-wheelers, trikes, quads, off-road and road vehicles such as passenger cars, buses, trucks, tractors and other commercial vehicles, Rail vehicles (trains), but also water vehicles (boats) and aircraft such as helicopters, multicopters, propeller aircraft and jet aircraft, which have at least one electric motor used to propel the vehicle and at least one energy storage device. Vehicles can be manned or unmanned. In addition to pure electric vehicles (BEV), plug-in hybrids (PHEV) and fuel cell vehicles (FCEV) can also be included.

Sämtliche im Hinblick auf die verschiedenen Aspekte erläuterten Merkmale sind einzeln oder in (Sub-)Kombination mit anderen Aspekten kombinierbar.All of the features explained with regard to the various aspects can be combined individually or in (sub)combination with other aspects.

Die Offenbarung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

- 1 eine vereinfachte schematische Darstellung von Teilen des Rotors,
- 2 eine vereinfachte schematische Schnittansicht einer Endabdeckung,
- 3 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen des Rotors,
- 4a und 4b vereinfachte schematische Darstellungen des Rotors bei der Herstellung,
- 5 eine vereinfachte schematische Darstellung einer elektrischen Maschine, und
- 6 eine vereinfachte schematische Darstellung eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einer elektrischen Maschine.

The disclosure and further advantageous embodiments and developments thereof are described and explained in more detail below with reference to the examples shown in the drawings. Show it:

- 1 a simplified schematic representation of parts of the rotor,
- 2 a simplified schematic sectional view of an end cover,
- 3 a simplified schematic representation of a method for manufacturing the rotor,
- 4a and 4b simplified schematic representations of the rotor during manufacture,
- 5 a simplified schematic representation of an electrical machine, and
- 6 a simplified schematic representation of an at least partially electrically powered vehicle with an electric machine.

Alle nachstehend in Bezug auf die Ausführungsbeispiele und/oder die begleitenden Figuren offengelegten Merkmale können allein oder in einer beliebigen Unterkombination mit Merkmalen der Aspekte der vorliegenden Offenbarung, einschließlich Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen, kombiniert werden, vorausgesetzt, die sich ergebende Merkmalskombination ist für einen Fachmann auf dem Gebiet der Technik sinnvoll.All features disclosed below in relation to the exemplary embodiments and/or the accompanying figures can be combined alone or in any sub-combination with features of the aspects of the present disclosure, including features of preferred embodiments, provided that the resulting combination of features is for a person skilled in the art field of technology makes sense.

Für die Zwecke der vorliegenden Offenbarung bedeutet die Formulierung „mindestens eines von A, B und C“ beispielsweise (A), (B), (C), (A und B), (A und C), (B und C) oder (A, B und C), einschließlich aller weiteren möglichen Kombinationen, wenn mehr als drei Elemente aufgeführt sind. Mit anderen Worten, der Begriff „mindestens eines von A und B“ bedeutet im Allgemeinen „A und/oder B“, nämlich „A“ allein, „B“ allein oder „A und B“.For purposes of this disclosure, the phrase “at least one of A, B, and C” means, for example, (A), (B), (C), (A and B), (A and C), (B and C), or (A, B and C), including all other possible combinations if more than three items are listed. In other words, the term "at least one of A and B" generally means "A and/or B", namely "A" alone, "B" alone or "A and B".

1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung von Teilen des Rotors 10. Der Rotor 10 ist entsprechend einer axialen Seitenansicht ohne Endabdeckung 12 dargestellt. 1 12 shows a simplified schematic representation of parts of the rotor 10. The rotor 10 is shown without the end cover 12 according to an axial side view.

Das Rotorpaket 14 des Rotors 10 umfasst einen Rotorkern 16, der ein Durchgangsloch aufweist, in dem eine Welle 18 angeordnet ist. Durch die Welle 18 sind die axiale Richtung, die radiale Richtung und die Umfangsrichtung des Rotors 10 festgelegt. Der Rotorkern 16 ist mit der Welle 18 mechanisch gekoppelt, beispielsweise durch einen Schrumpfsitz.The rotor stack 14 of the rotor 10 includes a rotor core 16 having a through hole in which a shaft 18 is disposed. The shaft 18 defines the axial direction, the radial direction and the circumferential direction of the rotor 10 . The rotor core 16 is connected to the shaft 18 mechanically coupled, for example by a shrink fit.

Das Rotorpaket 14 umfasst zudem Rotorpole 20 mit Polabschnitten 22, die Polflächen 24 aufweisen. Vorliegend umfasst der Rotor 10 sechs Rotorpole 20. Andere Geometrien sind aber ebenso denkbar. Der Rotorkern 16 und die Rotorpole 20 sind aus geschichteten, gegeneinander elektrisch isolierten Elektroblechen gebildet. Zwischen den Rotorpolen 20 sind Zwischenräume 26 ausgebildet, die in radialer Richtung durch Verschlussleisten 28 verschlossen werden. Die Verschlussleisten 28 sind zwischen den Polabschnitten 22 von benachbarten Rotorpolen 20 angeordnet.The rotor stack 14 also includes rotor poles 20 with pole sections 22 having pole faces 24 . In the present case, the rotor 10 includes six rotor poles 20. However, other geometries are also conceivable. The rotor core 16 and the rotor poles 20 are formed from layered electrical laminations which are electrically insulated from one another. Spaces 26 are formed between the rotor poles 20 and are closed by sealing strips 28 in the radial direction. The locking bars 28 are positioned between the pole sections 22 of adjacent rotor poles 20 .

Die Rotorpole 20 sind zumindest teilweise mit einer Spule 30 umwickelt. Für die Spule 30 sind hier nur die axialen Abschnitte gezeigt. Generell umfasst die Spule 30 auch Wicklungsköpfe die die Rotorpole 20 in gegenüberliegenden axialen Richtungen stirnseitig im Bereich der Auflageflächen 32 umgeben. Die Spule 30 verläuft zumindest teilweise entlang der axialen Richtung in den Zwischenräumen 26. Die einzelnen Windungen 34 der Spule 30 könnten sich im Betrieb des Rotors 10 generell durch die auftretenden Zentrifugalkräfte relativ zueinander bewegen. Dadurch könnte die elektrische Isolierung der Windungen 34 beschädigt werden, wodurch verkürzte elektrische Pfade auftreten könnten. Dies hätte eine Änderung des erzeugten Magnetfelds zur Folge oder würde eine geänderte Bestromung erfordern. Um dies zu verhindern, wird ein Innenvolumen 36 des Rotors 10 mit einem Vergussmaterial 38 ausgefüllt. Dadurch können die Windungen 34 und die Spule 30 insgesamt mechanisch stabilisiert werden, wenn das Vergussmaterial erstarrt ist. Dann können auftretende Zentrifugalkräfte keine Relativbewegung der Windungen 34 mehr verursachen.The rotor poles 20 are at least partially wrapped with a coil 30 . For the coil 30 only the axial sections are shown here. In general, the coil 30 also includes winding overhangs which surround the rotor poles 20 in opposite axial directions on the face side in the area of the bearing surfaces 32 . The coil 30 runs at least partially along the axial direction in the intermediate spaces 26. The individual windings 34 of the coil 30 could generally move relative to one another during operation of the rotor 10 as a result of the centrifugal forces that occur. This could damage the electrical insulation of the windings 34, which could result in shortened electrical paths. This would result in a change in the generated magnetic field or would require a different current supply. In order to prevent this, an inner volume 36 of the rotor 10 is filled with a potting material 38 . This allows the windings 34 and the coil 30 to be mechanically stabilized overall when the potting material has solidified. Then occurring centrifugal forces can no longer cause any relative movement of the windings 34 .

Damit das Innenvolumen 36 des Rotorpakets 14 gegenüber einem Außenraum abgedichtet werden kann, wird das Rotorpaket 14 in gegenüberliegenden axialen Richtungen durch jeweils eine Endabdeckung 12 abgeschlossen. Zu diesem Zweck werden durch die Rotorpole 20 und die Verschlussleisten 28 in gegenüberliegenden axialen Richtungen erste Dichtflächen 40 ausgebildet (gepunktet dargestellt). Die Dichtflächen 40 überspannen sämtliche Rotorpole 20 und alle Verschlussleisten 28 nahe der Außenoberfläche 42 des Rotors 10.So that the inner volume 36 of the rotor core 14 can be sealed off from an exterior space, the rotor core 14 is closed off in opposite axial directions by an end cover 12 in each case. For this purpose, first sealing surfaces 40 are formed by the rotor poles 20 and the sealing strips 28 in opposite axial directions (shown in dotted lines). The sealing surfaces 40 span all of the rotor poles 20 and all of the sealing strips 28 near the outer surface 42 of the rotor 10.

2 zeigt eine vereinfachte schematische Schnittansicht einer Endabdeckung 12. Die Endabdeckung 12 ist hier entlang einer axialen Richtung gezeigt. Die Endabdeckung 12 weist ein zentrales Durchgangsloch 44 auf, in dem die Welle 18 angeordnet ist. 2 12 shows a simplified schematic sectional view of an end cap 12. The end cap 12 is shown here along an axial direction. The end cover 12 has a central through hole 44 in which the shaft 18 is located.

Die Endabdeckung 12 weist zudem in der axialen Stirnfläche 46 Einspritzöffnungen 48 zum Einbringen des Vergussmaterials 38 in das Innenvolumen 36 des Rotors 10 auf.The end cover 12 also has injection openings 48 in the axial end face 46 for introducing the potting material 38 into the inner volume 36 of the rotor 10 .

Zusätzlich weist die Endabdeckung 12 an einem radial außenliegenden Wandabschnitt 50 eine Dichtung 52 auf, die auf einer Dichtfläche 54 des Wandabschnitts 50 aufgebracht ist. Die Dichtung 52 erstreckt sich über den kompletten Umfang der Dichtfläche 54. Die Dichtfläche 54 der Endabdeckung 12 ist insbesondere korrespondierend zur Dichtfläche 40 des Rotorpakets 14 ausgebildet. Beispielsweise sind die Radien der Dichtflächen 40, 54 gleich.In addition, the end cover 12 has a seal 52 on a radially outer wall section 50 which is applied to a sealing surface 54 of the wall section 50 . The seal 52 extends over the entire circumference of the sealing surface 54. The sealing surface 54 of the end cover 12 is designed in particular to correspond to the sealing surface 40 of the rotor core 14. For example, the radii of the sealing surfaces 40, 54 are the same.

Die Funktionsweise der Abdichtung des Innenvolumens 36 des Rotors 10 wird nachfolgend mit Bezug auf das Verfahren 56 zum Herstellen des Rotors 10 erläutert. Das Verfahren 56 ist schematisch in 3 gezeigt. Optionale Schritte sind gestrichelt dargestellt.The functioning of the sealing of the inner volume 36 of the rotor 10 is explained below with reference to the method 56 for manufacturing the rotor 10 . The method 56 is shown schematically in 3 shown. Optional steps are shown in dashed lines.

Im Schritt 58 wird ein vormontierter Rotor 10 (im Wesentlichen das Rotorpaket 14) bereitgestellt. Der vormontierte Rotor 10 (im Wesentlichen das Rotorpaket 14) weist zumindest einen Rotorkern 16, mehrere sich von dem Rotorkern 16 in radialer Richtung erstreckende Rotorpole 20 und zwischen den Rotorpolen 20 angeordnete Verschlussleisten 28 auf. Die Rotorpole 20 und die Verschlussleisten 28 bilden in gegenüberliegenden axialen Richtungen erste Dichtflächen 40 aus.In step 58, a preassembled rotor 10 (essentially the rotor core 14) is provided. The preassembled rotor 10 (essentially the rotor stack 14) has at least one rotor core 16, a plurality of rotor poles 20 extending in the radial direction from the rotor core 16 and sealing strips 28 arranged between the rotor poles 20. The rotor poles 20 and the closure strips 28 form first sealing surfaces 40 in opposite axial directions.

Anschließend werden im Schritt 60 zwei Endabdeckungen 12 bereitgestellt, die zu den ersten Dichtflächen 40 korrespondierende zweite Dichtflächen 54 aufweisen, auf denen jeweils eine Dichtung 52 angeordnet ist.Subsequently, in step 60, two end covers 12 are provided, which have second sealing surfaces 54 corresponding to the first sealing surfaces 40, on each of which a seal 52 is arranged.

Nachfolgend werden die Endabdeckungen 12 im Schritt 62 aus gegenüberliegenden axialen Richtungen an dem vormontierten Rotor 10 derart angebracht, dass durch die Rotorpole 20, die Verschlussleisten 28, die Endabdeckungen 12 und die jeweils zwischen einer ersten Dichtfläche 40 und einer korrespondierenden zweiten Dichtfläche 54 angeordneten Dichtungen 52 ein Innenvolumen 36 des Rotors 10 abgedichtet wird. Dies ist schematisch auch in 4a dargestellt. Die Endabdeckungen 12 werden in gegenüberliegenden axialen Richtungen seitlich vom vormontierten Rotor 10 positioniert, sodass die Wandabschnitte 50 entlang der axialen Richtung ausgerichtet sind. Die zweiten Dichtflächen 54 weisen in Richtung des vormontierten Rotors 10. Die Endabdeckungen 12 werden dann aus den gegenüberliegenden axialen Richtungen an dem vormontierten Rotor 10 herangeführt und an diesem angebracht (Pfeile 72, 74). Zur besseren Übersichtlichkeit ist die Welle 18 hier nicht gezeigt. Optional sind die jeweiligen Dichtungen 52 zu diesem Zeitpunkt bereits ausgehärtet. Die jeweiligen Dichtungen 52 der Endabdeckungen 12 wirken dann jeweils zwischen einer ersten Dichtfläche 40 des Rotorpakets 14 und einer zweiten Dichtfläche 54 der jeweiligen Endabdeckung 12. 4b zeigt eine vereinfachte schematische Schnittansicht des Rotors 10 nach dem Anbringen der Endabdeckungen 12 an dem vormontierten Rotor 10 entsprechend der Schnittlinie X-X (in 1 indiziert). Die Endabdeckungen 12 übertragen durch die Wandabschnitte Teile des Innenvolumens 36 des Rotors 10, beispielsweise Abschnitte, in denen die Spule 30 zumindest teilweise angeordnet ist (siehe 4a). Das Innenvolumen 36 des Rotors 10 ist dann generell durch die Dichtungen 52 in Zusammenwirkung mit den strukturellen Bauteilen des Rotors 10 gegenüber einem Außenraum abgedichtet.Subsequently, in step 62, the end covers 12 are attached to the preassembled rotor 10 from opposite axial directions in such a way that the rotor poles 20, the sealing strips 28, the end covers 12 and the seals 52 an inner volume 36 of the rotor 10 is sealed. This is also shown schematically in 4a shown. The end caps 12 are positioned in opposite axial directions laterally of the preassembled rotor 10 such that the wall portions 50 are aligned along the axial direction. The second sealing surfaces 54 face toward the preassembled rotor 10. The end caps 12 are then advanced and attached to the preassembled rotor 10 from opposite axial directions (arrows 72, 74). For the sake of clarity, the shaft 18 is not shown here. Optional the respective seals 52 are already hardened at this point in time. The respective seals 52 of the end covers 12 then act between a first sealing surface 40 of the rotor core 14 and a second sealing surface 54 of the respective end cover 12. 4b 12 shows a simplified schematic sectional view of rotor 10 after attachment of end caps 12 to preassembled rotor 10 along section line XX (in 1 indicated). The end caps 12 transmit through the wall sections parts of the inner volume 36 of the rotor 10, for example sections in which the coil 30 is at least partially arranged (see FIG 4a) . The interior volume 36 of the rotor 10 is then generally sealed from an exterior space by the seals 52 in cooperation with the structural components of the rotor 10 .

Im Schritt 64 werden Hohlräume des Innenvolumens 36 des Rotors 10 mit einem Vergussmaterial 38 ausgefüllt. Dazu werden typischerweise die Einspritzungsöffnungen 48 in den axialen Stirnflächen 46 der Endabdeckungen 12 genutzt.In step 64 cavities in the inner volume 36 of the rotor 10 are filled with a casting material 38 . The injection openings 48 in the axial end faces 46 of the end covers 12 are typically used for this purpose.

Optional umfassen die Dichtungen 52 ein kompressibles Material. Die Dichtungen 52 können dann in einem komprimierten Zustand auf die Dichtflächen 54 aufgebracht werden, sich anschließend auf das normale Volumen ausdehnen und optional ausgehärtet werden. Durch die Montage der Endabdeckungen 12 an dem vormontierten Rotor 10 üben die Endabdeckungen 12 entlang der axialen Richtungen eine Kraft auf das Rotorpaket 14 aus. Die Verschlussleisten 28 sind üblicherweise aus Kunststoff gefertigt. Um zu verhindern, dass die Verschlussleisten 28 mit der durch die Endabdeckungen 12 ausgeübten Kraft in unzulässiger Weise beaufschlagt werden und beispielsweise ihre Form ändern, weisen die Verschlussleisten 28 eine Länge LV entlang der axialen Richtung auf, die kürzer ist als die Länge LZ der Rotorpole 20 entlang der axialen Richtung. Dies ist schematisch in 4a dargestellt (überhöht). Dadurch entstehen Absätze mit einer Distanz D entlang der axialen Richtung: D = LZ - LV. Da die Dichtungen 52 ein kompressibles Material aufweisen, welches zunächst komprimiert vorliegt, kann sich dieses anschließend ausdehnen und so besonders einfach die Absätze mit den Distanzen D überspannen, um das Innenvolumen 36 des Rotors 10 abzudichten. Dadurch wird ein Verfahren 56 zum Herstellen des Rotors 10 bereitgestellt, das größere Toleranzen bei der Herstellung ermöglicht. Beispielsweise müssen die Verschlussleisten 28 nicht jeweils maßgeschneidert angefertigt werden. Auch die Längentoleranz der Rotorpole 20 ist erhöht. Deshalb ist der Herstellungsaufwand zum Herstellen des Rotors 10 vorteilhaft verringert.Optionally, the seals 52 include a compressible material. The gaskets 52 can then be applied to the sealing surfaces 54 in a compressed state, subsequently expanded to normal volume, and optionally cured. By assembling the end caps 12 to the preassembled rotor 10, the end caps 12 exert a force on the rotor core 14 along the axial directions. The closure strips 28 are usually made of plastic. In order to prevent the closure strips 28 from being subjected to the force exerted by the end covers 12 in an impermissible manner and, for example, changing their shape, the closure strips 28 have a length LV along the axial direction which is shorter than the length LZ of the rotor poles 20 along the axial direction. This is schematic in 4a shown (exaggerated). This creates steps with a distance D along the axial direction: D = LZ - LV. Since the seals 52 have a compressible material, which is initially compressed, this can then expand and thus particularly easily span the shoulders with the distances D in order to seal off the inner volume 36 of the rotor 10 . This provides a method 56 for manufacturing the rotor 10 that allows for greater tolerances in manufacturing. For example, each closure strip 28 need not be custom made. The length tolerance of the rotor poles 20 is also increased. Therefore, the manufacturing effort for manufacturing the rotor 10 is advantageously reduced.

Ferner wird dadurch ein Rotor 10 hergestellt, der entlang der axialen Richtung einen reduzierten Bauraum benötigt, da die Dichtung 52 ein kompressibles Material aufweist. Das kompressible Material des Vergussmaterials 38 kann zumindest temporär um 20% oder mehr komprimierbar sein, insbesondere um 25% oder mehr, weiter insbesondere um 30% oder mehr.Furthermore, this produces a rotor 10 which requires a reduced installation space along the axial direction, since the seal 52 has a compressible material. The compressible material of the casting material 38 can be compressible at least temporarily by 20% or more, in particular by 25% or more, further in particular by 30% or more.

Das Verfahren 56 kann weitergebildet werden, indem im optionalen Schritt 66 die Dichtungen 52 auf die Dichtflächen 54 dispensiert (aufgespritzt) werden. Die Endabdeckungen 12 werden typischerweise an dem Rotorpaket 14 oder dem vormontierten Rotor 10 mechanisch fest montiert, beispielsweise durch Zuganker oder ein Bajonettverschluss o. ä. Alternativ oder kumulativ können die Endabdeckungen 12 ebenfalls an der Welle 18 montiert werden, beispielsweise durch einen Schrumpfsitz. Deshalb weisen die Dichtflächen 54 oftmals durch die Montagemechanismen bedingte Konturbesonderheiten auf. Dadurch, dass die Dichtung 52 auf die Dichtfläche 54 aufgespritzt wird, können Dichtungen 52 entsprechend dieser Konturbesonderheiten besonders effizient realisiert werden. In anderen Worten, durch das Aufspritzen der Dichtungen 52 kann die Form der Dichtungen 52 an die jeweilige gewünschte Kontur angepasst werden.The method 56 can be further developed in that the seals 52 are dispensed (sprayed) onto the sealing surfaces 54 in the optional step 66 . The end covers 12 are typically mechanically fixed to the rotor stack 14 or the preassembled rotor 10, for example by tie rods or a bayonet lock or the like. Alternatively or cumulatively, the end covers 12 can also be mounted on the shaft 18, for example by a shrink fit. For this reason, the sealing surfaces 54 often have special contours caused by the assembly mechanisms. Because the seal 52 is sprayed onto the sealing surface 54, seals 52 can be implemented particularly efficiently in accordance with these contour features. In other words, by spraying on the seals 52, the shape of the seals 52 can be adapted to the respective desired contour.

Das Verfahren 56 kann ferner weitergebildet werden, indem im optionalen Schritt 68 eine Restgasatmosphäre aus dem Innenvolumen 36 des Rotors 10 abgepumpt wird, bevor das Vergussmaterial 38 bereitgestellt wird. Dadurch kann ein Sogeffekt erzielt werden, der das Vergussmaterial 38 in sämtliche Hohlräume des Innenvolumens 36 zieht. Beispielsweise kann das Vergussmaterial 38 so auch mittels des Kapillareffekts in die Zwischenräume zwischen den Windungen 34 der Spule 30 gesogen werden. Folglich können alle Hohlräume des Innenvolumens 36 mit dem Vergussmaterial 38 ausgefüllt werden.The method 56 can be further developed in that a residual gas atmosphere is pumped out of the inner volume 36 of the rotor 10 in the optional step 68 before the potting material 38 is provided. As a result, a suction effect can be achieved which pulls the casting material 38 into all cavities of the inner volume 36 . For example, the potting material 38 can also be sucked into the spaces between the turns 34 of the coil 30 by means of the capillary effect. Consequently, all cavities of the inner volume 36 can be filled with the potting material 38 .

Das Verfahren 56 kann auch den optionalen Schritt 70 des Aushärtens des Vergussmaterials 38 umfassen. Dazu kann das Vergussmaterial 38 auf eine Aushärtetemperatur erwärmt werden. Beispielsweise kann die Vergussanlage eine Heizvorrichtung umfassen mittels der die Temperatur des Vergussmaterials 38 in dem Innenvolumen 36 des Rotors 10 beeinflusst werden kann.The method 56 may also include the optional step 70 of curing the potting material 38 . For this purpose, the potting material 38 can be heated to a curing temperature. For example, the potting system can include a heating device by means of which the temperature of the potting material 38 in the inner volume 36 of the rotor 10 can be influenced.

5 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung einer elektrischen Maschine 76. Der Rotor 10 ist um die Welle 18 angeordnet und von dem Stator 78 umgeben. Der Rotor 10 kann insbesondere ein fremderregter Rotor sein. Insofern kann es sich bei der elektrischen Maschine 76 um eine fremderregte elektrische Maschine handeln. Die Spule 30 kann dann über Schleifkontakte im Bereich der Welle 18 mit einer Spannung beaufschlagt werden. Dadurch können Magnetfelder erzeugt werden, die einen Antrieb der Welle 18 bereitstellen. 5 12 shows a simplified schematic representation of an electric machine 76. The rotor 10 is arranged around the shaft 18 and is surrounded by the stator 78. The rotor 10 can in particular be a separately excited rotor. In this respect, the electrical machine 76 can be an externally excited electrical machine. The coil 30 can then have sliding contacts in the area of the shaft 18 are subjected to a voltage. As a result, magnetic fields can be generated which provide a drive for the shaft 18 .

6 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 80 mit einer elektrischen Maschine 76. Die elektrische Maschine 76 ist vorliegend mit Antriebsrädern 82 des Fahrzeugs 80 gekoppelt. Andere Verwendungen der elektrischen Maschine 76 sind ebenfalls denkbar, beispielsweise in Servoantrieben des Fahrzeugs 80. 6 shows a simplified schematic representation of an at least partially electrically driven vehicle 80 with an electric machine 76. In the present case, the electric machine 76 is coupled to drive wheels 82 of the vehicle 80. Other uses of the electric machine 76 are also conceivable, for example in servo drives of the vehicle 80.

In der vorliegenden Anmeldung kann auf Mengen und Zahlen Bezug genommen werden. Sofern nicht ausdrücklich angegeben, sind solche Mengen und Zahlen nicht als einschränkend zu betrachten, sondern als Beispiele für die möglichen Mengen oder Zahlen im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung. In diesem Zusammenhang kann in der vorliegenden Anmeldung auch der Begriff „Mehrzahl“ verwendet werden, um auf eine Menge oder Zahl zu verweisen. In diesem Zusammenhang ist mit dem Begriff „Mehrzahl“ jede Zahl gemeint, die größer als eins ist, z. B. zwei, drei, vier, fünf, usw. Die Begriffe „etwa“, „ungefähr“, „nahe“ usw. bedeuten plus oder minus 5 % des angegebenen Wertes.Amounts and numbers may be referred to in the present application. Unless expressly stated, such amounts and numbers are not to be considered as limiting, but as examples of the possible amounts or numbers within the context of the present application. In this context, the term "plurality" can also be used in the present application to refer to a quantity or number. In this context, the term "plurality" means any number greater than one, e.g. B. two, three, four, five, etc. The terms "about", "approximately", "near" etc. mean plus or minus 5% of the stated value.

Obwohl die Offenbarung in Bezug auf eine oder mehrere Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, wird der Fachmann nach dem Lesen und Verstehen dieser Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen gleichwertige Änderungen und Modifikationen vornehmen können.Although the disclosure has been shown and described with respect to one or more embodiments, equivalent changes and modifications will occur to those skilled in the art upon reading and understanding this specification and the accompanying drawings.

Claims

Method (56) for manufacturing a rotor (10) for an electrical machine (76) using the following steps: - A preassembled rotor (10) is provided, the preassembled rotor (10) having at least one rotor core (16), a plurality of rotor poles (20) extending in the radial direction from the rotor core (16) and sealing strips arranged between the rotor poles (20). (28), wherein the rotor poles (20) and the sealing strips (28) form first sealing surfaces (40) in opposite axial directions, - Two end covers (12) are provided, which have second sealing surfaces (54) corresponding to the first sealing surfaces (40), on each of which a seal (52) is arranged, - the end covers (12) are attached to the preassembled rotor (10) from opposite axial directions in such a way that the rotor poles (20), the sealing strips (28), the end covers (12) and each between a first sealing surface (40) and a corresponding second sealing surface (54) arranged seals (52) an inner volume (36) of the rotor (10) is sealed, and - Cavities of the inner volume (36) of the rotor (10) are essentially filled with a potting material (38).

Method (56) according to claim 1 characterized in that the seals (52) are sprayed onto the second sealing surfaces (54).

Method (56) according to claim 1 or 2 characterized in that the seals (52) comprise an at least temporarily compressible material.

Method (56) according to claim 3 characterized in that the compressible material is at least temporarily compressible by 20% or more.

Method (56) according to one of the preceding claims, characterized in that the casting material (38) is cured.

Rotor (10) for an electrical machine (76), the rotor (10) comprising at least rotor poles (20) extending in the radial direction from a rotor core (16), sealing strips (28) arranged between the rotor poles (20) and two opposite ones axial directions end covers (12) sealing the rotor (10) at the front, the rotor poles (20) and the sealing strips (28) forming first sealing surfaces (40) in opposite axial directions and the end coverings (12) corresponding to the first sealing surfaces (40). have second sealing surfaces (54) and a seal (52) is arranged between the first sealing surfaces (40) and the second sealing surfaces (54).

Rotor (10) after claim 6 characterized in that the seals (52) are sprayed on.

Rotor (10) after claim 6 or 7 characterized in that the seals (52) comprise an at least temporarily compressible material.

Rotor (10) according to one of Claims 6 until 8th characterized in that the rotor poles (20), the sealing strips (28), the end covers (12) and the seals (52) seal an inner volume (36) of the rotor (10), the cavities of which are essentially filled with a potting material (38). are.

Electrical machine (76) with a rotor (10) according to one of Claims 6 until 9 or one Rotor (10) according to a method (56) according to any one of Claims 1 until 5 is made.