DE102021206832A1

DE102021206832A1 - Rotor with an end plate with a filling opening

Info

Publication number: DE102021206832A1
Application number: DE102021206832.4A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Dieterich; Bianca Hofmann; Dieter Sonnack; Markus Rubi; Kay Lemmert; Stephan Hellmuth; Robert Werner; Christoph Wieczorek; Robin Büsch; Alexander Schlereth
Original assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Current assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Priority date: 2021-06-30
Filing date: 2021-06-30
Publication date: 2023-01-05
Also published as: WO2023274632A1

Abstract

Rotor (1) für eine elektrische Maschine (26), umfassend ein aus gestapelten Elektroblechen gebildetes Blechpaket (2) mit darin angeordneten Magnettaschen (3, 5), mehrere Magnete (6, 7), von denen in jede der Magnettaschen (3, 5) mindestens einer eingesetzt ist, mehrere Freiräume (8), die jeweils von den in eine der Magnettaschen (3, 5) eingesetzten Magneten (6, 7) und dem Blechpaket (2) begrenzt sind, eine an einer Axialseite des Blechpakets (2) angeordnete erste Endplatte (9) mit einer ersten Einfüllöffnung (12), durch die ein erster der Freiräume (8) freigelegt ist, und eine an der gegenüberliegenden Axialseite des Blechpakets (2) angeordnete zweite Endplatte (10). Daneben werden eine elektrische Maschine (26) mit einem Rotor (1), ein Fahrzeug (25) mit einer elektrischen Maschine (26) und ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors (1) beschrieben.

Rotor (1) for an electrical machine (26), comprising a laminated core (2) formed from stacked electrical laminations and having magnet pockets (3, 5) arranged therein, a plurality of magnets (6, 7), of which each of the magnet pockets (3, 5 ) at least one is inserted, several free spaces (8), each of which is delimited by the magnets (6, 7) inserted in one of the magnet pockets (3, 5) and the laminated core (2), one on an axial side of the laminated core (2) arranged first end plate (9) with a first filling opening (12) through which a first of the free spaces (8) is exposed, and a second end plate (10) arranged on the opposite axial side of the laminated core (2). In addition, an electric machine (26) with a rotor (1), a vehicle (25) with an electric machine (26) and a method for producing a rotor (1) are described.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine, eine elektrische Maschine mit einem Rotor, ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine und ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors.The invention relates to a rotor for an electric machine, an electric machine with a rotor, a vehicle with an electric machine and a method for producing a rotor.

Ein derartiger Rotor weist ein aus gestapelten Elektroblechen gebildetes Blechpaket mit darin angeordneten Magnettaschen und mehreren Magneten auf, von denen in jede der Magnettaschen mindestens einer eingesetzt ist.Such a rotor has a laminated core formed from stacked electrical laminations with magnet pockets arranged therein and a plurality of magnets, of which at least one is inserted in each of the magnet pockets.

Elektrische Maschinen mit so einem Rotor werden in zunehmendem Maße in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen und Hybridfahrzeugen verwendet, überwiegend als Elektromotoren für den Antrieb eines Rads oder einer Achse eines solchen Fahrzeugs.Electric machines with such a rotor are increasingly being used in electrically powered vehicles and hybrid vehicles, primarily as electric motors for driving a wheel or an axle of such a vehicle.

Ein derartiger Elektromotor ist zumeist mechanisch mit einem Getriebe zur Drehzahlanpassung gekoppelt. Daneben ist der Elektromotor in der Regel elektrisch mit einem Wechselrichter gekoppelt, der aus einer von einer Batterie gelieferten Gleichspannung eine Wechselspannung für den Betrieb des Elektromotors erzeugt, beispielsweise eine mehrphasige Wechselspannung.Such an electric motor is usually mechanically coupled to a gear for speed adjustment. In addition, the electric motor is usually electrically coupled to an inverter, which generates an AC voltage for the operation of the electric motor, for example a polyphase AC voltage, from a DC voltage supplied by a battery.

Es ist auch möglich, eine elektrische Maschine mit einem derartigen Rotor als Generator zur Rekuperation von Bewegungsenergie eines Fahrzeugs zu betreiben. Hierzu wird die Bewegungsenergie zunächst in elektrische Energie und dann in chemische Energie einer Fahrzeugbatterie umgewandelt.It is also possible to operate an electric machine with such a rotor as a generator for recuperating kinetic energy of a vehicle. For this purpose, the kinetic energy is first converted into electrical energy and then into chemical energy from a vehicle battery.

Bei dem Rotor muss sichergestellt werden, dass die Magnete ihre Position in den Magnettaschen beibehalten, insbesondere bei hohen Drehzahlen. Hierzu ist es bekannt, die Magnete in den Magnettaschen mit einer Vergussmasse zu vergießen, so dass die Magnete in dem Blechpaket befestigt beziehungsweise fixiert werden.The rotor must ensure that the magnets maintain their position in the magnet pockets, especially at high speeds. For this purpose, it is known to encapsulate the magnets in the magnet pockets with an encapsulating compound, so that the magnets are fastened or fixed in the laminated core.

Zusätzlich muss sichergestellt werden, dass die Elektrobleche des Blechpakets fest miteinander verbunden bleiben. Die dafür nötige Befestigung der Elektrobleche kann mit einer in Axialrichtung auf das Blechpaket wirkenden Druckkraft beziehungsweise Vorspannung realisiert werden. Die Druckkraft kann unter Verwendung von zwei Endplatten, die an den Axialseiten des Blechpakets angeordnet sind, auf das Blechpaket ausgeübt werden.In addition, it must be ensured that the electrical laminations of the laminated core remain firmly connected to one another. The attachment of the electrical laminations required for this can be implemented with a compressive force or prestress acting on the laminated core in the axial direction. The compressive force can be applied to the core using two end plates located on the axial sides of the core.

Allerdings besteht die Gefahr, dass durch die Druckkraft die ausgehärtete Vergussmasse in dem Blechpaket beschädigt wird, beispielsweise bricht.However, there is a risk that the hardened casting compound in the laminated core will be damaged by the compressive force, for example it will break.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Rotor für eine elektrische Maschine mit einem Blechpaket anzugeben, dessen Magnete und Elektrobleche sicher befestigt werden können, wobei die Beschädigung einer Vergussmasse, mit der die Magnete vergossen sind, vermieden wird.The invention is therefore based on the object of specifying a rotor for an electrical machine with a laminated core whose magnets and electrical laminations can be securely fastened, with damage to a casting compound with which the magnets are cast being avoided.

Zur Lösung der Aufgabe ist bei einem Rotor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass er mehrere Freiräume aufweist, die jeweils von den in eine der Magnettaschen eingesetzten Magneten und dem Blechpaket begrenzt sind. Ferner ist an einer Axialseite des Blechpakets eine erste Endplatte angeordnet, in der eine erste Einfüllöffnung vorgesehen ist, durch die ein erster der Freiräume freigelegt ist. Weiterhin ist an der gegenüberliegenden Axialseite des Blechpakets eine zweite Endplatte angeordnet.In order to achieve the object, the invention provides for a rotor of the type mentioned at the outset to have a plurality of free spaces, each of which is delimited by the magnets inserted in one of the magnet pockets and the laminated core. Furthermore, a first end plate is arranged on an axial side of the laminated core, in which a first filling opening is provided, through which a first of the free spaces is uncovered. Furthermore, a second end plate is arranged on the opposite axial side of the laminated core.

Die Magnete können mit einer in die Freiräume eingebrachten Vergussmasse vergossen werden. Nach dem Aushärten der Vergussmasse sind die Magnete in den Magnettaschen sicher befestigt. Damit ist unter anderem sichergestellt, dass der Rotor seine magnetischen Eigenschaften beibehält. Das Vergießen stellt außerdem eine vergleichsweise einfache und kostengünstige Art dar, die Magnete zu fixieren.The magnets can be encapsulated with an encapsulating compound introduced into the free spaces. After the casting compound has hardened, the magnets are securely fastened in the magnet pockets. This ensures, among other things, that the rotor retains its magnetic properties. Casting also represents a comparatively simple and inexpensive way of fixing the magnets.

Wegen der in der ersten Endplatte angeordneten ersten Einfüllöffnung, die den ersten Freiraum freilegt, ist der Freiraum auch bei montierten Endplatten von außen zugänglich. Dadurch ist es möglich, das Vergießen der Magnete und das Aushärten der Vergussmasse erst nach dem Verspannen des Blechpakets mit den Endplatten vorzunehmen. Auf diese Weise wird kein Druck über die Endplatten auf die in dem Freiraum befindliche ausgehärtete Vergussmasse ausgeübt. Dadurch wird eine Beschädigung der Vergussmasse vermieden.Because of the first filling opening, which is arranged in the first end plate and exposes the first free space, the free space is accessible from the outside even when the end plates are mounted. This makes it possible to encapsulate the magnets and harden the encapsulation compound only after the laminated core has been braced with the end plates. In this way, no pressure is exerted via the end plates on the hardened potting compound located in the free space. This avoids damage to the potting compound.

Insbesondere kann die Endplatte mehrere solche Einfüllöffnungen aufweisen, die entlang des Umfanges der ersten Endplatte verteilt sind und durch die jeweils einer der in dem Blechpaket gebildeten Freiräume zugänglich ist.In particular, the end plate can have a plurality of such filling openings, which are distributed along the circumference of the first end plate and through which one of the free spaces formed in the laminated core is accessible.

Das Blechpaket kann aus den Elektroblechen gebildet werden, indem diese verschweißt, verklebt, stanzpaketiert oder auf andere Weise aneinander befestigt werden. Insbesondere kann das Blechpaket eine zylindrische Form haben. Ferner kann jedes Elektroblech eine zentrale Öffnung besitzen, die im montierten Zustand eine axiale Bohrung des Blechpakets bilden, durch die eine Rotorwelle des Rotors führen kann. Die Achse der Rotorwelle beziehungsweise des Rotors entspricht der Axialachse des Blechpakets.The laminated core can be formed from the electrical laminations by these being welded, glued, stamped or fastened to one another in some other way. In particular, the laminated core can have a cylindrical shape. Furthermore, each electrical lamination can have a central opening which, in the installed state, forms an axial borehole in the laminated core through which a rotor shaft of the rotor can lead. The axis of the rotor shaft or the rotor corresponds to the axial axis of the laminated core.

Weiterhin kann das Blechpaket aus mehreren Blechpaketsegmenten zusammengesetzt sein, die jeweils mehrere Elektrobleche aufweisen. In diesem Fall können eines oder mehrere der Blechpaketsegmente gegenüber einem oder mehreren der anderen Blechpaketsegmente verdreht sein. Dadurch kann das Rotationsverhalten des Rotors verbessert sein. Anstelle der Endplatten können auch Endbleche an dem Blechpaket angeordnet sein.Furthermore, the laminated core can be composed of a plurality of laminated core segments, each of which has a plurality of electrical laminations. In this case, one or more of the laminated core segments can be rotated relative to one or more of the other laminated core segments. As a result, the rotational behavior of the rotor can be improved. Instead of the end plates, end plates can also be arranged on the laminated core.

Neben dem Rotor kann die elektrische Maschine über einen Stator verfügen, gegenüber dem der Rotor drehbar ist. Der Stator kann ein weiteres Blechpaket (Statorpaket) aufweisen, das aus gestapelten Elektroblechen gebildet ist. Daneben kann der Stator Wicklungen elektrischer Leiter besitzen, zum Beispiel als Spulenwicklungen oder Flachdrahtwicklungen.In addition to the rotor, the electrical machine can have a stator relative to which the rotor can rotate. The stator can have a further laminated core (stator core), which is formed from stacked electrical laminations. In addition, the stator can have windings of electrical conductors, for example as coil windings or flat wire windings.

Die in eine (oder mehrere) der Magnettaschen eingesetzten Magnete sind zum Beispiel axial aneinandergereiht. Dadurch können bei der Montage des Rotors die Magnete einfach nacheinander in die Magnettasche eingesetzt beziehungsweise eingeschoben werden.The magnets used in one (or more) of the magnet pockets are lined up axially, for example. As a result, the magnets can simply be inserted or pushed into the magnet pocket one after the other when assembling the rotor.

Die axial aneinandergereihten Magnete werden als „Magnetstapel“ bezeichnet. Der Rotor kann mehrere solcher Magnetstapel aufweisen, die jeweils in einer Magnettasche angeordnet sind. Alternativ dazu kann in einer oder mehreren Magnettaschen jeweils anstelle mehrere Magnete nur ein einzelner Magnet angeordnet sein.The magnets lined up axially are referred to as “magnet stacks”. The rotor can have several such magnet stacks, each of which is arranged in a magnet pocket. As an alternative to this, only a single magnet can be arranged in one or more magnet pockets instead of a plurality of magnets.

Die Magnettaschen können entlang des Umfanges des Blechpakets verteilt sein, zum Beispiel in gleichen Abständen voneinander. Optional können die Magnettaschen und die darin angeordneten Magnete jeweils verschiedene Größen aufweisen.The magnet pockets can be distributed along the circumference of the laminated core, for example at equal distances from one another. Optionally, the magnetic pockets and the magnets arranged in them can each have different sizes.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des Rotors sieht vor, dass neben dem ersten Freiraum auch ein zweiter der Freiräume durch die erste Einfüllöffnung freigelegt ist. Dadurch ist es möglich, beide Freiräume gleichzeitig mit derselben in die Einfüllöffnung eingesetzten Düse mit Vergussmasse zu füllen. Die Düse kann zu einer Dosiereinrichtung gehören, mit der eine vorgegebene Menge Vergussmasse in die Freiräume einbringbar ist.A preferred embodiment of the rotor provides that, in addition to the first free space, a second of the free spaces is also exposed through the first filling opening. This makes it possible to fill both free spaces with sealing compound at the same time using the same nozzle inserted into the filling opening. The nozzle can belong to a dosing device with which a predetermined quantity of casting compound can be introduced into the free spaces.

Ferner kann es vorgesehen sein, dass der erste Freiraum zu einer ersten der Magnettaschen und der zweite Freiraum zu einer zweiten der Magnettaschen gehört. Dadurch ist es möglich, die in beide Magnettaschen eingesetzten Magnete gleichzeitig mit derselben in die Einfüllöffnung eingesetzten Düse mit Vergussmasse zu vergießen. Die beiden Magnettaschen können zueinander benachbart sein und sich jeweils von der Einfüllöffnung weg erstrecken.Furthermore, it can be provided that the first free space belongs to a first of the magnetic pockets and the second free space to a second of the magnetic pockets. This makes it possible to encapsulate the magnets inserted in both magnet pockets with encapsulant at the same time using the same nozzle inserted into the filling opening. The two magnetic pockets can be adjacent to one another and each extend away from the filling opening.

In diesem Zusammenhang kann es vorgesehen sein, dass die erste Magnettasche und die zweite Magnettasche bezüglich einer Radialachse symmetrisch zueinander angeordnet sind. Dadurch kann die Vergussmasse symmetrisch von dem ersten Freiraum und dem zweiten Freiraum aus in die Magnettaschen strömen. Damit ist ein homogenes Vergießen der in den Magnettaschen aufgenommenen Magnete möglich.In this context, it can be provided that the first magnetic pocket and the second magnetic pocket are arranged symmetrically to one another with respect to a radial axis. As a result, the casting compound can flow symmetrically from the first free space and the second free space into the magnetic pockets. This enables the magnets held in the magnet pockets to be cast homogeneously.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die erste Endplatte eine von der ersten Einfüllöffnung radial beabstandete zweite Einfüllöffnung aufweist, durch die ein dritter der Freiräume freigelegt ist, der zu einer dritten der Magnettaschen gehört.According to a further development of the invention, it can be provided that the first end plate has a second filling opening which is radially spaced from the first filling opening and through which a third of the free spaces belonging to a third of the magnetic pockets is exposed.

Eine derartige erste Endplatte kann zum Beispiel dann verwendet werden, wenn zwei in Radialrichtung versetzt angeordnete Magnettaschen oder Paare von Magnettaschen vorhanden sind. Mit einer geeigneten Dosiereinrichtung können die erste Einfüllöffnung und die zweite Einfüllöffnung gleichzeitig befüllt werden. Vorzugsweise weist die erste Endplatte mehrere zweite Einfüllöffnungen auf, die entlang des Umfanges der Endplatte verteilt sind und durch die jeweils einer der Freiräume zugänglich ist.Such a first end plate can be used, for example, when there are two magnetic pockets arranged offset in the radial direction or pairs of magnetic pockets. The first filling opening and the second filling opening can be filled simultaneously with a suitable dosing device. The first end plate preferably has a plurality of second filling openings which are distributed along the circumference of the end plate and through which one of the free spaces is accessible in each case.

In diesem Fall kann es vorgesehen sein, dass durch die zweite Einfüllöffnung noch ein vierter der Freiräume freigelegt ist, der zu einer vierten der Magnettaschen gehört. Vorzugsweise sind der dritte Freiraum und der vierte Freiraum bezüglich einer Radialachse symmetrisch zueinander angeordnet. Dabei kann es sich um dieselbe Radialachse handeln, bezüglich der die erste Magnettasche und die zweite Magnettasche symmetrisch zueinander angeordnet sind.In this case, it can be provided that a fourth of the free spaces, which belongs to a fourth of the magnetic pockets, is uncovered through the second filling opening. The third free space and the fourth free space are preferably arranged symmetrically to one another with respect to a radial axis. This can be the same radial axis with respect to which the first magnet pocket and the second magnet pocket are arranged symmetrically to one another.

Weiterhin können eine oder mehrere der Einfüllöffnungen kreisrund oder oval ausgebildet sein. Alternativ dazu können eine oder mehrere der Einfüllöffnungen jeweils zwei näherungsweise parallele Seiten aufweist, die durch zwei Kreissegmente miteinander verbunden sind. Derart geformte Einfüllöffnungen erlauben ein besonders einfaches Einsetzen der Düse einer Dosiereinrichtung.Furthermore, one or more of the filling openings can be circular or oval. As an alternative to this, one or more of the filling openings can each have two approximately parallel sides which are connected to one another by two circle segments. Filling openings shaped in this way allow the nozzle of a metering device to be inserted particularly easily.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Rotors sieht vor, dass die erste Einfüllöffnung zu mehreren ersten Einfüllöffnungen gehört, die entlang des Umfangs der ersten Endplatte im selben Abstand zur Rotorachse angeordnet sind. Vorzugsweise sind die ersten Einfüllöffnungen äquidistant oder rotationssymmetrisch entlang des Umfangs angeordnet.A development of the rotor according to the invention provides that the first filling opening belongs to a plurality of first filling openings which are arranged along the circumference of the first end plate at the same distance from the rotor axis. The first filling openings are preferably arranged equidistantly or rotationally symmetrically along the circumference.

Bei dem erfindungsgemäßen Rotor können die erste Endplatte und die zweite Endplatte unter Verwendung von Spannelementen miteinander verbunden sein. Durch die Spannelemente wird das Blechpaket permanent mit einer Vorspannkraft beaufschlagt. Die Elektrobleche werden dadurch zusammengepresst und ein unerwünschtes Lösen der Elektrobleche wird auch bei hohen Drehzahlen vermieden.In the rotor according to the invention, the first end plate and the second end plate can be connected to each other using clamping members. The laminated core is permanently subjected to a pretensioning force by the tensioning elements. The electrical steel sheets are thereby pressed together and an unwanted loosening of the electrical steel sheets is avoided even at high speeds.

Vorzugsweise sind die Spannelemente als Schrauben ausgebildet, die jeweils mit einer Mutter an dem Blechpaket gesichert sein können. Die Schrauben stützen sich dazu mit ihren Schraubenköpfen an einer der Endplatten ab. Alternativ dazu können die Spannelemente auch als Gewindestangen ausgebildet sein, die an beiden Seiten mit Muttern verschraubt sind. Durch Anziehen der Muttern werden die Spannelemente gespannt, sodass eine bestimmte Vorspannkraft auf das Blechpaket ausgeübt wird, die ein Lösen der gestapelten Elektrobleche des Blechpakets voneinander vermeidet. Die Verspannung des Blechpakets kann jedoch auch ohne Verschraubung realisiert sein.The clamping elements are preferably designed as screws, which can each be secured with a nut on the laminated core. For this purpose, the screws are supported with their screw heads on one of the end plates. As an alternative to this, the clamping elements can also be designed as threaded rods which are screwed to both sides with nuts. The clamping elements are tensioned by tightening the nuts, so that a specific pretensioning force is exerted on the laminated core, which prevents the stacked electrical laminations of the laminated core from becoming detached from one another. However, the laminated core can also be braced without screwing.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rotors sieht vor, dass die Magnete mit einer in die Freiräume eingebrachten Vergussmasse vergossen sind. Normalerweise werden die Freiräume vollständig mit der Vergussmasse gefüllt. Es ist jedoch auch möglich, die Freiräume nur teilweise mit der Vergussmasse zu füllen. Als Vergussmasse eignet sich beispielsweise Epoxidharz, eine Mischung aus einem Epoxidharz und einem Härter, oder ein Klebstoff.A particularly preferred embodiment of the rotor according to the invention provides that the magnets are cast with a casting compound introduced into the free spaces. Normally the free spaces are completely filled with the potting compound. However, it is also possible to only partially fill the free spaces with the casting compound. Epoxy resin, a mixture of an epoxy resin and a hardener, or an adhesive, for example, is suitable as the casting compound.

Neben dem Rotor betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit einem Rotor der beschriebenen Art. Zusätzlich kann die elektrische Maschine über einen Stator verfügen, gegenüber dem der Rotor drehbar ist. Der Stator kann ein weiteres Blechpaket aufweisen, das aus gestapelten Elektroblechen gebildet ist. Daneben kann der Stator Wicklungen elektrischer Leiter besitzen, zum Beispiel als Spulenwicklungen oder Flachdrahtwicklungen. Zusätzlich kann die Maschine mit einem Gehäuse ausgestattet sein, in dem der Rotor und der Stator aufgenommen sind, wobei die Rotorwelle aus dem Gehäuse ragen kann.In addition to the rotor, the invention relates to an electrical machine with a rotor of the type described. In addition, the electrical machine can have a stator relative to which the rotor can be rotated. The stator can have a further laminated core formed from stacked electrical laminations. In addition, the stator can have windings of electrical conductors, for example as coil windings or flat wire windings. In addition, the machine can be equipped with a housing in which the rotor and the stator are accommodated, with the rotor shaft being able to protrude from the housing.

Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer derartigen elektrischen Maschine, die zum Antreiben des Fahrzeugs vorgesehen ist. Die Maschine kann insbesondere ein Rad oder eine Achse des Fahrzeugs antreiben.Furthermore, the invention relates to a vehicle with such an electric machine, which is provided for driving the vehicle. In particular, the machine can drive a wheel or an axle of the vehicle.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektrische Maschine, mit den folgenden Schritten:

- Bilden eines Blechpakets, in dem Magnettaschen angeordnet sind, aus gestapelten Elektroblechen,
- Einsetzen mindestens eines Magneten in jede der Magnettaschen, so dass Freiräume verbleiben, die jeweils von den in eine der Magnettaschen eingesetzten Magneten und dem Blechpaket begrenzt sind,
- Anordnen einer ersten Endplatte mit einer ersten Einfüllöffnung, durch die ein erster der Freiräume freigelegt wird, an einer Axialseite des Blechpakets,
- Anordnen einer zweiten Endplatte an der gegenüberliegenden Axialseite des Blechpakets,
- Verspannen der beiden Endplatten miteinander unter Verwendung von Spannelementen, und
- Vergießen der in die Magnettaschen eingesetzten Magnete mit einer Vergussmasse, die in die Freiräume eingebracht wird.

Furthermore, the invention relates to a method for producing a rotor for an electrical machine, with the following steps:

- Forming a laminated core, in which magnetic pockets are arranged, from stacked electrical laminations,
- Insertion of at least one magnet in each of the magnet pockets, so that free spaces remain, which are limited by the magnets inserted in one of the magnet pockets and the laminated core,
- arranging a first end plate with a first filling opening, through which a first of the free spaces is exposed, on an axial side of the laminated core,
- arranging a second end plate on the opposite axial side of the laminated core,
- Bracing the two end plates together using clamping elements, and
- Potting of the magnets used in the magnetic pockets with a potting compound that is introduced into the free spaces.

Das Vergießen kann mit einer Düse einer Dosiereinrichtung unter Überdruck vorgenommen werden. Mit dem Überdruck lässt sich die Verfahrensdauer verkürzen und vermeiden, dass unerwünschte Hohlräume in den Freiräumen verbleiben.The encapsulation can be carried out with a nozzle of a dosing device under overpressure. With the overpressure, the duration of the procedure can be shortened and unwanted cavities can be avoided in the free spaces.

Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Dosiereinrichtung beziehungsweise deren Düse auf die Einfüllöffnung aufgesetzt. Alternativ dazu kann die Düse in die Einfüllöffnung eingesetzt werden, zum Beispiel passgenau. Insbesondere ist es möglich, die durch die Einfüllöffnung eingeführte Dosiereinrichtung direkt auf das Blechpaket aufzusetzen. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass die Vergussmasse in einen Bereich außerhalb des ersten Freiraums fließt.According to a variant of the method according to the invention, the dosing device or its nozzle is placed on the filling opening. Alternatively, the nozzle can be inserted into the filling opening, for example with a precise fit. In particular, it is possible to place the dosing device introduced through the filling opening directly onto the laminated core. In this way it can be avoided that the potting compound flows into an area outside the first free space.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Vergussmasse gleichzeitig in mehrere Einfüllöffnungen der ersten Endplatte eingebracht wird. Beispielsweise können zwei, vier oder acht Freiräume über die Einfüllöffnungen gleichzeitig befüllt werden. Damit lässt sich die Verfahrensdauer verkürzen.A further development of the method according to the invention provides that the casting compound is introduced into a plurality of filling openings in the first end plate at the same time. For example, two, four or eight free spaces can be filled at the same time via the filling openings. This shortens the duration of the procedure.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Die Figuren sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Rotors,
2 eine perspektivische Ansicht eines Blechpakets und einer Rotorwelle des Rotors,
3 einen Ausschnitt des Blechpakets,
4 einen Ausschnitt einer ersten Endplatte des Rotors,
5 eine Schnittansicht eines Bereiches des Rotors,
6 eine weitere Schnittansicht des Bereiches,
7 ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine mit dem Rotor.

The invention is explained below using exemplary embodiments with reference to the figures. The figures are schematic representations and show:

1 a perspective view of a rotor according to the invention,
2 a perspective view of a laminated core and a rotor shaft of the rotor,
3 a section of the laminated core,
4 a section of a first end plate of the rotor,
5 a sectional view of an area of the rotor,
6 another sectional view of the area,
7 a vehicle with an electric machine with the rotor.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Rotors 1, der zu einer elektrischen Maschine gehört, die zum Antreiben eines Fahrzeugs vorgesehen ist. Der Rotor 1 weist eine Rotorwelle 4, ein Blechpaket 2, eine erste Endplatte 9 und eine zweite Endplatte 10 auf. 1 1 shows a perspective view of a rotor 1 according to the invention, belonging to an electrical machine intended for driving a vehicle. The rotor 1 has a rotor shaft 4 , a laminated core 2 , a first end plate 9 and a second end plate 10 .

Das Blechpaket 2 umschließt die Rotorwelle 4 und ist aus in Axialrichtung gestapelten Elektroblechen zusammengesetzt, bei denen es sich um identisch ausgebildete Stanzteile handelt. Optional kann das Blechpaket 2 mehrere Blechpaketsegmente aufweisen, wobei eines der Blechpaketsegmente gegenüber einem anderen der Blechpaketsegmente in Umfangsrichtung etwas verdreht sein kann.The laminated core 2 encloses the rotor shaft 4 and is composed of electrical laminations which are stacked in the axial direction and which are stamped parts of identical design. The laminated core 2 can optionally have a plurality of laminated core segments, it being possible for one of the laminated core segments to be rotated somewhat in the circumferential direction relative to another of the laminated core segments.

Die Endplatten 9, 10 sind an gegenüberliegenden Axialseiten des Blechpakets 2 angeordnet und unter Verwendung von Spannelementen miteinander verbunden. Dadurch wird das Blechpaket 2 permanent mit einer Druckkraft beziehungsweise Vorspannkraft beaufschlagt. Damit wird vermieden, dass sich die Elektrobleche voneinander lösen, insbesondere bei hohen Drehzahlen des Rotors 1.The end plates 9, 10 are arranged on opposite axial sides of the laminated core 2 and connected to one another using clamping elements. As a result, the laminated core 2 is permanently subjected to a compressive force or prestressing force. This prevents the electrical steel sheets from becoming detached from one another, particularly at high speeds of the rotor 1.

Die Spannelemente sind als Schrauben 11 ausgebildet. Jede der acht Schrauben 11 verläuft axial durch die erste Endplatte 9, das Blechpaket 2 und die zweite Endplatte 10. Hierfür sind die Endplatten 9, 10 und das Blechpaket 2 jeweils mit axialen Bohrungen versehen. Die Köpfe der Schrauben 11 sind an der ersten Endplatte 9 angeordnet und an der zweiten Endplatte 10 sind die Schrauben 11 mit Muttern (nicht sichtbar) verschraubt.The clamping elements are designed as screws 11 . Each of the eight screws 11 runs axially through the first end plate 9, the laminated core 2 and the second end plate 10. For this purpose, the end plates 9, 10 and the laminated core 2 are each provided with axial bores. The heads of the screws 11 are arranged on the first end plate 9 and on the second end plate 10 the screws 11 are screwed with nuts (not visible).

2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Blechpakets 2 und der Rotorwelle 4 des Rotors 1 und 3 zeigt einen Ausschnitt des Blechpakets. 2 shows a perspective view of the laminated core 2 and the rotor shaft 4 of the rotor 1 and 3 shows a section of the laminated core.

Entlang seines Umfanges sind mehrere Magnettaschen 3, 5 in dem Blechpaket 2 angeordnet, die sich jeweils von der gezeigten Axialseite des Blechpaktes 2 bis zu seiner gegenüberliegenden Axialseite erstrecken. In einer Magnettasche 3, 5 sind mehrere quaderförmige Magnete 6, 7 aneinandergereiht, die einen Magnetstapel bilden. In dem Blechpaket sind insgesamt zweiunddreißig solche Magnettaschen 3, 5 beziehungsweise Magnetstapel untergebracht, wobei auch eine andere Anzahl Magnettaschen beziehungsweise Magnetstapel verwendbar ist.A plurality of magnet pockets 3, 5 are arranged in the laminated core 2 along its circumference, each of which extends from the shown axial side of the laminated core 2 to its opposite axial side. In a magnet pocket 3, 5, several cuboid magnets 6, 7 are lined up, forming a magnet stack. A total of thirty-two such magnet pockets 3, 5 or magnet stacks are accommodated in the laminated core, with a different number of magnet pockets or magnet stacks also being able to be used.

Die Magnettaschen 3, 5 sind unterschiedlich groß. Insbesondere kann zwischen größeren Magnettaschen 3 mit längeren axialen Öffnungen und kleineren Magnettaschen 5 mit kürzeren axialen Öffnungen unterschieden werden. In den größeren Magnettaschen 3 sind größere Magnete 6 mit längeren axialen Stirnflächen axial aneinandergereiht, während in den kleineren Magnettaschen 5 kleinere Magnete 7 mit kürzeren axialen Stirnflächen axial aneinandergereiht sind.The magnetic pockets 3, 5 are of different sizes. In particular, a distinction can be made between larger magnetic pockets 3 with longer axial openings and smaller magnetic pockets 5 with shorter axial openings. In the larger magnet pockets 3, larger magnets 6 with longer axial faces are lined up axially, while in the smaller magnet pockets 5 smaller magnets 7 with shorter axial faces are lined up axially.

Zwei benachbarte größere Magnettaschen 3 sind bezüglich einer (nicht gezeigten) radialen Achse des Blechpakets 2 symmetrisch zueinander angeordnet, wobei sie eine V-Form bilden. Ebenso sind zwei benachbarte kleinere Magnettaschen 5 bezüglich der radialen Achse symmetrisch zueinander angeordnet, wobei sie ebenfalls eine V-Form bilden. Eine andere Anordnung der Magnettaschen ist ebenfalls verwendbar.Two adjacent larger magnet pockets 3 are arranged symmetrically to each other with respect to a radial axis (not shown) of the laminated core 2, forming a V-shape. Likewise, two adjacent smaller magnet pockets 5 are arranged symmetrically to each other with respect to the radial axis, also forming a V-shape. A different arrangement of the magnetic pockets can also be used.

Neben jedem Magnetstapel befinden sich zwei Freiräume 8, die jeweils von dem Magnetstapel und dem Blechpaket 2 begrenzt sind. Mit anderen Worten weist jede Magnettasche 3, 5 einen an einer Seitenfläche der Magnettasche 3, 5 ausgebildeten Freiraum 8 und einen an der gegenüberliegenden Seitenfläche der Magnettasche 3, 5 ausgebildeten Freiraum 8 auf, die durch einen Magnetstapel voneinander getrennt sind. Die Freiräume 8 verlaufen parallel zueinander von der gezeigten Axialseite bis zur gegenüberliegenden Axialseite des Blechpakets 2.There are two free spaces 8 next to each magnet stack, each of which is delimited by the magnet stack and the laminated core 2 . In other words, each magnetic pocket 3, 5 has a free space 8 formed on one side surface of the magnetic pocket 3, 5 and a free space 8 formed on the opposite side surface of the magnetic pocket 3, 5, which are separated from one another by a magnet stack. The free spaces 8 run parallel to one another from the axial side shown to the opposite axial side of the laminated core 2.

4 zeigt eine axiale Ansicht eines Ausschnitts der ersten Endplatte 9 des Rotors 1 mit einer ersten Einfüllöffnung 12 und einer zweiten Einfüllöffnung 15. Die zweite Einfüllöffnung 15 ist von der ersten Einfüllöffnung 12 radial beabstandet, wobei beide Einfüllöffnungen 12, 15 miteinander fluchten. Ferner weisen beide Einfüllöffnungen 12, 15 jeweils zwei näherungsweise parallele Seiten auf, die durch zwei Kreissegmente miteinander verbunden sind. 4 shows an axial view of a section of the first end plate 9 of the rotor 1 with a first filling opening 12 and a second filling opening 15. The second filling opening 15 is spaced radially from the first filling opening 12, with the two filling openings 12, 15 being aligned with one another. Furthermore, both filling openings 12, 15 each have two approximately parallel sides which are connected to one another by two circle segments.

Durch die erste Einfüllöffnung 12 sind ein erster Freiraum 8, der zu einer ersten Magnettasche 3 gehört, und ein zweiter Freiraum 8, der zu einer zweiten Magnettasche 3 gehört, freigelegt. Durch die zweite Einfüllöffnung 15 sind ein dritter Freiraum 8, der zu einer dritten Magnettasche 5 gehört, und ein vierter Freiraum 8, der zu einer vierten Magnettasche 5 gehört, freigelegt.A first free space 8 belonging to a first magnetic pocket 3 and a second free space 8 belonging to a second magnetic pocket 3 are exposed through the first filling opening 12 . A third free space 8 belonging to a third magnetic pocket 5 and a fourth free space 8 belonging to a fourth magnetic pocket 5 are exposed through the second filling opening 15 .

5 zeigt eine Schnittansicht eines Bereiches des Rotors 1, wobei der Schnitt entlang der Schnittebene V-V von 4 verläuft. In der Schnittebene sind die erste Einfüllöffnung 12, der erste Freiraum 8, die erste Magnettasche 3 und ein darin aufgenommener Magnet 6 sichtbar. Weiterhin sind die zweiten Einfüllöffnung 15, die dritte Magnettasche 5 und ein darin aufgenommener Magnet 7 sichtbar. 5 shows a sectional view of a portion of the rotor 1, the section along the section plane VV of 4 runs. In the cut The first filling opening 12, the first free space 8, the first magnetic pocket 3 and a magnet 6 accommodated therein are visible on the first level. Furthermore, the second filling opening 15, the third magnet pocket 5 and a magnet 7 accommodated therein are visible.

7 zeigt ein Fahrzeug 25 mit einer elektrischen Maschine 26, die zum Antreiben des Fahrzeugs 25 dient. Die Maschine 26 weist ein Gehäuse 27 auf, in dem der Rotor 1 und ein Stator 27 aufgenommen sind, der den Rotor 1 umgibt. 7 shows a vehicle 25 with an electric machine 26, which is used to drive the vehicle 25. The machine 26 has a housing 27 in which the rotor 1 and a stator 27 surrounding the rotor 1 are accommodated.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung des Rotors 1 beschrieben. Bei dem Verfahren werden folgende Verfahrensschritte ausgeführt:

Bei einem ersten Verfahrensschritt wird das Blechpaket 2, in dem die Magnettaschen 3, 5 angeordnet sind, aus gestapelten Elektroblechen zusammengesetzt.

A method according to the invention for producing the rotor 1 is described below with reference to the figures. The following process steps are carried out in the process:

In a first method step, the laminated core 2, in which the magnetic pockets 3, 5 are arranged, is assembled from stacked electrical laminations.

Bei einem zweiten Verfahrensschritt werden in jede Magnettasche 3, 5 mehrere Magnete 6, 7 eingesetzt. Insbesondere werden die Magnete 6, 7 axial aneinandergereiht, so dass sie einen Magnetstapel bilden. Neben jedem Magnetstapel verbleiben zwei Freiräume 8, die jeweils von dem Magnetstapel und dem Blechpaket 2 begrenzt sind.In a second step, several magnets 6, 7 are inserted into each magnetic pocket 3, 5. In particular, the magnets 6, 7 are lined up axially so that they form a magnet stack. Two free spaces 8 remain next to each magnet stack, each of which is delimited by the magnet stack and the laminated core 2 .

Bei einem dritten Verfahrensschritt wird die erste Endplatte 9 an einer Axialseite des Blechpakets 2 angeordnet.In a third method step, the first end plate 9 is arranged on an axial side of the laminated core 2 .

Bei einem vierten Verfahrensschritt wird die zweite Endplatte 10 an der gegenüberliegenden Axialseite des Blechpakets 2 angeordnet.In a fourth method step, the second end plate 10 is arranged on the opposite axial side of the laminated core 2 .

Bei einem fünften Verfahrensschritt werden die beiden Endplatten 9, 10 mit den Schrauben 11 und den zugehörigen Muttern verspannt. Der auf diese Weise komplettierte Rotor 1 wird senkrecht ausgerichtet, mit der ersten Endplatte 9 nach oben.In a fifth step, the two end plates 9, 10 are braced with the screws 11 and the associated nuts. The rotor 1 thus completed is oriented vertically with the first end plate 9 facing upwards.

Bei einem sechsten Verfahrensschritt werden die Magnete 6, 7 mit einer Vergussmasse vergossen, so dass die Freiräume 8 mit der Vergussmasse gefüllt werden.In a sixth method step, the magnets 6, 7 are cast with a casting compound, so that the free spaces 8 are filled with the casting compound.

Dazu wird auf die Außenseite der ersten Endplatte 9 eine Düse 20 einer Dosiereinrichtung aufgesetzt (vergleiche 5). Die Düse 20 umfasst einen Hohlzylinder mit einem Hohlkanal 21 und weist an ihrem freien Ende einen vergrößerten Durchmesser auf, so dass eine Dichtfläche 22 gebildet ist, welche die erste Einfüllöffnung 12 abdichtet.For this purpose, a nozzle 20 of a dosing device is placed on the outside of the first end plate 9 (cf 5 ). The nozzle 20 comprises a hollow cylinder with a hollow channel 21 and has an enlarged diameter at its free end, so that a sealing surface 22 is formed which seals off the first filling opening 12 .

Alternativ dazu kann eine andere Düse 23 verwendet werden, die in 6 gezeigt ist. Die Düse 23 weist einen Hohlkanal 21 auf und besitzt an ihrem freien Ende einen vergrößerten Durchmesser mit einer Dichtfläche 24. Der Durchmesser der Dichtfläche 24 ist jedoch kleiner als der Durchmesser der Dichtfläche 22, sodass die Düse 23 axial in die erste Einfüllöffnung 12 eingeführt und auf das Blechpakets 2 aufgesetzt werden kann. Die Dichtfläche 24 dichtet den an dieser Stelle mündenden ersten Freiraum 8 ab.Alternatively, another nozzle 23 can be used, which is 6 is shown. The nozzle 23 has a hollow channel 21 and has an enlarged diameter with a sealing surface 24 at its free end. However, the diameter of the sealing surface 24 is smaller than the diameter of the sealing surface 22, so that the nozzle 23 is inserted axially into the first filling opening 12 and opened the laminated core 2 can be placed. The sealing surface 24 seals off the first free space 8 opening out at this point.

Mit der Düse 20 oder der Düse 23 wird eine Vergussmasse unter Überdruck aus einem Vorratsbehälter in den ersten Freiraum 8 gepresst. Auf diese Weise werden die in der Magnettasche 3 angeordneten Magnete 6 vergossen.With the nozzle 20 or the nozzle 23 , a potting compound is pressed under overpressure from a storage container into the first free space 8 . In this way, the magnets 6 arranged in the magnet pocket 3 are cast.

Im Einzelnen strömt die Vergussmasse zunächst durch den ersten Freiraum 8 axial nach unten bis zur zweiten Endplatte 10. Danach strömt die Vergussmasse durch einen Verbindungskanal zu einem anderen Freiraum 8 an der gegenüberliegenden Seite der Magnettasche 3. Anschließend strömt die Vergussmasse durch den anderen Freiraum 8 axial nach oben bis zur Axialseite des Blechpakets 2. Dabei kann in der Magnettasche 3 vorhandene Luft durch eine Entlüftungsöffnung (nicht gezeigt) der ersten Endplatte 9 entweichen und mit der Vergussmasse ersetzt werden.In detail, the casting compound first flows through the first free space 8 axially downwards to the second end plate 10. The casting compound then flows through a connecting channel to another free space 8 on the opposite side of the magnet pocket 3. The casting compound then flows through the other free space 8 axially upwards to the axial side of the laminated core 2. Air present in the magnet pocket 3 can escape through a ventilation opening (not shown) in the first end plate 9 and be replaced with the casting compound.

Nach dem Vergießen aller in dem Blechpaket 2 angeordneten Magnete 6, 7 wird die Vergussmasse ausgehärtet. Außerdem kann die Rotorwelle 4 durch eine axial verlaufende zentrale Durchgangsöffnung des Blechpakets 2 (und entsprechende Öffnungen der Endplatten 9, 10) geführt werden, so dass das Blechpaket 2 die Rotorwelle 4 umschließt beziehungsweise daran befestigt wird.After all of the magnets 6, 7 arranged in the laminated core 2 have been cast, the casting compound is cured. In addition, the rotor shaft 4 can be guided through an axially running central through-opening in the laminated core 2 (and corresponding openings in the end plates 9, 10), so that the laminated core 2 encloses the rotor shaft 4 or is attached thereto.

BezugszeichenlisteReference List

11: Rotorrotor
22: Blechpaketlaminated core
33: Magnettaschemagnetic pocket
44: Rotorwellerotor shaft
55: Magnettaschemagnetic pocket
66: Magnetmagnet
77: Magnetmagnet
88th: Freiraumfree space
99: Endplatteendplate
1010: Endplatteendplate
1111: Schraubescrew
1212: Einfüllöffnungfilling hole
1515: Einfüllöffnungfilling hole
2020: Düsejet
2121: Hohlkanalhollow channel
2222: Dichtflächesealing surface
2323: Düsejet
2424: Dichtflächesealing surface
2525: Fahrzeugvehicle
2626: elektrische Maschineelectric machine
2727: GehäuseHousing
2828: Statorstator

Claims

Rotor (1) for an electrical machine (26), comprising: - a laminated core (2) formed from stacked electrical laminations with magnetic pockets (3, 5) arranged therein, - several magnets (6, 7), at least one of which is inserted in each of the magnet pockets (3, 5), - several free spaces (8), each of which is delimited by the magnets (6, 7) inserted in one of the magnetic pockets (3, 5) and the laminated core (2), - a first end plate (9) arranged on an axial side of the laminated core (2) and having a first filling opening (12) through which a first of the free spaces (8) is uncovered, and - A second end plate (10) arranged on the opposite axial side of the laminated core (2).

Rotor (1) after claim 1 , wherein a second of the free spaces (8) is exposed through the first filling opening (12).

Rotor (1) after claim 2 , wherein the first free space (8) belongs to a first of the magnetic pockets (3) and the second free space (8) belongs to a second of the magnetic pockets (3).

Rotor (1) after claim 3 , wherein the first magnetic pocket (3) and the second magnetic pocket (3) are arranged symmetrically to one another with respect to a radial axis.

Rotor (1) according to one of the preceding claims, in which the first end plate (9) has a second filling opening (15) radially spaced from the first filling opening (12) and through which a third of the free spaces (8) is exposed, leading to a third belongs to the magnetic pockets (5).

Rotor (1) after claim 5 , A fourth of the free spaces (8), which belongs to a fourth of the magnetic pockets (5), being uncovered through the second filling opening (15).

Rotor (1) according to one of the preceding claims, wherein one of the filling openings (12, 15) is circular or oval or has two approximately parallel sides which are connected to one another by two circle segments.

A rotor (1) according to any one of the preceding claims, wherein the first hopper (12) is one of a plurality of first hoppers (12) spaced circumferentially of the first endplate (9) equidistant from the axis of the rotor.

Rotor (1) according to any one of the preceding claims, wherein the first end plate (9) and the second end plate (10) are connected to one another using clamping elements.

Rotor (1) according to one of the preceding claims, wherein the magnets (6, 7) are cast with a casting compound introduced into the free spaces (8).

Electrical machine (26) with a rotor (1) according to one of the preceding claims.

Vehicle (22) with an electric machine (26). claim 11 , which is provided for driving the vehicle (22).

Method for manufacturing a rotor (1) for an electrical machine (26), with the following steps: - Forming a laminated core (2) in which magnetic pockets (3, 5) are arranged from stacked electrical laminations, - Insertion of at least one magnet (6, 7) in each of the magnet pockets (3, 5), leaving spaces (8) remaining, each of the magnets (6, 7) inserted in one of the magnet pockets (3, 5) and the laminated core (2) be limited, - arranging a first end plate (9) with a first filling opening (12), through which one of the free spaces (8) is exposed, on an axial side of the laminated core (2), - arranging a second end plate (10) on the opposite axial side of the laminated core (2), - Clamping the two end plates (9, 10) together using clamping elements, and - Potting of the magnets (6, 7) used in the magnet pockets (3, 5) with a potting compound, which is introduced into the free spaces (8, 9).

procedure after Claim 13 , wherein the casting with a metering device, which preferably has a nozzle (20, 23), is carried out under overpressure.

procedure after Claim 14 , The nozzle (20, 23) being placed on the filling opening (12, 15) or being inserted into the filling opening (12, 15). or is placed on the laminated core (2) through the filling opening (12, 15).