DE102021213813A1 - Elektrische Maschine, Rotor und Verfahren zur Herstellung eines Rotors - Google Patents

Elektrische Maschine, Rotor und Verfahren zur Herstellung eines Rotors Download PDF

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Benjamin Hangs
Paul Mamuschkin
Markus Peters
Fabian Schirmaier
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (10) aufweisend einen Stator (14) und einen Rotor (12), wobei der Rotor (12) Zähne (18) aufweist, wobei die Zähne (18) Wicklungen (22) aufweisen und wobei zwischen Zähnen (18) und Wicklungen (22) eine Isolationsmaske (20) angeordnet ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Isolationsmaske (20) und/oder ein Zahnhals (28) wenigstens einen Kopplungsbereich (36) aufweist, welcher die Isolationsmaske (20) mit dem Zahnhals (28) koppelt und dazu vorgesehen ist, ein radiales Verschieben der Isolationsmaske (20) zu verhindern.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Rotor für eine solche elektrische Maschine sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Rotors.
  • Stand der Technik
  • Für elektrische Traktionsantriebe werden heute zunehmend elektrische erregte Synchronmaschinen (ESM) eingesetzt. Diese erreichen als Antriebsmotoren hohe Drehzahlen, so dass hohe Fliehkräfte auf die Drähte der Erregerwicklungen wirken können. Die Drähte verursachen aufgrund der hohen Fliehkräfte wiederum Spannung auf die Lamellen des Rotorgrundkörpers. Im Stand der Technik gibt es unterschiedliche Lösungen, um die Erregerwicklung gegen die Fliehkräfte abzustützen. Bekannt sind beispielsweise Bandagen, welche um den Rotor gewickelt sind, die Verspannung von Drähten unter Eckblechen sowie ein kompletter Verguss bzw. Umspritzung der Maschine. Diese Lösungen sind aufgrund konstruktiver Randbedingungen nicht immer realisierbar bzw. aufwändig in der Umsetzung, da zusätzliche Prozessschritte in der Fertigung notwendig sind.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteile
  • Die vorliegende Erfindung beschreibt eine elektrische Maschine aufweisend einen Stator und einen Rotor, wobei der Rotor Zähne aufweist. Die die Zähne weisen Wicklungen auf und zwischen Zähnen und Wicklungen ist eine Isolationsmaske angeordnet. Erfindungsgemäß weist die Isolationsmaske und/oder ein Zahnhals wenigstens einen Kopplungsbereich auf, welcher die Isolationsmaske mit dem Zahnhals koppelt und dazu vorgesehen ist, ein radiales Verschieben der Isolationsmaske zu verhindern. Das hat den Vorteil, dass auf diese Weise ein radiales Verschieben der Wicklungen nach außen verhindert wird und damit auch der Druck der Wicklungen auf den Rotor minimiert wird. Insbesondere kann die Belastung der äußeren Blechlamelle des Rotors vorteilhaft reduziert werden.
  • Dabei soll unter einer elektrischen Maschine insbesondere ein Elektromotor verstanden werden, bevorzugt einen rotativer Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor. Ein Stator ist üblicherweise dazu eingerichtet, Erregerspulen aufzunehmen. Die Erregerspulen können im Betrieb der elektrischen Maschine ein zeitlich veränderliches Magnetfeld, insbesondere Drehfeld erzeugen, welches dazu vorgesehen ist, den Rotor in Rotation zu versetzten. Der Rotor bzw. der Läufer des Elektromotors kann generell mit Permanentmagneten bestückt sein, stromkommutierte Spulen für die Magnetfelderzeugung aufweisen, oder als so genannter Kurzschlussläufer einer Asynchronmaschine ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Rotor als Innenläufer ausgebildet und der Stator entsprechend als Außenstator.
  • Eine Wicklung, beispielsweise Zahnwicklung oder Sehnenwicklung, wird insbesondere durch einen Leiter bzw. Draht ausgebildet, welcher mindestens einmal, bevorzugt mehrfach um einen Pol gewickelt ist, welcher in einer radialen Richtung der Maschinenkomponente ausgerichtet ist. Bevorzugt weist eine Wicklung einen Kupferleiter bzw. einen Kupferdraht auf. Beispielsweise kann die Wicklung durch zwei unterschiedliche Nuten gewickelt werden. Bevorzugt verläuft eine Windung eines Drahtes einer Wicklung von einer ersten Stirnseite der Maschinenkomponente durch eine erste Nut zur zweiten Stirnseite, anschließend entlang der zweiten Stirnseite zur einer zweiten Nut, dann durch die zweite Nut zurück zur ersten Stirnseite und dann entlang der ersten Stirnseite zurück zur ersten Nut, wo der Umlauf dieser Windung beendet. Anschließend kann der Draht mit dem gleichen Weg um die Maschinenkomponente eine nächste Windung bilden. Typischerweise weist eine Wicklung eine Vielzahl von Windungen auf. Es ist vorgesehen, dass die Wicklung im Betrieb der elektrischen Maschine bestromt wird und ein magnetisches Feld ausbildet. Die Ausrichtung des Pols des magnetischen Feldes kann mit einer radialen Haupterstreckungsrichtung von einem der Zähne zusammenfallen, um welche die Wicklung gewickelt ist.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind die Wicklungen bevorzugt als Zahnwicklungen ausgebildet. Unter einer Zahnwicklung soll insbesondere eine Wicklung verstanden werden, welche um genau einen Zahn gewickelt ist und abschnittsweise durch die beiden an den Zahn angrenzenden Nuten verläuft. Eine solche Wicklung wird auch als Einzelzahnwicklung bezeichnet. Der Pol des magnetischen Feldes fällt bei Zahnwicklungen typischerweise mit der Achse der Haupterstreckungsrichtung des Zahns zusammen. Eine Zahnwicklung wird typischerweise mit der Nadelwickeltechnik oder mit Hilfe von Leitblechen angebracht. In beiden Fällen wird ein freier Bereich in der Nut benötigt, in welchen die Windungen der Zahnwicklung nicht hineinreichen, entweder als Wickelgasse für die Nadel beim Nadelwickeln oder als freier Raum zum Einführen des Leitblechs.
  • Eine Isolationsmaske ist insbesondere dafür vorgesehen, die Wicklungen von einem Grundkörper des Rotors, welcher die Zähne und Nuten aufweist und typischerweise aus einem Metall, insbesondere Elektroblech ausgebildet ist, elektrisch zu isolieren. Typischerweise ist eine Isolationsmaske aus Kunststoff ausgebildet und wird auf den Grundkörper des Rotors aufgesetzt - beispielsweise in Axialrichtung aufgeschoben - oder angespritzt. Bevorzugt ist eine Isolationsmaske so ausgebildet, dass sie im auf den Rotor montierten Zustand zumindest eine axiale Stirnseite eines Zahns abdeckt oder weitgehend abdeckt.
  • Unter einer Axialrichtung soll insbesondere eine Richtung verstanden werden, welche sich entlang der Drehachse der elektrischen Maschine bzw. des Rotors erstreckt.
  • Bevorzugt ist die Isolationsmaske ein einstückiges Bauteil, welches dazu vorgesehen ist, zumindest die axialen Stirnseiten aller Zähne auf einer axialen Stirnseite des Rotors weitgehend vollständig zu überdecken. Vorteilhaft überdeckt die Isolationsmaske weitgehend vollständig die jeweiligen Übergangsbereiche zwischen den Nuten und einer axialen Stirnseite des Rotorgrundkörpers.
  • Typischerweise weist eine elektrische Maschine zwei Isolationsmasken auf, jeweils eine für jede der beiden axialen Stirnseiten. Vorteilhaft weist eine Isolationsmaske sich in Radialrichtung bzw. in einer Radialebene an einer axialen Stirnseite erstreckende Abschnitt auf, welche im montierten Zustand zumindest abschnittsweise - bevorzugt weitgehend vollständig - die axialen Stirnseiten der Zähne überdecken und optional zumindest abschnittsweise - bevorzugt weitgehend vollständig - eine axiale Stirnseite eines Jochbereichs des Rotors überdeckt. Vorteilhaft weist eine Isolationsmaske sich in Axialrichtung in die Nuten erstreckende Bereiche auf, welche im montierten Zustand zumindest abschnittsweise - bevorzugt weitgehend vollständig - die Zahnhälse abdecken, insbesondere die Abschnitte der Zahnhälse, welche in Umfangsrichtung ausgerichtet sind.
  • Es ist auch möglich, dass die Isolationsmaske mehrstückig bzw. aus mehreren Teilstücken ausgebildet ist. Beispielsweise ist es denkbar, dass je ein Teilstück der Isolationsmaske dafür vorgesehen ist, jeweils einen der Nut zugewandten Abschnitt eines Zahnhalses von einem Zahn zu überdecken oder weitgehend vollständig zu überdecken.
  • Unter einstückig soll in diesem Zusammenhang insbesondere stoffschlüssig verbunden, wie beispielsweise durch einen Schweißprozess und/oder einen Klebeprozess usw. und besonders vorteilhaft angeformt verstanden werden, wie durch die Herstellung aus einem Guss und/oder durch die Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren.
  • Darunter, dass eine Fläche weitgehend vollständig überdeckt ist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Fläche zu wenigstens 90%, bevorzugt wenigstens 95%, besonders bevorzugt wenigstens 98% überdeckt ist.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen der elektrischen Maschine möglich.
  • Es ist besonders vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Kopplungsbereich eine formschlüssige Verbindung zwischen der Isolationsmaske und dem Zahnhals herstellt. Das ermöglicht eine besonders zuverlässige Kopplung zwischen der Isolationsmaske und dem Zahnhals. Insbesondere ist es denkbar, dass auf der Isolationsmaske und auf dem Zahnhals jeweils zusammengehörige, ineinandergreifende Strukturen ausgebildet sind, beispielsweise Nut und Feder Verbindungen.
  • Eine besonders gute formschlüssige Verbindung zwischen dem Zahnhals und der Isolationsmaske ist möglich, wenn der Zahnhals einen Kopplungsbereich aufweist, welcher sich tangential erstreckende Erhebungen aufweist. Insbesondere kann die Isolationsmaske Vertiefungen aufweisen, in welche die Erhebungen eingreifen.
  • Es hat sich als besonders günstige Geometrie herausgestellt, wenn die Erhebungen in Radialrichtung zumindest teilweise rampenförmig bzw. keilförmig ausgebildet sind. Das ermöglicht ein besonders stabiles Verkeilen der Isolationsmaske.
  • Unter einer rampenförmig ausgebildeten Struktur soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine solche Struktur verstanden werden, deren tangentiale Erstreckung sich entlang einer Radialrichtung vergrößert, bevorzugt stetig vergrößert. Beispielhaft kann sich die tangentiale Erstreckung der rampenartigen Struktur als Funktion des radialen Abstandes von einer gedachten Rotationsachse linear verändern. Eine solche lineare rampenartig ausgebildete Struktur hat insbesondere in der Radialebene bzw. in einem radialen Schnitt eine dreieckige Form. Es ist aber auch denkbar, dass die rampenartige Struktur nicht linear ausgebildet und beispielsweise zumindest abschnittsweise konvex oder konkav ausgebildet ist.
  • Es ist auch von Vorteil, dass die Erhebungen zumindest teilweise eine Dreiecksform aufweisen. Das hat den zusätzlichen Vorteil, dass Windungen der Wicklungen zwischen die Erstreckungen passen und durch ihre Zugspannung die Isolationsmaske zusätzlich an den Zahnhals pressen und damit die Kopplung verstärken können.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Rotor einen Grundkörper mit den Zähnen auf, wobei der Grundkörper ein Lamellenpaket aufweist, wobei die Erhebungen in jeder Lamelle des Lamellenpakets ausgebildet sind. Das ermöglicht eine besonders einfache Herstellung des Kopplungsbereichs, da die Erhebungen bereits beim Stanzen der Lamellen hergestellt werden könne.
  • In einer Variante weist der Rotor einen Grundkörper mit den Zähnen auf, wobei der Grundkörper ein Lamellenpaket aufweist, wobei die Erhebungen in zwischen 90% und 30% der Lamellen des Lamellenpakets ausgebildet sind, bevorzugt zwischen 80% und 50% der Lamelle, besonders bevorzugt in zwischen 70% und 60% der Lamellen. Auf diese Weise können bezüglich der Axialrichtung isolierte Erhebungen oder Gruppen von Erhebungen angeordnet werden, was die Kopplung der Erhebungen mit der Isolationsmaske verbessern kann, da diese tiefer in die Isolationsmaske eintauchen können. Beispielsweise ist es denkbar, dass nur jede zweite oder dritte oder vierte Lamelle die Erhebungen aufweist und die übrigen Lamellen keine Erhebungen aufweisen. Es ist aber auch umgekehrt denkbar, dass nur jede dritte oder vierte Lamelle keine Erhebungen aufweist und die übrigen Lamellen die Erhebungen aufweisen.
  • Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Erhebungen eine tangentiale Erstreckung aufweisen, welche zwischen 50% und 400% einer Drahtdicke der Wicklung entspricht, bevorzugt zwischen 100% und 300%, besonders bevorzugt zwischen 150% und 200%. Auf diese Weise können die Windungen der Wicklung beim Verformen der Isolationsmaske durch einen Drahtzug besonders effizient mit den Erhebungen zusammenwirken.
  • In bevorzugten Varianten weist die Isolationsmaske einen Kopplungsbereich auf, welcher zumindest abschnittsweise elastisch und/oder plastisch verformbar ausgebildet ist. Damit kann sich die Isolationsmaske mit ihrem verformbaren Kopplungsbereich an den Zahnhals, insbesondere an Erhebungen des Zahnhalses anschmiegen, was eine besonders gute passgenaue formschlüssige Verbindung ermöglicht.
  • Eine besonders bevorzugte Variante liegt vor, wenn die Wicklungen mit einer Spannung aufgewickelt sind, so dass der elastisch und/oder plastisch verformbare Abschnitt des Kopplungsbereichs der Isolationsmaske an die Kontur des Kopplungsbereichs des Zahnhalses druckverformt angepresst ist, insbesondere an Erhebungen des Zahnhalses druckverformt angepresst ist. Auf diese Weise wird eine besonders stabile und schleuderfeste Kopplung zwischen der Isolationsmaske und dem Zahnhals hergestellt. Insbesondere ist der Kopplungsbereich der Isolationsmaske aus einem druckverformbaren Werkstoff ausgebildet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter dem Begriff druckverformbar insbesondere ein solcher Werkstoff zu verstehen, welcher unter dem Montagedruck beim Wickeln derart verformbar ist, dass er seine Kontur an die Kontur des Zahnhalses in seinem Kopplungsbereich anpasst, insbesondere sich an die Kontur des Zahnhalses in seinem Kopplungsbereich anschmiegt.
  • In weiteren Varianten ist es von Vorteil, wenn die Isolationsmaske einen Kopplungsbereich aufweist, welcher zumindest abschnittsweise sich tangential erstreckende Erhebungen aufweist, welche dazu ausgebildet sind, mit einem Kopplungsbereich des Zahnhalses formschlüssig zusammenzuwirken. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Erhebungen der Isolationsmaske mit korrespondieren Erhebungen des Zahnhalses zusammenwirken, insbesondere sich ineinander verzahnen. Das ermöglicht eine stabile und Kopplung und einfache Montage der Isolationsmaske.
  • Dabei ist es von Vorteil, wenn der Kopplungsbereich der Isolationsmaske zumindest abschnittsweise aus einem Kunststoff ausgebildet ist, insbesondere aus einem Elastomer. Eine solche Isolationsmaske kann besonders einfach und kostengünstig gefertigt werden.
  • Die Schleuderfestigkeit der Wicklungen kann weiter erhöht werden, wenn jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Zähnen jeweils eine Nut ausgebildet ist und in der Nut zwischen den Wicklungen der Zähne eine Umfangswicklung angeordnet ist. Insbesondere wenn die Wicklungen von benachbarten Zähnen als Zahnwicklungen ausgebildet sind, kann eine Wickelgasse zwischen den Wicklungen bestehen bleiben, welche Raum für eine Umfangswicklung bietet. Neben der stabilisierenden Wirkung kann die Umfangswicklung den Kupferfüllfaktor der Nut bzw. elektrischen Maschine erhöhen und damit die Leistung und/oder Effizienz der elektrischen Maschine erhöhen. Es ist auch denkbar, dass die Nut bzw. der Rotor durch einen Nutverschluss, Nutkeil und/oder Bandage stabilisiert wird.
  • Von Vorteil ist auch ein Rotor für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei der Rotor Zähne aufweist, wobei die Zähne Wicklungen aufweisen und wobei zwischen Zähnen und Wicklungen eine Isolationsmaske angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsmaske und/oder ein Zahnhals wenigstens einen Kopplungsbereich aufweist, welches die Isolationsmaske mit dem Zahnhals koppelt und dazu vorgesehen ist, ein radiales Verschieben der Isolationsmaske zu verhindern. Ein solcher Rotor ermöglich einen besonders sicheren Betrieb der elektrischen Maschine, da durch den Kopplungsbereich die Rotorlamellen entlastet werden und so seine Haltbarkeit erhöht wird.
  • Von Vorteil ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors insbesondere eines Rotors gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere für eine elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung mit den Schritten:
    • Bereitstellen eines Rotorgrundkörpers mit Zähnen wobei an den Zahnhälsen ein Kopplungsbereich ausgebildet ist,
    • Anordnen der Isolationsmaske am Rotorgrundkörper, wobei die Isolationsmaske einen Kopplungsbereich aufweist, welcher zumindest abschnittsweise elastisch und/oder plastisch verformbar ausgebildet ist,
    • Bewickeln der Zähne mit Wicklungen mit einem solchen Wickeldrahtzug, dass der elastische und/oder plastisch verformbare Abschnitt der Isolationsmaske an den Kopplungsbereich der Zahnhälse angeformt bzw. angepresst wird.
  • Figurenliste
  • In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des der elektrischen Maschine abgebildet und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
    • 1 ein Ausführungsbeispiel der elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung,
    • 2 eine Detailansicht einer Nut eines Rotors einer elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung und
    • 3 eine Variante einer Nut eines Rotors einer elektrischen Maschine in einer Detailansicht.
  • Beschreibung
  • In den verschiedenen Ausführungsvarianten erhalten gleiche Teile die gleichen Bezugszahlen.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine 10 im Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse 12. Die elektrische Maschine weist einen Stator 14 auf, welcher als außenliegender Stator 14 ausgebildet ist. Der Stator 14 ist weitgehend hohlzylinderförmig ausgebildet. In einer Innenausnehmung des Stators 14 ist ein um die Rotationsachse 12 drehbarer Rotor 16 angeordnet.
  • Der Rotor 16 weist im Ausführungsbeispiel beispielhaft sechs radial nach außen weisende Zähne 18 auf. In Varianten sind auch acht, zwölf oder sechzehn Zähne 18 denkbar. Grundsätzlich ist jede Anzahl von Zähnen 18 denkbar. An den Zähnen ist eine Isolationsmaske 20 angeordnet.
  • In Umfangsrichtung 24 sind zwischen den Zähnen 18 Nuten 26 angeordnet. In den Nuten 26 verlaufen abschnittsweise Wicklungen 22. Beispielhaft sind die Wicklungen 22 als Zahnwicklungen bzw. Einzelzahnwicklungen um die Zähne 18 ausgebildet. Jeder der Zähne 18 weist einen Zahnhals 28 auf, welcher sich radial nach außen erstreckt. Am radial äußeren Ende des Zahns ist ein Zahnkopf 30 angeordnet, welcher sich vom Zahnhals 28 aus in Umfangsrichtung 24 und entgegen der Umfangsrichtung 24 erstreckt.
  • Die Wicklungen 22 sind um die Isolationsmaske 20 gewickelt, in anderen Worten ist die Isolationsmaske 20 zwischen der jeweiligen Wicklung 22 und dem dazugehörigen Zahn 18 bzw. Zahnhals 28 angeordnet. In Radialrichtung 32 verläuft jede Wicklung 22 zwischen einem Nutgrund 34 und dem Zahnkopf 30. Insbesondere wird die Wicklung 22 zumindest teilweise in Radialrichtung 32 von dem Zahnkopf 30 abgestützt.
  • 2 zeigt eine Detailansicht auf eine Nut 26 zwischen zwei Zähnen 18, welche noch nicht mit der Wicklung 22 bewickelt ist, aber die Isolationsmaske 20 schon in der Nut 26 angeordnet ist. Wie deutlich zu erkennen ist, ist entlang vom jedem der beiden Zahnhälse 28 jeweils ein Kopplungsbereich 36 zur Kopplung des Zahnhalses mit der Isolationsmaske 20 ausgebildet. Beispielhaft weist der Kopplungsbereich 36 eine Mehrzahl von sich in bzw. gegen die Umfangsrichtung 24 erstreckenden Erhebungen 38 auf. Die Zahnhälse 28 erstrecken sich im Wesentlichen in Radialrichtung 32, die Erhebungen 38 erstrecken sich jeweils aus dem Zahnhals 28 tangential bzw. senkrecht zur Radialrichtung 32 heraus. Beispielhaft sind die Erhebungen 38 im Wesentlichen rampenförmig ausgebildet.
  • Die Isolationsmaske 20 ist in 2 in der Nut angeordnet und weist einen radial inneren Endanschlag auf, welcher sich entlang des Nutgrunds 34 erstreckt sowie zwei radial äußere Endanschläge 20b, welche sich jeweils entlang einer Innenseite der beiden Zahnköpfe 30 erstrecken. Die radial äußeren Endanschläge 20b und der radial innere Endanschlag 20a erstrecken sich in der Schnittansicht von 2 im Wesentlichen in Umfangsrichtung 24. Die Endanschläge 20a, 20b bilden jeweils die radiale Begrenzung für die Wicklungen 22. Die beiden radial äußeren Endanschläge 20b sind jeweils über Halsabschnitte 20c mit dem radial inneren Endanschlag 20a verbunden. Die beiden Halsabschnitte 20c sind jeweils an einem der beiden Zahnhälse 28 angeordnet und erstrecken sich weitgehen entlang der Radialrichtung 32.
  • Es ist vorgesehen, dass beim Bewickeln der Zähne mit der Wicklung 22 die Isolationsmaske 20 im Bereich der Halsabschnitte 20c durch den Drahtzug an die Zahnhälse 28 gedrückt wird und im Bereich der Halsabschnitte 20c derart verformt, dass die Halsabschnitte 20c die Kontur der Erhebungen 38 annehmen. Auf diese Weise wird durch eine Verzahnung des Kopplungsbereichs 36 des Zahnhalses 28 mit der Isolationsmaske 20 eine formschlüssige Verbindung zwischen der Isolationsmaske 20 und dem Zahnhals 28 hergestellt.
  • 3 zeigt eine Detailansicht auf eine Nut 26 zwischen zwei Zähnen 18, welche mit der Wicklung 22 bewickelt ist. Der in 3 gezeigte Rotor 12 entspricht weitgehend dem Rotor 12 aus 2, wobei der wesentliche Unterschied in der Form der Erhebungen 38 liegt. In der in 3 gezeigten Variante weisen die Erhebungen 38 weitgehend eine Dreiecksform auf.
  • Wie deutlich zu erkennen ist, ist die Isolationsmaske 20 an ihren Halsabschnitten 20c jeweils durch die Windungen 40 der Wicklungen 22 an die Erhebungen 38 gepresst. Die Isolationsmaske 20 ist an ihren Halsabschnitten 20c durch den Zug der Windungen 40 derart verformt, dass sie weitgehend die gleiche Kontur aufweist wie der Zahnhals 20, an dem der Halsabschnitt 20c anliegt bzw. wie der Kopplungsbereich 36 am Zahnhals 20, an welchem der Halsabschnitt 20c anliegt.
  • Der Kopplungsbereich 36 des Zahnhalses 28 steht mit der Isolationsmaske 20 in einer formschlüssigen Verbindung, da die aneinanderliegenden Konturen des Halsabschnittes 20c der Isolationsmaske 20 und des Kopplungsbereichs 30 ineinandergreifen.
  • Im in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Halsabschnitt 20c der Isolationsmaske 20 ein Kopplungsbereich 36, welcher mit dem Kopplungsbereich 36 des Zahnhalses 28, welcher die Erhebungen 38 aufweist, koppelt. Beispielhaft ist der Kopplungsbereich 36 der Isolationsmaske 20 aus einem Elastomer ausgebildet, welches elastisch verformbar ausgebildet ist. Wie deutlich zu erkennen, ist der Kopplungsbereich 36 der Isolationsmaske 20 durch den Drahtzug der Windungen 40 an die Erhebungen 38 gepresst und bildet die Kontur der Erhebungen 38 nach.
  • Beispielhaft beträgt die tangentiale Erstreckung 42 der Erhebung 38 140% einer Drahtdicke 44 der Wicklung 22. Wie deutlich zu erkenne ist, ist in 3 zwischen den beiden Wicklungen 22 um die beiden Zähne 18 eine Wicklungsgasse angeordnet, welche teilweise mit einer Umfangswicklung 46 gefüllt ist. Die Umfangswicklung 46 liegt am Nutgrund 34 bzw. am radial inneren Endanschlag 20a der Isolationsmaske 20 an und erstreckt sich radial nach außen bis zu einem zentralen Bereich der Nut 26. Der Rest der Nut 26 bzw. der Wickelgasse ist beispielhaft mit einem Nutkeil stabilisiert.

Claims (15)

  1. Elektrische Maschine (10) aufweisend einen Stator (14) und einen Rotor (12), wobei der Rotor (12) Zähne (18) aufweist, wobei die Zähne (18) Wicklungen (22) aufweisen und wobei zwischen Zähnen (18) und Wicklungen (22) eine Isolationsmaske (20) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsmaske (20) und/oder ein Zahnhals (28) wenigstens einen Kopplungsbereich (36) aufweist, welcher die Isolationsmaske (20) mit dem Zahnhals (28) koppelt und dazu vorgesehen ist, ein radiales Verschieben der Isolationsmaske (20) zu verhindern.
  2. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kopplungsbereich (36) eine formschlüssige Verbindung zwischen der Isolationsmaske (20) und dem Zahnhals (28) herstellt.
  3. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnhals (28) einen Kopplungsbereich (36) aufweist, welcher sich tangential erstreckende Erhebungen (38) aufweist.
  4. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (38) in Radialrichtung (32) zumindest teilweise rampenförmig bzw. keilförmig ausgebildet sind.
  5. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (38) zumindest teilweise eine Dreiecksform aufweisen.
  6. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) einen Grundkörper mit den Zähnen (18) aufweist, wobei der Grundkörper ein Lamellenpaket aufweist, wobei die Erhebungen (38) in jeder Lamelle des Lamellenpakets ausgebildet sind.
  7. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) einen Grundkörper mit den Zähnen (18) aufweist, wobei der Grundkörper ein Lamellenpaket aufweist, wobei die Erhebungen (38) in zwischen 90% und 30% der Lamellen des Lamellenpakets ausgebildet sind, bevorzugt zwischen 80% und 50% der Lamelle, besonders bevorzugt in zwischen 70% und 60% der Lamellen.
  8. Elektrische Maschine (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (38) eine tangentiale Erstreckung (42) aufweisen, welche zwischen 50% und 400% einer Drahtdicke (44) der Wicklung (22) entspricht, bevorzugt zwischen 100% und 300%, besonders bevorzugt zwischen 150% und 200%.
  9. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsmaske (20) einen Kopplungsbereich (36) aufweist, welcher zumindest abschnittsweise elastisch und/oder plastisch verformbar ausgebildet ist.
  10. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungen (22) mit einer Spannung aufgewickelt sind, so dass der elastisch und/oder plastisch verformbare Abschnitt des Kopplungsbereichs (36) der Isolationsmaske (20) an die Kontur des Kopplungsbereichs (36) des Zahnhalses (28) druckverformt angepresst ist, insbesondere an Erhebungen (38) des Zahnhalses (28) druckverformt angepresst ist.
  11. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsmaske (20) einen Kopplungsbereich (36) aufweist, welcher zumindest abschnittsweise sich tangential erstreckende Erhebungen (38) aufweist, welche dazu ausgebildet sind, mit einem Kopplungsbereich (36) des Zahnhalses (28) formschlüssig zusammenzuwirken.
  12. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplungsbereich (36) der Isolationsmaske (20) zumindest abschnittsweise aus einem Kunststoff ausgebildet ist.
  13. Elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung (24) benachbarten Zähnen (18) jeweils eine Nut (26) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nut (26) zwischen den Wicklungen (22) der Zähne (18) eine Umfangswicklung (46) angeordnet ist.
  14. Rotor (12) für eine elektrische Maschine (10), insbesondere für eine elektrische Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rotor (12) Zähne (18) aufweist, wobei die Zähne (18) Wicklungen (22) aufweisen und wobei zwischen Zähnen (18) und Wicklungen (22) eine Isolationsmaske (20) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsmaske (20) und/oder ein Zahnhals (28) wenigstens einen Kopplungsbereich (36) aufweist, welches die Isolationsmaske (20) mit dem Zahnhals (28) koppelt und dazu vorgesehen ist, ein radiales Verschieben der Isolationsmaske (20) zu verhindern.
  15. Verfahren zur Herstellung eines Rotors (12), insbesondere eines Rotors (12) nach Anspruch 14, insbesondere für eine elektrische Maschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 mit den Schritten: Bereitstellen eines Rotorgrundkörpers mit Zähnen (18), wobei an den Zahnhälsen (28) ein Kopplungsbereich (36) ausgebildet ist, Anordnen der Isolationsmaske (20) am Rotorgrundkörper, wobei die Isolationsmaske (20) einen Kopplungsbereich (36) aufweist, welcher zumindest abschnittsweise elastisch und/oder plastisch verformbar ausgebildet ist, Bewickeln der Zähne (18) mit Wicklungen (22) mit einem solchen Wickeldrahtzug, dass der elastische und/oder plastisch verformbare Abschnitt der Isolationsmaske (20) an den Kopplungsbereich (36) der Zahnhälse (28) angeformt bzw. angepresst wird.
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