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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors eines Elektromotors mit auf einer Rotorwelle angeordneten Blechpaketen. Die Erfindung betrifft außerdem einen nach diesem Verfahren hergestellten Rotor sowie einen Elektromotor mit einem solchen Rotor.
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Aus der
DE 10 2017 214 309 A1 ist ein Rotor für eine elektrische Maschine bekannt, mit wenigstens einem Blechpaket, welches eine Mehrzahl von in Axialrichtung des Rotors aufeinanderfolgend angeordneten Magnettaschen aufweist, in welchem die jeweiligen Magnete aufgenommen sind, die mit mittels eines ausgehärteten Vergussmassen in den Magnettaschen fixiert werden. Die Magnettaschen sind dabei über wenigstens ein in dem Blechpaket ausgebildetes Verteilsystem fluidisch miteinander verbunden, welches je Magnettasche wenigstens einen fluidisch mit der jeweiligen Magnettasche verbundenen Fluidkanal aufweist. Das Verteilersystem weist wenigstens einen den Füllkanälen gemeinsam und fluidisch mit diesem verbundenen Verteilerkanal auf, wobei sich die ausgehärtete Vergussmasse durchgängig von Magnettasche zu Magnettasche durch das Verteilersystem hindurch erstreckt und dadurch den Rotor fixiert.
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Zur Fixierung von Magneten in Magnettaschen eines Rotors sowie zur besseren thermischen Anbindung derselben an ein Blechpaket des Rotors wird oftmals eine aushärtbare Vergussmasse verwendet, die in die Magnettaschen des Rotors eingespritzt wird. Diese Vergussmasse fließt durch den gesamten Rotor hindurch, der aus einzelnen Blechpaketen (Stacks) besteht. Diese Blechpakete sind aufgrund eines Drehmomenttrippels zueinander verdreht. Damit die Vergussmasse durch den gesamten Rotor hindurchfließen kann, sind unter Berücksichtigung des sogenannten skewing angles (Schrägstellungswinkel) entsprechend große Querschnittsüberlappungen der einzelnen Magnettaschen erforderlich, was wiederum zu entsprechend großen Magnettaschen führt, die wiederum eine Drehmomentdichte des gesamten Elektromotors verringern und dadurch unerwünscht sind.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors anzugeben, mittels welchem die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden können.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei auf einer Rotorwelle angeordneten Blechpaketen einen im Wesentlichen in Axialrichtung durchgängigen Durchgang zu schaffen, durch welchen eine Vergussmasse, beispielsweise ein Epoxidharz, von der einen Stirnseite bis zur anderen Stirnseite durchgepresst und dadurch der Rotor sowie in dessen Magnettaschen befindliche Magnete fixiert werden können. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Rotors eines Elektromotors mit auf der Rotorwelle angeordneten Blechpaketen werden zumindest zwei in Umfangsrichtung zueinander verdrehte Blechpakete mit Magnettaschen und darin angeordneten Magneten und in Axialrichtung zwischen den beiden Blechpaketen zumindest eine Lochscheibe mit zumindest einer Öffnung derart auf der Rotorwelle angeordnet, dass die Öffnung zwei Magnettaschen zweier an die Lochscheibe gegenüberliegend angrenzender Blechpakete miteinander verbindet. Die Magnettasche des ersten Blechpakets überlappt somit die Öffnung in der Lochscheibe, welche wiederum die Magnettasche des zweiten Blechpakets überlappt. Anschließend wird ein Zwischenraum zwischen den Magnettaschen und den Magneten mittels einer Vergussmasse, beispielsweise einem Epoxidharz, verfüllt, wobei die Vergussmasse dabei durch die Öffnung strömt und vorzugsweise von einer Stirnseite durch die Magnettaschen bzw. die Öffnung(en) der Lochscheibe(n) bis zur anderen Stirnseite des Rotors hindurchgepresst wird. Hierdurch können die einzelnen Magnettaschen hinreichend klein ausgebildet und dadurch eine vergleichsweise hohe Drehmomentdichte des Elektromotors gewährleistet werden. Zudem kann eine verbesserte thermische Anbindung der Magnete an das zugehörige Blechpaket erfolgen.
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Zweckmäßig wird als Vergussmasse ein Epoxidharz verwendet. Ein derartiges Epoxidharz ist einerseits in der Lage, den jeweiligen Magneten in der Magnettasche zu halten und in ausgehärtetem Zustand auch eine Verdrehung der einzelnen Blechpakete zueinander bzw. zu einer Lochscheibe zu verhindern. Epoxidharz ist dabei ein guter Wärmeübertrager und zugleich elektrisch isolierend.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Lochscheibe aus einzelnen Blechscheiben zusammengesetzt. Dabei können die Blechscheiben zur Herstellung der Lochscheibe aus demselben Material wie die Blechscheiben für die Blechpakete ausgebildet sein. Hierbei können insbesondere Blechscheiben mit einer axialen Dicke d von ca. 0,2 mm verwendet werden, wodurch eine äußerst fein justierbare Einstellmöglichkeit hinsichtlich einer Axialerstreckung der Lochscheiben ermöglicht wird. Durch die Verwendung von Elektroblechen nicht nur für die Blechpakete, sondern auch für die Lochscheibe(n), kann ebenfalls die Drehmomentdichte des Elektromotors erhöht werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verläuft durch zumindest eine Öffnung einer Lochscheibe ein Steg, der zwei benachbarte Magnete in Axialrichtung fixiert. Die in den Lochscheiben vorgesehenen Öffnungen dienen im Wesentlichen als Durchlassöffnung für die Vergussmasse, wobei ein die Öffnung querender Steg zudem auch eine Axialfixierung zweier an die jeweilige Lochscheibe angrenzender Magnete in deren Magnettaschen bewirkt. Ein derartiger die Öffnung querender Steg bzw. Quersteg dient auch der Aussteifung der Lochscheibe und damit einer Erhöhung deren Steifigkeit, wodurch deren Handling verbessert wird. Zudem kann über einen derartigen Steg auch eine Menge an erforderlicher Vergussmasse reduziert werden. Dabei ist selbstverständlich klar, dass der die Öffnung querende Steg die Öffnung nicht vollständig durchqueren muss, sondern lediglich auch als in die Öffnung hineinragender Kragarm ausgebildet sein kann. Auch ein derartiger Kragarm bewirkt bereits eine Axialfixierung zweier benachbarter Magnete.
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Zweckmäßig wird zumindest ein Magnet formschlüssig in eine zugehörige Magnettasche eingeschoben. Um eine möglichst hohe Drehmomentdichte des gesamten Elektromotors erreichen zu können, ist es wünschenswert, die Magnettasche möglichst vollständig mit einem Magneten auszufüllen. Durch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Magneten und der zugehörigen Magnettasche kann darüber hinaus auch ohne Vergussmasse bereits eine Fixierung des jeweiligen Magneten in der Magnettasche erreicht werden.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen Rotor für einen Elektromotor entsprechend dem in den vorherigen Absätzen beschriebenen Verfahren herzustellen. Ein derartiger Rotor zeichnet sich durch eine hohe Drehmomentdichte und damit eine hohe Leistung sowie eine zuverlässige Fixierung der einzelnen Blechpakete aneinander aus.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen Elektromotor mit einem solchen Rotor auszustatten. Hierdurch können die bezüglich des Rotors beschriebenen Vorteile auch auf den Elektromotor übertragen werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine Schnittdarstellung durch einen entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Rotor,
- 2 einen Ausschnitt aus einer Lochscheibe im Bereich einer Öffnung mit einem Strömungspfad einer Vergussmasse,
- 3 eine Stirnansicht auf ein Blechpaket mit in dessen Magnettaschen angeordneten Magneten und einer Lochscheibe.
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Entsprechend der 1, weist ein erfindungsgemäßer Rotor 1 eines Elektromotors 2 auf einer Rotorwelle 3 angeordnete Blechpakete 4 auf. Diese sind in Umfangsrichtung zueinander verdreht, um eine hohe Drehmomentdichte erzielen zu können. Jedes dieser Blechpakete 4 besitzt Magnettaschen 6 (vgl. auch 4), in welchen zugehörige Magnete 7 angeordnet sind. In Axialrichtung 8 zwischen zwei benachbarten Blechpaketen 4 ist erfindungsgemäß eine Lochscheibe 9 (vgl. auch die 2 bis 4) mit zumindest einer Öffnung 10 angeordnet, wobei die Lochscheibe 9 derart zwischen zwei Blechpaketen 4 angeordnet ist, dass deren Öffnung 10 zwei benachbarte Magnettaschen 6 miteinander verbindet. Die Öffnung 10 überlappt somit die Magnettasche 6, beispielsweise in Bezug auf die 1 eines rechts der jeweiligen Lochscheibe 9 angeordneten Blechpakets 4 und eines links der jeweiligen Lochscheibe 9 angeordneten Blechpakets 4. Um nun eine stabile Verbindung zwischen den einzelnen Blechpaketen 4 trotz in Umfangsrichtung verdrehter Magnettaschen 6 der einzelnen Blechpakete 4 erreichen zu können, wird ein Zwischenraum zwischen den einzelnen Magnettaschen 6 und den darin angeordneten Magneten 7 mittels einer Vergussmasse 11, beispielsweise einem Epoxidharz, vergossen, wobei die Vergussmasse 11 beispielsweise an einer Stelle 12 (vgl. 1) in den Zwischenraum eingepresst wird, bis es an einer Stelle 13 auf einer gegenüberliegenden Seite des Rotors 1 wieder austritt. Die einzelnen Öffnungen 10 stellen somit Durchgangskanäle für die Vergussmasse 11 dar.
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Die Lochscheibe 9 (vgl. 2) kann darüber hinaus aus einzelnen Blechscheiben 14 zusammengesetzt sein, die vorzugsweise aus demselben Material, beispielsweise einem Elektroblech, ausgebildet sind, wie die Blechpakete 4. Eine Dicke d der jeweiligen Blechscheiben 14 kann dabei beispielsweise 0,2 mm betragen.
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Durch zumindest eine der Öffnungen 10 kann darüber hinaus ein Steg 15 verlaufen, der die jeweilige Öffnung 10 entweder vollständig quert, (vgl. 4) und dabei gegenüberliegende Seite der Öffnung 10 miteinander verbindet, oder lediglich in der Art eines Kragarms 16 (vgl. 2) in die Öffnung 10 hineingreift. Ein derartiger Steg 15 bzw. Kragarm 16 stellt dabei eine Axialfixierung für in zwei axial benachbarten Magnettaschen 6 angeordnete Magnete 7 dar.
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Zumindest einer der Magnete 7 kann dabei formschlüssig in einer zugehörigen Magnettasche 6 eingeschoben werden, wodurch der mit Vergussmasse 11 auszufüllende Zwischenraum reduziert und dadurch eine Drehmomentdichte bzw. Leistungsdichte des Elektromotors 2 gesteigert werden kann.
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Alles in allem kann mit den vorgesehenen Lochscheiben 9 eine zuverlässige Fixierung einzelner Blechpakete 4 aneinander gewährleistet werden.
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Betrachtet man nochmals die 3, so kann man an dieser erkennen, wie bei einem Vergießen der Zwischenräume die Vergussmasse 11 zunächst durch eine erste Magnettasche 6a über die Öffnung 10 in der Lochscheibe 9 in eine zweite Magnettasche 6b strömt und dadurch die jeweils benachbart zu der Lochscheibe 9 angeordnete Blechpakete 4 an der Lochscheibe 9 fixiert. Die Blechpakete 4 sind dabei der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017214309 A1 [0002]
