DE102021214564A1 - Rotor of an electrical machine - Google Patents
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Abstract
Rotor (1) einer elektrischen Maschine mit einem Rotorkörper (3), der mehrere Rotorpole (4) aufweist, wobei in zumindest einem der Rotorpole (4) eine Magnetlage (7) von mehreren Magneten (8) ausgebildet ist, wobei der jeweilige Rotorpol (4) durch die Magnetlage (7) in radialer Richtung gesehen in ein Polinnensegment (10) und ein Polaußensegment (11) unterteilt ist, wobei in dem jeweiligen Rotorpol (4) zwischen dem Polaußensegment (11) und dem Polinnensegment (10) zumindest eine Magnettasche (12) zur Aufnahme der Magnete (8) der Magnetlage (7) gebildet ist, wobei der Rotorkörper (3) von einer Rotorhülse (13) umschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass- die Rotorhülse (13) eine um den Rotorkörper (3) gewickelte Faserwicklung (14) umfasst,- der Rotorkörper (3) radial innerhalb der Magnetlagen (7) kanalförmige Verteilerpfade (16) aufweist, die jeweils in eine der Magnettaschen (12) münden,- die Magnettaschen (12) zum Außenumfang des Rotorkörpers (3) hin jeweils offen ausgebildet sind,- die Faserwicklung (14) in einem ausgehärteten Matrixmaterial (15) eingebettet ist, das im flüssigen Zustand über die Verteilerpfade (16) und die Magnettaschen (12) an den Außenumfang des Rotorkörpers (3) geleitet ist zur Bildung eines Faserverbunds aus Faserwicklung (14) und ausgehärtetem Matrixmaterial (15) und das zusätzlich der Befestigung der in den Magnettaschen (12) angeordneten Magnete (8) dient.Rotor (1) of an electrical machine with a rotor body (3) which has a plurality of rotor poles (4), a magnetic layer (7) of a plurality of magnets (8) being formed in at least one of the rotor poles (4), the respective rotor pole ( 4) is divided by the magnet layer (7) in a radial direction into an inner pole segment (10) and an outer pole segment (11), with at least one magnet pocket in the respective rotor pole (4) between the outer pole segment (11) and the inner pole segment (10). (12) for receiving the magnets (8) of the magnet layer (7), the rotor body (3) being surrounded by a rotor sleeve (13), characterized in that the rotor sleeve (13) has a ring around the rotor body (3) wound fiber winding (14), - the rotor body (3) has channel-shaped distribution paths (16) radially inside the magnet layers (7), which each open into one of the magnet pockets (12), - the magnet pockets (12) to the outer circumference of the rotor body (3 ) are each designed to be open,- the fiber winding (14) is embedded in a hardened matrix material (15) which, in the liquid state, is routed via the distribution paths (16) and the magnet pockets (12) to the outer circumference of the rotor body (3) for Formation of a fiber composite from fiber winding (14) and hardened matrix material (15) and which also serves to fasten the magnets (8) arranged in the magnet pockets (12).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Rotor einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Rotor einer elektrischen Maschine aus
Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention
Der erfindungsgemäße Rotor einer elektrischen Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Herstellung des Rotors vereinfacht wird und die Herstellungskosten des Rotors verringert werden. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem das Matrixmaterial der Rotorhülse zusätzlich zur Befestigung der Magnete des Rotors verwendet wird, so dass weniger Prozessschritte zur Herstellung des Rotors erforderlich sind. Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, dass
- - die Rotorhülse eine um den Rotorkörper gewickelte Faserwicklung umfasst,
- - der Rotorkörper radial innerhalb der Magnetlagen kanalförmige Verteilerpfade aufweist, die jeweils in eine der Magnettaschen münden,
- - die Magnettaschen zum Außenumfang des Rotorkörpers hin jeweils offen ausgebildet sind,
- - die Faserwicklung in einem ausgehärteten Matrixmaterial eingebettet ist, das im flüssigen Zustand über die Verteilerpfade und die Magnettaschen an den Außenumfang des Rotorkörpers geleitet ist zur Bildung eines Faserverbunds aus Faserwicklung und ausgehärtetem Matrixmaterial und das zusätzlich der Befestigung der in den Magnettaschen angeordneten Magnete dient.
- - the rotor sleeve comprises a fiber winding wound around the rotor body,
- - the rotor body has channel-shaped distribution paths radially inside the magnet layers, each of which opens into one of the magnet pockets,
- - the magnet pockets are open towards the outer circumference of the rotor body,
- - The fiber winding is embedded in a hardened matrix material, which is conducted in the liquid state via the distribution paths and the magnet pockets to the outer circumference of the rotor body to form a fiber composite of fiber winding and hardened matrix material and which also serves to attach the magnets arranged in the magnet pockets.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Rotors einer elektrischen Maschine möglich.Advantageous further developments and improvements of the rotor of an electrical machine specified in the main claim are possible as a result of the measures listed in the subclaims.
Besonders vorteilhaft ist, wenn das Matrixmaterial der Rotorhülse ein Klebstoff ist, der insbesondere thermisch aushärtbar ist. Auf diese Weise kann derselbe Klebstoff für das Fixieren der trocken auf den Rotorkörper aufgewickelten Faserwicklung und für das Fixieren der Magnete verwendet werden.It is particularly advantageous if the matrix material of the rotor sleeve is an adhesive that can be cured, in particular, thermally. In this way, the same adhesive can be used for fixing the filament winding dry wound on the rotor body and for fixing the magnets.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Faserwicklung der Rotorhülse eine Glasfaser- oder Carbonfaser-Wicklung ist. Auf diese Weise kann eine besonders hohe Drehzahlfestigkeit erreicht werden.It is also advantageous if the fiber winding of the rotor sleeve is a glass fiber or carbon fiber winding. In this way, a particularly high speed stability can be achieved.
Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn die Faserwicklung der Rotorhülse trocken auf den Rotorkörper aufgewickelt ist und nachträglich über die Magnettaschen mit Matrixmaterial benetzt ist zur Bildung des Faserverbunds. Auf diese Weise kann derselbe Klebstoff für das Fixieren der trocken auf den Rotorkörper aufgewickelten Faserwicklung und für das Fixieren der Magnete verwendet werden. Außerdem wird die Taktzeit bei der Herstellung des Rotors verkürzt, da trockene Fasern schneller gewickelt werden können als mit Matrixmaterial benetzte nasse Fasern.It is also advantageous if the fiber winding of the rotor sleeve is wound up dry onto the rotor body and is subsequently wetted with matrix material via the magnet pockets to form the fiber composite. In this way, the same adhesive can be used for fixing the filament winding dry wound on the rotor body and for fixing the magnets. In addition, the cycle time in the manufacture of the rotor is reduced, since dry fibers can be wound more quickly than wet fibers wet with matrix material.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn pro Rotorpol ein Verteilerpfad vorgesehen ist, da das Matrixmaterial auf diese Weise besonders gleichmäßig über den Umfang der Faserwicklung verteilt werden kann.It is very advantageous if one distribution path is provided for each rotor pole, since in this way the matrix material can be distributed particularly evenly over the circumference of the fiber winding.
Auch vorteilhaft ist, wenn der jeweilige Verteilerpfad einen axialen Kanalabschnitt zur axialen Verteilung im Blechpaket und einen radialen Kanalabschnitt zur Einleitung in die jeweilige Magnettasche aufweist. Auf diese Weise kann das Matrixmaterial besonders gleichmäßig über die axiale Länge des Rotors und von dort aus in radialer Richtung verteilt werden. Eine gewisse Leckage aus dem Verteilerpfad in Hohlräume des Blechpakets kann hierbei auftreten.It is also advantageous if the respective distribution path has an axial channel section for axial distribution in the laminated core and a radial channel section for introduction into the respective magnet pocket. In this way, the matrix material can be distributed particularly uniformly over the axial length of the rotor and from there in the radial direction. A certain amount of leakage from the distributor path into cavities in the laminated core can occur here.
Figurenlistecharacter list
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Rotor einer elektrischen Maschine, -
2 eine Schnittansicht des Rotors nach1 und -
3 eine Teilansicht des Rotors nach1 .
-
1 shows a rotor according to the invention of an electrical machine, -
2 a sectional view of the rotor1 and -
3 a partial view of the rotor1 .
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
Der Rotor 1 einer elektrischen Maschine hat einen um eine Rotorachse 2 drehbaren Rotorkörper 3, der mehrere Rotorpole 4 mit jeweils einer Polmitte 5 aufweist und beispielsweise als Rotorblechpaket umfassend eine Vielzahl von Blechlamellen 6 ausgebildet ist. In zumindest einem der Rotorpole 4 ist eine V-förmige, U-förmige oder bogenförmige Magnetlage 7 von mehreren Magneten 8, beispielsweise Permanentmagnete, ausgebildet. Der jeweilige Rotorpol 4 ist durch die Magnetlage 7 in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse 2 gesehen in ein Polinnensegment 10 und ein Polaußensegment 11 unterteilt. Die Polinnensegmente 10 aller Rotorpole 4 sind beispielsweise einstückig miteinander verbunden. In dem jeweiligen Rotorpol 4 ist zwischen dem jeweiligen Polaußensegment 11 und dem jeweiligen Polinnensegment 10 zumindest eine Magnettasche 12 zur Aufnahme der Magnete 8 der Magnetlage 7 gebildet. Der Rotorkörper 3 ist radial außen bezüglich der Rotorachse 2 von einer Rotorhülse 13 umschlossen.The rotor 1 of an electrical machine has a rotor body 3 which can be rotated about a
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass
- - die
Rotorhülse 13 eine um den Rotorkörper 3gewickelte Faserwicklung 14 umfasst, - - der Rotorkörper 3 radial innerhalb der
Magnetlagen 7 kanalförmige Verteilerpfade 16 aufweist, die jeweils in eine derMagnettaschen 12 münden (2 ), - - die
Magnettaschen 12 zum Außenumfang des Rotorkörpers 3 hin jeweils offen ausgebildet sind, - - die
Faserwicklung 14 in einemausgehärteten Matrixmaterial 15 eingebettet ist, das im flüssigen Zustand über die Verteilerpfade 16 und dieMagnettaschen 12 an den Außenumfang des Rotorkörpers 3 geleitet ist zur Bildung eines Faserverbunds ausFaserwicklung 14 undausgehärtetem Matrixmaterial 15 und das zusätzlich der Befestigung der in denMagnettaschen 12angeordneten Magnete 8 dient.
- - the
rotor sleeve 13 comprises a fiber winding 14 wound around the rotor body 3, - - The rotor body 3 has channel-shaped distribution paths 16 radially inside the
magnet layers 7, which each open into one of the magnet pockets 12 (2 ), - - the
magnet pockets 12 are designed to be open towards the outer circumference of the rotor body 3, - - The
fiber winding 14 is embedded in a hardenedmatrix material 15, which is conducted in the liquid state via the distribution paths 16 and themagnetic pockets 12 to the outer circumference of the rotor body 3 to form a fiber composite of fiber winding 14 and hardenedmatrix material 15 and which is also used to fasten the in themagnet pockets 12 arrangedmagnets 8 is used.
Das Matrixmaterial 15 der Rotorhülse 13 ist beispielsweise ein Klebstoff, der insbesondere thermisch aushärtbar ist. Die Faserwicklung 14 der Rotorhülse 13 ist beispielsweise eine Glasfaser- oder Carbonfaser-Wicklung. Die Faserwicklung 14 der Rotorhülse 13 ist erfindungsgemäß trocken auf den Rotorkörper 3 aufgewickelt und ist nachträglich über die Verteilerpfade 16 und die Magnettaschen 12 mit Matrixmaterial 15 benetzt zur Bildung des Faserverbunds.The
In dem jeweiligen Rotorpol 4 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel das jeweilige Polinnensegment 10 durch das Matrixmaterial 15 und die Rotorhülse 13 mit dem jeweiligen Polaußensegment 11 metallsteglos verbunden, so dass magnetische Streuflüsse vermieden sind. Alternativ könnten zur Verbindung vom jeweiligen Polinnensegment 10 mit dem jeweiligen Polaußensegment 11 aber auch Metallstege vorgesehen sein.In the respective rotor pole 4, according to the exemplary embodiment, the respective
Der jeweilige Verteilerpfad 16 kann einen axialen Kanalabschnitt 16.1 zur axialen Verteilung im Blechpaket des Rotorkörpers 3 und einen radialen Kanalabschnitt 16.2 zur Einleitung in die jeweilige Magnettasche 12 aufweisen.The respective distribution path 16 can have an axial channel section 16.1 for axial distribution in the laminated core of the rotor body 3 and a radial channel section 16.2 for introduction into the respective
Der jeweilige Verteilerpfad 16 vom jeweiligen Polinnensegment 10 mündet beispielsweise unmittelbar in die jeweilige Magnettasche 12.The respective distribution path 16 from the respective
Nach dem Einsetzen der Magnete 8 in die Magnettaschen 12 kann das Matrixmaterial 15 an den Stirnseiten des Rotorkörpers 3 über Einspritzstellen 19 jeweils in den axialen Kanalabschnitt 16.1 der Verteilerpfade 16 eingespritzt werden. Das Fördern des Matrixmaterials 15 durch die Verteilerpfade 16 über die Magnetaschen 12 zu der Faserwicklung 14 kann durch den Einspritzdruck und/oder durch Rotieren bzw. Schleudern des Rotors 1 erfolgen.After the
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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