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Die Erfindung betrifft ein sogenanntes Wicklungsbauteil wie einen Stator oder einen Rotor eines elektromechanischen Energiewandlers beziehungsweise ein Herstellverfahren für ein solches Bauteil. Aus der
DE 10 2014 222 608 A1 ist ein Rotor oder Stator mit gestecktem flachem Wickelkopf bekannt, wobei wenigstens Abschnitte aus dem Wickelkopf eines solchen Rotors oder Stators in eine Vergussmasse eingebettet sein können.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand einer elektrischen Kraftfahrzeugantriebsmaschine erläutert, dies ist nicht als eine Einschränkung der Erfindung auf eine solche Anwendung der Erfindung zu verstehen. Die elektrisch leitende Wicklung eines Wicklungsbauteils besteht aus einem oder mehreren gewundenen elektrischen Leitern, insbesondere um die Wicklung mechanisch zu stabilisieren und/oder diese elektrisch zu isolieren ist es bekannt, eine solche Wicklung in sogenannte Vergussmasse, welche als einen Bestandteil einen Kunststoff aufweist oder aus diesem Kunststoff besteht wenigstens abschnittsweise einzubetten. Regelmäßig wird bei einem Rotor die Wicklung auf ein Rotorblechpaket aufgebracht, genauer gesagt wird die Wicklung um einen Pol herum aufgebracht. Dieses Rotorblechpaket wird auf einer Rotorwelle aufgebracht und ist mit dieser starr verbunden, vereinfacht kann daher davon gesprochen werden, dass die Wicklung auf einer Rotorwelle aufgebracht ist und dann die Vergussmasse in flüssiger oder pastöser Form wenigstens abschnittsweise auf die Wicklung aufgetragen wird. Bei solchen Verfahren ist es ein allgemeines Problem, dass mehr als die benötigte Menge an Vergussmasse aufgetragen wird oder dass die Vergussmasse unvollständig aufgebracht wird.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung ein Herstellverfahren anzugeben, mittels welchem auf effiziente Art eine Vergussmasse auf ein Wicklungsbauteil aufgebracht wird sowie ein mit einem solchen Verfahren hergestelltes Bauteil anzugeben, diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem ersten Patentanspruch gelöst, beziehungsweise durch eine mit einem solchen Verfahren hergestelltes Wicklungsbauteil.
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Im Sinn der Erfindung ist unter einem Wicklungsbauteil ein Bauteil beziehungsweise eine Baugruppe aus mehreren Einzelteilen für eine elektrische Antriebsmaschine zu verstehen, wobei dieses Wicklungsbauteil wenigstens eine sogenannte Antriebsmaschinenwicklung, also eine elektrisch leitfähige Wicklung, insbesondere mit einer Vielzahl von Windungen, aufweist, vorzugsweise können mehrere solche Wicklungen vorgesehen sein, besonders bevorzugt weist das Wicklungsbauteil eine einzige solche Antriebsmaschinenwicklung auf. Das Wicklungsbauteil weist wenigstens einen Wicklungsbauteilgrundkörper auf. Der Wicklungsbauteilgrundkörper weist eine Grundkörperlängsachse auf, entlang sich dieser in einer Grundkörperlängsrichtung erstreckt. Soweit der Wicklungsbauteilgrundkörper als Bauteil eines Rotors beziehungsweise einer Rotorbaugruppe einer elektrischen Antriebsmaschine ausgebildet ist, so fällt diese Grundkörperlängsachse mit der planmäßigen Rotationsachse dieser Rotorbaugruppe im Betrieb der elektrischen Antriebsmaschine zusammen und, soweit das Wicklungsbauteil als Stator beziehungsweise als eine Statorbaugruppe einer elektrischen Antriebsmaschine ausgebildet ist, so fällt diese Grundkörperlängsachse mit der planmäßigen Rotationsachse eines Rotors zusammen, welcher in diesem Stator drehbar gelagert ist.
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Das Herstellverfahren weist dabei wenigstens folgende Schritte auf:
- - Aufbringen einer solchen elektrisch leitfähigen Antriebsmaschinenwicklung auf den Wicklungsbauteilgrundkörper,
- - Überführen einer Vergussmassenformeinrichtung aus einer geöffneten in eine geschlossene Position, wobei dazu wenigstens zwei Vergussmassenformteile, vorzugsweise parallel zur Grundkörperlängsrichtung bewegt werden, so dass die Antriebsmaschinenwicklung wenigstens abschnittsweise in einem Vergussmassenzwischenraum aufgenommen ist, welcher sich zwischen der Vergussmassenformeinrichtung und dem Wicklungsbauteilgrundkörper ausbildet,
- - Einbringen einer Vergussmasse in diesen Vergussmassenzwischenraum,
- - vorzugsweise wenigstens teilweise oder vollständig Aushärten der Vergussmasse,
- - Überführen der Vergussmassenformeinrichtung aus der geschlossenen Position in die geöffnete Position.
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Im Sinn der Erfindung ist unter dem teilweise oder vollständig aushärten der Vergussmasse zu verstehen, dass diese wenigstens in einem dem Wicklungsbauteilgrundkörper abgewandten Bereich in einen Festkörper oder wenigstens Festkörper ähnlichen Zustand überführt wird. Ein solches Aushärten kann je nach zum Einsatz kommender Vergussmasse mit einem dafür geeigneten Verfahren erreicht werden, insbesondere durch Abkühlen der Vergussmasse oder durch Abwarten einer Verfestigungszeit.
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Im Sinn der Erfindung ist unter einer Antriebsmaschinenwicklung eine elektrisch leitfähige Wicklung aus einem einzigen oder mehreren elektrischen Leitern zu verstehen, wobei die Antriebsmaschinenwicklung wenigstens um einen Teilbereich des Wicklungsbauteils gewickelt sind oder diesen umgibt. In der Antriebsmaschinenwicklung fließt wenigsten im planmäßigen Betrieb dieser, zumindest zeitweise ein elektrischer Strom, welcher insbesondere zum Erzeugen eines Drehmoments beiträgt, beziehungsweise dieses maßgeblich hervorruft. Vorzugsweise ist die Antriebsmaschinenwicklung als eine Kupferwicklung ausgebildet und diese weist als einen Bestandteil Kupfer auf oder besteht aus Kupfer. Aufgrund von Beschleunigungen, wie der Drehbewegung eines Rotors oder Erschütterungen, welche insbesondere von außen auf die elektrische Antriebsmaschine einwirken ist es bevorzugt die Antriebsmaschinenwicklung mit einer Vergussmasse zu umgeben und so gegenüber unplanmäßigen Bewegungen zu sichern. Unter einer Vergussmasse ist im Sinn der Erfindung eine elektrisch isolierende Masse zu verstehen, welche währen des Aufbringens auf die Antriebsmaschinenwicklungen eine flüssige oder pastöse Konsistenz aufweist und dann für den regulären Betrieb der elektrischen Antriebsmaschine aushärtet, so dass die Vergussmasse im planmäßigen Betrieb der elektrischen Antriebsmaschine eine feste Konsistenz aufweist.
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Im Sinn der Erfindung ist unter einer Vergussmassenformeinrichtung eine Einrichtung mit wenigstens zwei Vergussmassenformteilen zu verstehen, wobei die Vergussmassenformeinrichtung wenigstens eine geöffnete und eine geschlossene Position aufweist, Im geöffneten Zustand ist der Wicklungsbauteilgrundkörper von der Vergussmassenformeinrichtung freigegeben und im geschlossenen Zustand befinden sich die wenigstens zwei Vergussmassenformteile in einer geometrischen Position, so dass zwischen der Vergussmassenformeinrichtung und dem Wicklungsbauteilgrundkörper ein Vergussmassenzwischenraum gebildet ist, in welchem die Antriebsmaschinenwicklung wenigstens abschnittsweise oder vorzugsweise vollständig angeordnet beziehungsweise aufgenommen ist. Zum Überführen aus dem geöffneten in den geschlossenen Zustand der Vergussmassenformeinrichtung werden diese wenigstens zwei Vergussmassenformteile, parallel zur Grundkörperlängsrichtung bewegt. Der geöffnete Zustand der Vergussmassenformeinrichtung muss dabei keine Endposition der wenigstens zwei Vergussmassenformteile darstellen, diese können insbesondere in eine beliebige Endposition bewegbar sein, welche von dieser geöffneten Position abweicht, wobei die wenigstens zwei Vergussmassenformteile bei der Bewegung in deren Endposition auch in andere als die angegebenen Bewegungsrichtung (Grundkörperlängsrichtung) bewegt werden können. Vorzugsweise begrenzt die Vergussmassenformeinrichtung, insbesondere die wenigstens zwei Vergussmassenformteile, zusammen mit dem Wicklungsbauteilgrundkörper und der Antriebsmaschinenwicklung den Vergussmassenzwischenraum, insbesondere mit Ausnahme von Öffnungen, welche für das Einbringen der Vergussmasse in den Vergussmassenzwischenraum notwendig sind, insbesondere Anguss- beziehungsweise Entlüftungsöffnungen.
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Nachdem die Vergussmassenformeinrichtung ihre geschlossene Position erreicht hat, wird der Vergussmassenzwischenraum mit der flüssigen oder pastösen Vergussmasse befüllt, so dass diese Vergussmasse den Vergussmassenzwischenraum ausfüllt und dabei die Antriebsmaschinenwicklung umschließt. Soweit die Vergussmasse in diesem Vergussmassenzwischenraum wenigstens teilweise oder vollständig verfestigt ist, wird die Vergussmassenformeinrichtung und insbesondere die wenigstens zwei Vergussmassenformteile aus der geschlossenen in die geöffnete Position gebracht. Zum Überführen der Vergussmassenformeinrichtung in die geöffnete Position werden die wenigstens zwei Vergussmassenformteile in entgegengesetzter Richtung wie beim Überführen von der geöffneten in die geschlossene Position parallel zur Grundkörperlängsrichtung bewegt. Ist das Wicklungsbauteil nach dem Einbringen der Vergussmasse in den Vergussmassenzwischenraum aus der Vergussmassenformeinrichtung entformt, so umgibt diese Vergussmasse die Antriebsmaschinenwicklung stoffschlüssig und hält diese damit am Wicklungsbauteilgrundkörper. Insbesondere mit einem Herstellverfahren der erläuterten Art ist eine Möglichkeit eröffnet mit einer einfach aufgebauten Vergussmassenformeinrichtung eine haltbare Vergussmasse aufzubringen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Herstellverfahrens weist wenigstens eines dieser Vergussmassenformteile eine Formteildichtfläche auf, vorzugsweise weisen wenigstens diese wenigstens zwei Vergussmassenformteile und bevorzugt alle Vergussmassenformteile eine solche Formteildichtfläche auf. Weiter weist der Wicklungsbauteilgrundkörper eine Grundkörperdichtfläche auf. Vorzugsweise sind diese Formteildichtfläche und diese Grundkörperdichtfläche dazu eingerichtet, eine fluiddichte Verbindung in dem Bereich zwischen der Grundkörperdichtfläche und der Formteildichtfläche auszubilden, insbesondere der Gestalt, dass zwischen diesen Flächen keine Vergussmasse aus dem Vergussmassenzwischen entweichen kann. Vorzugsweise führt das Bewegen wenigstens dieses einen Vergussmassenformteils, welches diese Formteildichtfläche aufweist, parallel zur Grundkörperlängsachse in die geschlossene Position der Vergussmassenformeinrichtung dazu, dass sich diese beiden Dichtflächen (Formteildichtfläche und Grundkörperdichtfläche) sich kontaktieren und so eine fluiddichte Kontaktierung ausbilden. Insbesondere mittels einer solchen Ausgestaltung ist es ermöglicht, dass durch eine „einfache“ Bewegung eine fluiddichte Kontaktierung zwischen dem Vergussmassenformteil und dem Wicklungsbauteilgrundkörper hergestellt ist und so wird ein besonders effizientes Herstellverfahren ermöglicht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist wenigstens eines der Vergussmassenformteile eine Entformungsschräge auf, wobei bei einer solchen Entformungsschräge die Formteildichtfläche in Grundkörperlängsrichtung von der geschlossenen hin zur geöffneten Position eine Steigung von vorzugsweise mehr als 0,5°, bevorzugt von mehr als 1° und besonders bevorzugt von 1,5° aufweist und weiter vorzugsweise ist diese Steigung kleiner als 5°, bevorzugt kleiner als 3° und besonders bevorzugt kleiner als 2°. Bildlich gesprochen fällt die Formteildichtfläche hin zu einer Trennfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Vergussmassenformteil ab, weiter vorzugsweise ist eine Entformungsschräge mit einem Öffnungswinkel aus dem vorgenannten Bereich vorgeschlagen, wobei sich so einen Entformungsschräge aus dem genannten Öffnungswinkelbereich in Richtung der Trennebene der beiden Vergussmassenformteile darstellen lässt. Weiter vorzugsweise weist wenigstens eine gedachte Gerade auf der Formteildichtfläche wenigstens eine Steigung in genannten Bereich auf, weiter vorzugsweise ist die Formteildichtfläche wenigstens im Wesentlichen als eine ebene Fläche ausgebildet. Insbesondere eine solche Ausgestaltung der Erfindung erlaubt ein einfaches Überführen der Vergussmassenformeinrichtung aus dem geschlossenen in den geöffneten Zustand und vorzugsweise auch umgekehrt und damit ist eine hohe Fertigungsgüte mit dem vorgeschlagenen Herstellverfahren erreichbar.
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Weiter ist neben dem Herstellverfahren auch ein Bauteil vorgeschlagen, welches mit diesem Herstellverfahren hergestellt wird. Ein solches Bauteil beziehungsweise eine solche Baugruppe mit einer von einer Vergussmasse wenigstens teilweise umgegebenen Antriebsmaschinenwicklung, angeordnet auf einem Wicklungsbauteilgrundkörper, ist als Stator- beziehungsweise Rotorbaugruppe einer elektrischen Antriebsmaschine, vorzugsweise einer elektrischen Drehstromantriebsmaschine und besonders bevorzugt einer sogenannte stromerregten synchron Antriebsmaschine ausgebildet, wobei bei einer solchen stromerregten synchron Antriebsmaschine die Rotorbaugruppe mittels des vorgeschlagenen Herstellungsverfahrens hergestellt ist. Weiter vorzugsweise weist die derart hergestellte elektrische Antriebsmaschine eine Vielzahl solcher elektrischer Antriebsmaschinenwicklungen auf, welche alle mit dem vorgeschlagenen Herstellverfahren mit der Vergussmasse versehen werden. Insbesondere eine derart hergestellte Antriebsmaschine weist eine gleichmäßig aufgebrachte Vergussmasse und damit eine hohe Betriebssicherheit auf.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Wicklungsbauteil als Rotor beziehungsweise als Rotorbaugruppe eines elektromechanischen Energiewandlers, vorzugsweise einer stromerregten Synchronmaschine oder Synchronantriebsmaschine (also als sogenannter SSM-Rotor), ausgebildet. Weiter weist diese Rotorbaugruppe einen Wicklungsbauteilgrundkörper auf. Weiter weist dieser Wicklungsbauteilgrundkörper wenigstens zwei solche Grundkörperdichtflächen auf, von welchen eine als innere und eine als äußere Grundkörperdichtfläche ausgebildet ist. Die äußere Grundkörperdichtfläche ist, bezogen auf eine radiale Richtung orthogonal zur Grundkörperlängsrichtung, beabstandet und damit radial außerhalb der inneren Grundkörperdichtfläche angeordnet. Weiter vorzugsweise ist die äußere Grundkörperdichtfläche in dieser radialen Richtung gegenüberliegend zu der inneren Grundkörperdichtfläche angeordnet. Vorzugsweise sind die innere und die äußere Grundkörperfläche, wenigstens im Wesentlichen, parallel zu einander angeordnet.
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In diesem Sinn ist unter „wenigstens im Wesentlichen parallel“ wenigstens die Schrägung beziehungsweise Neigung der Entformungsschräge der Formteildichtfläche zu verstehen, beziehungsweise eine Neigung einer Fläche, welche den Winkelbereich für die Entformungsschräge nicht übersteigt. Weiter vorzugsweise ist die innere und die äußere Grundkörperdichtfläche während der Herstellung dieser zum Kontaktieren jeweils einer Formteildichtfläche eingerichtet, wobei darunter auch das Kontaktieren mittels einer vorzugsweise elastischen Dichtung auf der Formteildichtfläche zu verstehen ist.
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Bildlich gesprochen ist die äußere Grundkörperdichtfläche gegenüber der innere Grundkörperdichtfläche, bezogen auf die planmäßige Rotationsachse der Rotorbaugruppe nach radial außen versetzt angeordnet und diese beiden Grundkörperdichtflächen sind während der Herstellung der Rotorbaugruppe zum fluiddichten Kontaktieren der Vergussmassenformeinrichtung, vorzugsweise wenigstens eines Vergussmassenformteiles, ausgebildet.
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Weiter vorzugsweise weist eine solche Rotorbaugruppe eine Vielzahl von Antriebsmaschinenwicklungen auf, bevorzugt eine einzige Antriebsmaschinenwicklung mit einer Vielzahl von Windungen, wobei diese mehreren Wicklungen beziehungsweise mehrere Abschnitte dieser einzigen Antriebsmaschinenwicklung über den Umfang des Wicklungsbauteilgrundkörpers verteilt angeordnet sind, und diese Bereiche der Antriebsmaschinenwicklung oder diese Antriebsmaschinenwicklungen wenigstens im Wesentlichen gleich ausgebildet sind. Insbesondere eine derart aufgebaute Rotorbaugruppe weist eine hohe Betriebssicherheit auf und weiter ist diese einfach herzustellen, insbesondere mit dem vorgeschlagenen Herstellverfahren.
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Nachfolgend sind einzelne Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert, dabei sind auch andere als die dargestellten Kombinationen von Merkmalen grundsätzlich möglich, dabei zeigt:
- 1: eine perspektivische Ansicht eines als Rotorbaugruppe ausgebildeten Wicklungsbauteil, hergestellt nach dem vorgeschlagenen Herstellverfahren,
- 2: eine perspektivische Detailansicht eines einzelnen Pols des Wicklungsbauteilgrundkörpers,
- 3: eine perspektivische Ansicht eines der Vergussmassenformteile,
- 4: eine perspektivische Schnittansicht einer Antriebsmaschinenwicklung im vergossenen Zustand,
- 5: eine perspektivische Ansicht der Rotorbaugruppe mit daran angeordneter Vergussmassenformeinrichtung,
- 6: eine perspektivische Ansicht von zwei Vergussmassenformteilen in ihrer geschlossenen Position,
- 7: eine perspektivische Ansicht sämtlicher Antriebsmaschinenwicklungen im vergossenen Zustand, ohne den Wicklungsbauteilgrundkörper auf welchem diese angeordnet sind,
- 8 eine perspektivische Ansicht einer einzelnen Antriebsmaschinenwicklung im vergossenen Zustand.
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In 1 ist ein Wicklungsbauteil 1, welches als Rotorbaugruppe oder kurz als Rotor, einer elektrischen stromerregten synchron Antriebsmaschine, sogenannter SSM (Stromerregter-Synchron-Motor) dargestellt. Der Rotor ist dabei im planmäßigen Betrieb der elektrischen Antriebsmaschine um die Rotorachse 2 rotierbar in einem Stator, beziehungsweise einem Antriebsmaschinengehäuse (nicht dargestellt) drehbar gelagert.
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Die elektrische Antriebsmaschinenwicklung jedes einzelnen der Pole 3a bis 3f ist von Vergussmasse umgeben, insbesondere ist damit exemplarisch am Pol 3c die umgossene Antriebsmaschinenwicklung eines des Pols ausgebildet und die Antriebsmaschinenwicklungen werden so sicher am Wicklungsbauteil 1 fixiert und nach außen zusätzlich elektrisch isoliert. Durch den Anguss 4 am Pol 3c ist erkennbar, dass das Wicklungsbauteil 1 nachdem vorgeschlagenen Fertigungsverfahren hergestellt ist.
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In 2 ist eine perspektivische Detailansicht eines der Pole 3a bis 3f, vorliegend des Pols 3c, wobei diese wenigstens im Wesentlichen baugleich ausgeführt sind, dargestellt. Die Darstellung zeigt den Pol 3c ohne die elektrische Antriebsmaschinenwicklung. In dieser Ansicht ist somit die Gestaltung des Wicklungsbauteils im Bereich eins der Pole gut erkennbar, insbesondere der Grundkörperdichtflächen 6 und 7, welche bei der Herstellung der Rotorbaugruppe durch jeweils eine der Formteildichtflächen 9 und 10 kontaktiert werden, wobei die innere Grundkörperdichtfläche 6 durch die innere Formteildichtfläche 9 kontaktiert wird und die äußere Grundkörperdichtfläche 7 durch die äußere Formteildichtfläche 10, welche während der Herstellung bei der Kontaktierung eine fluiddichte Kontaktierung ausbilden, so dass Vergussmasse, welche über den Vergussmassenangusskanal 11 in den Vergussmassenzwischenraum eingebracht wird, in diesem Zwischenraum gehalten wird, bis sich die Vergussmasse verfestigt hat. Das in 3 perspektivisch dargestellte erste Vergussmassenformteil 12 ist entlang der Bewegungsrichtung 13, welche parallel zur Rotorachse 2 gerichtet ist, bewegbar und so ist die Vergussmassenformeinrichtung von deren geöffneter in deren geschlossene Position und umgekehrt überführbar. Das erste Vergussmassenformteil 12 kontaktiert mit seiner Vergussmassenformteilstirnfläche 14 in der geschlossenen Position der Vergussmassenformeinrichtung das zweite Vergussmassenformteil (nicht dargestellt in 3).
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In 4 ist eine mit Vergussmasse umgossene Antriebsmaschinenwicklung 5 in einem Teilschnitt dargestellt, dabei weist diese umgossene Antriebsmaschinenwicklung 5 den elektrischen Leiter 5a auf, sowie die diese elektrischen Leiter 5a umgebende Vergussmasse 5b. Die umgebende Vergussmasse 5b führt einerseits zu einer mechanischen Sicherung des elektrischen Leiter 5a und andererseits zu einer elektrischen Isolierung im vergossenen Zustand. Der elektrische Leiter 5a ist aufgrund seiner Vielzahl von Windungen um einen Pol der elektrischen Antriebsmaschine als eine Vielzahl von Querschnittsflächen in der Schnittdarstellung von 4 gezeigt.
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In 5 ist eine perspektivische Ansicht des Wicklungsbauteils 1 dargestellt, dabei sind an den einzelnen Polen 3a bis 3f jeweils die ersten und zweiten Vergussmassenformteile angeordnet, wobei lediglich auf das erste 10 und zweite 15 Vergussmassenformteil am Pol 3c näher eingegangen wird, da die Erläuterungen für die anderen Vergussmassenformteile entsprechend gelten. Die beiden Vergussmassenformteile 10, 15 sind in der Bewegungsrichtung 13 bewegbar und so kann die Vergussmassenformeinrichtung aus ihrer geschlossenen in ihre geöffnete Position oder umgekehrt überführt werden. In der geschlossenen Position der Vergussmassenformeinrichtung, so wie diese dargestellt ist, wird in den Vergussmassenzwischenraum, in welchem die Antriebsmaschinenwicklung zwischen dem Wicklungsbauteilgrundkörper 1 und den beiden Vergussmassenformteilen 12, 15 aufgenommen ist, über die Vergussmassenangusskanäle 11 Vergussmasse eingebracht. Die Bewegungsrichtung 13 der Vergussmassenformteile 12, 15 ist dabei parallel zur Rotationsachse 2. Zum Überführen in den geschlossenen Zustand der Vergussmassenformeinrichtung werden die Vergussmassenformteile 12, 15 aufeinander zu bewegt, zum Überführen in den geöffneten Zustand werden diese gegenläufig, also voneinander wegbewegt.
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In 6 ist eine perspektivische Ansicht des ersten 12 und zweiten 15 Vergussmassenformteils mit deren Bewegungsrichtung 13 dargestellt. In der geschlossenen Position der Vergussmassenformeinrichtung kontaktieren sich die Vergussmassenformteile 12, 15 entlang der Trennebene 16. Das ersten Vergussmassenformteil 12 weist die äußere Formteildichtfläche 10 auf, welche zum Kontaktieren der äußeren Grundkörperdichtfläche 7 eingerichtet ist. Die äußere Grundkörperdichtfläche 7 des zweiten Vergussmassenformteils 15 kontaktiert ebenso die äußere Grundkörperdichtfläche in der geschlossenen Position der Vergussmassenformeinrichtung. Durch die Vergussmassenangusskanäle 11 gelangt während der Herstellung Vergussmasse in den Vergussmassenzwischenraum.
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In 7 ist eine perspektivische Ansicht der umgossenen Antriebsmaschinenwicklungen ohne den Wicklungsbauteilgrundkörper dargestellt, dabei sind die Vergussmassenformteile bereits entfernt und es sind die umgossene Antriebsmaschinenwicklung 5 für sämtliche Pole der Antriebsmaschine erkennbar, sowie deren räumliche Anordnung um die Rotationsachse 2 herum, wobei nur die Details für die umgossene Antriebsmaschinenwicklung 5 für den Pol 3c erläutert sind. Durch den Vergussmassenangusskanal im Vergussmassenformteil bildet sich das Angussstück 4 an der umgossenen Antriebsmaschinenwicklung 5. In 8 ist eine Detailansicht einer einzelne umgossenen Antriebsmaschinenwicklung 5 mit dem Angussstück 4 gezeigt. Weiter ist die Pollücke 17 erkennbar, welche sich in Längsrichtung also parallel zur Rotationsachse 2 zwischen zwei benachbarten Polen (hier dem Pol 3b und 3c) ausbildet und in dieser Pollücke kann sich eine kühlende Luftverwirbelung im planmäßigen Betrieb der elektrischen Antriebsmaschine ausbilden. Weiter vorzugweise ist die dargestellte Pollücke 17 zwischen sämtlichen benachbarten Polen ausgebildet oder anders gewendet ist der Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Polen im Wesentlichen nicht mit Vergussmassen befüllt, so dass weniger Vergussmassen Anwendung findet und sich funktionale Vorteile ergeben gegenüber einer vollumgossenen Rotorbaugruppe, also einer Rotorbaugruppe, bei welcher auch die Pollücken mit Vergussmasse befüllt sind.
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Mit anderen Worten ausgedrückt weist, das erläutert Konzept zur Herstellung eines Wicklungsbauteils einen Verguss-Prozess für eine Antriebsmaschinenwicklung, vorzugsweise eine oder mehrere Kupferwicklungen /-spulen vorzugsweise eines SSM-Rotors, auf. Nach dem Bewickeln des Wicklungsbauteilgrundkörpers mit den Antriebsmaschinenwicklungen oder mit der Antriebsmaschinenwicklung werden zweiteilige schalenförmige, Vergusswerkzeuge, die sogenannte Vergussmassenformteile, jeweils von den Stirnseiten, also in der Bewegungsrichtung 13 parallel zur Rotationsachse, um die elektrische Antriebsmaschinenwicklung des jeweiligen Pols axial aufgeschoben.
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Die Abdichtung dieser Vergusswerkzeuge zu den einzelnen Rotor-Komponenten, insbesondere zum Wicklungsbauteilgrundkörper, und zueinander erfolgt über Funktions- beziehungsweise Dichtflächen, insbesondere die sogenannten Formteil- und Grundkörperdichtflächen. Vorzugsweise können zusätzlich, vorzugsweise gummi-elastische Dichtelemente, bevorzugt angespritzte Dichtungen an diesen Vergusswerkzeugen, die Dichtwirkung beim Verguss-Prozess verbessert und weiter vorzugsweise gewisse Fertigungs- und Montagetoleranzen der Bauteile des Wicklungsbauteilgrundkörpers, insbesondere der Rotorbaugruppe, ausgeglichen werden. Insbesondere ist die Vergussmassenformeinrichtung so ausgestaltet, dass die Anbindung und Abdichtung vorzugsweise mehrerer und bevorzugt aller Pole in einem Werkzeug dargestellt werden. Insbesondere durch eine solche Ausgestaltung können die Anzahl der benötigten Vergusswerkzeuge von hier zwölf Werkzeugen (zwei Vergussmaschenformteile je Pole und sechs Pole) auf zwei Werkzeuge, wobei eines dieser Werkzeuge sämtliche erste Vergussmassenformteile umfasst und das zweite Werkzeugsämtliche zweite Vergussmassenformteile, reduziert werden.
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Unabhängig von der Anzahl der Werkzeuge kann der Verguss-Prozess für alle Pole in einem Prozessschritt gleichzeitig erfolgen, insbesondere dann, wenn sämtliche Vergussmassenformteile in eine Position gebracht sind, so dass die elektrischen Antriebsmaschinenwicklungen oder die Antriebsmaschinenwicklung von diesen umschlossen sind.
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Nach dem Verguss-Prozess, also nachdem die Vergussmasse durch die Vergussmassenkanäle eingebracht und verfestigt ist, können die Vergusswerkzeuge axial, also parallel zur Rotorachse 2, entfernt werden. Dabei ist es vorgeschlagen, dass die Vergussmassenformteile Auszugsschrägen, diese können auch als Entformungsschrägen aufgefasst werden, aufweisen, welche vorzugsweise eine Schräge von etwa 1,5° aufweisen und weiter vorzugsweise weisen diese eine V- oder konusförmige Innenkontur entlang ihrer axialen Richtung auf.
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Ein Vorteil des vorgeschlagenen Herstellverfahrens und eines damit hergestellten Bauteils ist, dass dieses nur ein geringes Volumen an Vergussmasse aufweist und ein solches Bauteil damit leichter und zusätzlich kostengünstiger ist als ein Bauteil, welches nicht mit einem solchen Herstellverfahren hergestellt ist. Weiter entsteht mit dem vorgeschlagenen Herstellverfahren eine offene Gestaltung des Wicklungsbauteils, insbesondere der Rotorbaugruppe, weil nicht sämtliche Zwischenräume, insbesondere zwischen zwei benachbarten Polen, mit Vergussmassen befüllt werden, damit ist insbesondere eine bessere Kühlung für die elektrischen Antriebsmaschinenwicklungen erreichbar, da sich Luftverwirbelungen sowohl axial entlang sogenannter Pollücken zwischen zwei benachbarten Polen, als auch stirnseitig, also dort wo das Angussstück 4 entsteht, ermöglicht sind.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- Wicklungsbauteil
- 2
- Rotorachse / Grundkörperlängsachse
- 3a-3f
- Pole des Wicklungsbauteils
- 4
- Angussstück
- 5
- umgossene Antriebsmaschinenwicklung eines der Pole
- 5a
- elektrischer Leiter
- 5b
- umgebende Vergussmasse
- 6
- Innere Grundkörperdichtfläche
- 7
- Äußere Grundkörperdichtfläche
- 8
- Radiale Richtung (orthogonal zu 2)
- 9
- Innere Formteildichtfläche
- 10
- Äußere Formteildichtfläche
- 11
- Vergussmassenkanal
- 12
- Erstes Vergussmassenformteil
- 13
- Bewegungsrichtung der Vergussmassenformteile parallel zu 2
- 14
- Vergussmassenformteilstirnfläche
- 15
- Zweites Vergussmassenformteil
- 16
- Trennebene zwischen ersten und zweiten Vergussmassenformteil
- 17
- Pollücke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014222608 A1 [0001]
