DE102022130482A1

DE102022130482A1 - Verfahren zur Fixierung vergrabener Magnete in einem Rotor eines Elektromotors oder eines Generators

Info

Publication number: DE102022130482A1
Application number: DE102022130482.5A
Authority: DE
Inventors: Wilken Wößner; Jonas Nieschlag; Janna Ruhland; Jürgen FLEISCHER
Original assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Current assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 2022-11-17
Filing date: 2022-11-17
Publication date: 2024-05-23

Abstract

Verfahren zur Fixierung vergrabener Magnete (5) in einem Rotor (1) einer elektrischen Maschine, umfassend eine Bereitstellung mindestens einer Blechgruppe(26) mit einer Anzahl von Magnettaschen (4) um eine Rotationsachse (3) sowie einer Anzahl von unmagnetisierten Magneten, ein Einlegen jeweils mindestens eines der Magnete in jede Magnettasche, ein Einbringen eines Vergussmaterials mit aushärtbaren flüssigen Bestandteilen in die Magnettaschen um die Magnete, ein Aushärten des Vergussmaterials in den Magnettaschen, wobei die Magnete in den Magnettaschen fixiert werden, ein Auswuchten des Rotors nach dem Aushärten sowie eine Magnetisierung der Magnete nach dem Aushärten oder nach dem Auswuchten, wobei während des Aushärtens des Vergussmaterials eine Rotation des Rotors um die Rotationsachse erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fixierung vergrabener magnetischer Elemente, vorzugsweise Permanentmagnete in einem Rotor einer elektrischen Maschine, vorzugsweise schnelldrehender Motoren oder Generatoren für elektrische Fahrzeuge, Flugzeuge oder für sonstige Traktionsantriebe, insbesondere für mit hoher Drehzahl drehende Rotoren für Permanentmagneterregte Synchronmaschinen, gemäß dem ersten Patentanspruch.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Rotor einer elektrischen Maschine, der für die Durchführung des vorgenannten Verfahrens geeignet ist.
Eine elektrische Maschine, d.h. vorzugsweise ein Elektromotor oder ein Generator, umfasst als wesentliche Bauteile einen rotierenden Rotor und einen feststehenden Stator, die beide miteinander magnetisch wechselwirkende permanent- oder elektromagnetische Elemente aufweisen. Permanentmagnetische Elemente werden entweder vor dem Einbau in den Rotor vormagnetisiert oder nach dem Einbau z.B. durch ein angelegtes Magnetfeld nachträglich magnetisiert. Meist sind die magnetischen Elemente im Rotor als separate Komponenten angeordnet und jeweils dort fixiert. Der drehende Rotor ist dabei in einem Magnetfeld des Stators angeordnet.
Ein Rotor umfasst ein Rotorpaket mit mindestens einer Blechgruppe aus einer vorgebbaren Anzahl von aufeinanderliegenden weichmagnetischen Einzelblechen, die im Rotor orthogonal zu der Rotordrehachse angeordnet sind.
Die magnetischen Elemente in einem Rotor sind, sofern sie in den Rotor eingesetzt sind, üblicherweise in sog. Magnettaschen angeordnet (vergraben) und dort vorzugsweise mit einem Vergussmaterial fixiert. Eine vorgenannte Blechgruppe weist hierzu abseits der Rotordrehachse als Magnettaschen ausgestaltete Durchbrüche oder Kavitäten auf, die zu den eingesetzten magnetischen Elementen eine Spielpassung aufweisen und über den Umfang des Rotors verteilt in regelmäßigen Abständen zueinander angeordnet sind. Die zum Einsatz kommenden Vergussmaterialien müssen zur Vermeidung einer thermischen Belastung der magnetischen Elemente bei Temperaturen unterhalb der maximal zulässige Magnettemperatur (bspw. 150°C) aushärten. Die Vergussmassen bestehen daher bevorzugt aus Kunststoff, der sich gegenüber einem magnetischen Element durch seine geringere Dichteunter scheidet.
Dreht ein Rotor mit einer hohen Drehzahl, wirken auf die magnetischen Elemente und der diese umgebenden Vergussmasse in den Magnettaschen Fliehkräfte, die mit einer oftmals einhergehenden erhöhten Betriebstemperatur (z.B. durch die Abwärme des Stators, Wirbelstromverluste in Magneten und Blechgruppen) innerhalb der Magnettaschen zu Setzbewegungen der Magnete führt. Jedoch führen auch geringe Setzbewegungen von wenigen Zehntel Millimetern zu einer Änderung der Unwucht des Rotors, die eine Überschreitung der zulässigen Rotorunwucht zur Folge hat. Diese Unwucht erzeugt nicht nur eine erhöhte Geräuschentwicklung im Betrieb der elektrischen Maschine, sondern führt zu spürbaren Vibrationen, die von der Maschine auf die Maschinenhalterung übertragen werden. Unwuchten erhöhen aber vor allem die Belastung der Rotorlagerung und damit den Verschleiß der Maschine signifikant. Im ungünstigen Fall führt eine unzulässige Unwucht zu einem frühzeitigen Ausfall der Rotorlagerung und damit der elektrischen Maschine.
Um die vorgenannten Setzbewegungen in einem Rotor während des Betriebs einer elektrischen Maschine zu reduzieren, sehen herkömmliche Herstellungsverfahren für den Rotor einen zusätzlichen Prozessschritt vor (vgl. z.B. Wößner W., Heim M., Walter M., Fleischer J.: Challenges and Potential Solutions for Reduced Unbalance of Permanent Magnet Rotors for Electric Traction Motors; 11th Int. Electric Drives Production Conf. (EDPC) (2021), S.168-176, DOI: 10.1109/EDPC53547.2021.9684227). In diesem werden die Rotoren nach einer Einbindung der vergrabenen Magnete und vor einer endgültigen Rotorauswuchtung und dem Einbau mit hohen Drehzahlen (bis zu 18.000 U/min) beaufschlagt. Dabei werden die Magnete in der Vergussmasse radial nach außen gedrückt. Die dabei entstehenden Setzbewegungen werden durch einen Kontakt der magnetischen Elemente an der Wandung der jeweiligen Magnettasche begrenzt.
US 8.844.119 B2 beschreibt eine Fixierungsmöglichkeit vergrabener Magnete in einem Rotor. Dabei werden die Magnete in Magnettaschen eingesetzt und in diesen über ein externes magnetisches Feld ausgerichtet. Anschließend erfolgt eine Fixierung mittels eines Befestigungsmittels, vorzugsweise Vergussharz oder Klebstoff. Das Magnetfeld muss während der Aushärtung aufrechterhalten werden.
DE 10 2008 027 759 A1 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zur Positionierung und Fixierung von Magneten bei der Herstellung von Rotoren. Der Rotorkern umfasst dabei anstelle eines Rotorpakets ein Strangpressprofil mit Füllräumen, in denen die zunächst unmagnetischen Magnete in eine Flussleitflüssigkeit, vorzugsweise ein superparamagnetisches Ferrofluid (magnetorheologisches Fluid) eingebunden werden. Bei der Herstellung wird die Flussleitflüssigkeit in die Magnettaschen geleitet, wo es verbleibende Hohlräume auffüllt. Eine anschließende Rotationsbewegung zur Vorwegnahme von Setzbewegungen erfolgt dabei nicht. Vielmehr erfolgt erst in den Magnettaschen eine Magnetisierung der Magnete, wobei sich die Flussleitflüssigkeit verfestigt und die darin befindlichen magnetischen Partikel stabilisiert werden. Die Strangpressprofile bestehen dabei aus Aluminium oder Kunststoff, d.h. aus nicht magnetischen Werkstoffen. Diese tragen nicht zur Antriebsleistung des Elektromotors bei und erzeugen insbesondere bei Einsatz von Aluminium zusätzliche Wirbelstromverluste.
US 8.728.375 B2 offenbart beispielhaft ein Verfahren zur Fixierung von Magneten innerhalb eines Rotors, wobei das zugrundeliegende Rotorpaket axiale Bohrungen (parallel zur Rotorachse) mit radialen Verbindungskanälen zu den Magnettaschen aufweist, durch die ein Resinharz zur Einbindung der zuvor in die Magnettaschen eingesetzte Magnete einbringbar ist. Für die Befüllung wird der Rotor mit seiner axialen Achse vertikal aufgestellt und das Harz in die axialen Bohrungen im Rotorpaket eingebracht und über die Kanäle in die Magnettaschen geleitet. Durch die axialen Bohrungen ist jedoch eine Beeinträchtigung des magnetischen Flusses im Rotorpaket zu erwarten. Ferner erfolgt keine Nachjustierung der Magnete in den Magnettaschen.
Auch US 2020 017 7038 A1 beschreibt ein Verfahren zur Positionierung von Magneten in axial orientierten Magnettaschen in einem Blechpaket eines Rotors. Ein Füllkanalsystem, das auch alle Magnettaschen fluidisch miteinander verbindet, dient zur Einbringung von Gießharz zur Einbindung der Magnete in eine Harzmatrix. Eine nachträgliche Korrektur der Positionierung der Magnete in der Harzmatrix in den Magnettaschen ist nicht vorgesehen.
Die vorgenannten zusätzlichen Prozessschritte ermöglicht zwar eine Fixierung der Magnete, stellen aber keine systematische oder reproduzierbare Positionierung der Magnete sicher. Diese hätte Vorteile hinsichtlich der Initialunwucht des Rotors sowie der Neigung zu Setzbewegungen der Magnete unter Fliehkraft und Temperatur. Zudem ermöglichen diese keine Integration des Fügeschritts von Rotorwelle und Blechpaket, wodurch zur Rotormontage eine höhere Anzahl an Prozessschritten erforderlich ist.
Davon ausgehend liegt eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung von Rotoren einer elektrischen Maschine insbesondere von hocheffizienten Elektroantrieben für die Elektromobilität mit eingesetzten Magneten einfacher, zuverlässiger und damit kostengünstiger zu gestalten.
Eine weitere Aufgabe liegt darin, einen Rotor und eine elektrische Maschine so zu gestalten, dass auf diesen das Verfahren in vorteilhafter Weise anwendbar ist.
Die Aufgaben werden mit einem Verfahren, einem Rotor und einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen des ersten, 14. bzw. 20. Patentanspruchs gelöst. Unteransprüche, die sich auf diese beziehen, geben vorteilhafte Ausgestaltungen wieder.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Fixierung vergrabener Magnete in einem Rotorpaket eines Rotors einer elektrischen Maschine vorgeschlagen. In einem ersten Verfahrensschritt erfolgt eine Bereitstellung mindestens eines Rotorpakets mit mindestens einer Blechgruppe aus einer Anzahl von Einzelblechen mit einer Anzahl von Magnettaschen um eine Rotationsachse sowie einer Anzahl von zunächst unmagnetisierten Magneten. Optional weisen die mindestens eine Blechgruppe eine zentrale Aussparung um die Rotationsachse zum Einsetzen einer Rotorachse auf. Die zentrale Aussparung ist für die Aufnahme einer zylindrischen Rotorachse vorzugsweise in ihrem Querschnitt rund. Alternative Ausgestaltungen sehen für eine optionale Realisierung ein formschlüssiges Ineinandergreifen von Rotorachse und Aussparung andere Querschnitte der Rotorachse und Aussparungen auf, wie z.B. Polygonformen, Steckverzahnungen oder andere Querschnitte mit gegen ein Verdrehen formschlüssig ineinander greifenden Formelementen. In folgenden Schritten werden jeweils mindestens einer, vorzugsweise genau einer der noch unmagnetisierten Magnete in jede der Magnettaschen eingelegt und ein vorzugsweise fließfähiges, weiter bevorzugt flüssiges Vergussmaterial mit aushärtbaren flüssigen Bestandteilen in die Magnettaschen um die Magnete eingebracht. Es folgt ein Aushärten des Vergussmaterials in den Magnettaschen, wobei die Magnete in den Magnettaschen fixiert werden. Mit ausgehärtetem Vergussmaterial und damit in den Magnettaschen fixierten Magneten erfolgt eine Auswuchtung des Rotors, womit Unwuchten, insbesondere aufgrund von Unwuchten des Blechpakets, Abweichungen der Lage der Magnete in den Magnettaschen sowie darin befindlicher, möglicher Luftblasen ausgeglichen werden. Eine Magnetisierung der Magnete erfolgt dann nach dem Aushärten der Vergussmasse, vorzugsweise auch nach dem Auswuchten des Rotors, sofern keine Beeinträchtigung der Rotorunwucht durch den Magnetisierprozess zu erwarten ist.
Ein wesentliches Verfahrensmerkmal sieht vor, dass während des Aushärtens des Vergussmaterials eine Rotation des Rotors um die Rotorachse erfolgt. Dies ist insofern vorteilhaft, dass für die Magnete noch während der Rotation und der dabei auftretenden Zentrifugalkräfte die Möglichkeit einer Lageänderung besteht. Dies ermöglicht auch eine Umlagerung der Magnete schon im Vergussmaterial in eine während der Rotationsbewegung stabile Lage, bevor diese dann durch Aushärten des Vergussmaterials fixiert wird. Da bei der Umlagerung die Aushärtung der Vergussmasse noch nicht abgeschlossen ist und die Magnete dabei nicht magnetisch sein, müssen in vorteilhafter Weise keine magnetischen Kräfte überwunden werden, wodurch die erforderliche Rotationsgeschwindigkeit reduziert wird.
Das Vergussmaterial besteht oder umfasst vorzugsweise ein optisch aushärtbares Vergussharz oder Klebstoff, das vorzugsweise mit UV-Strahlung oder thermisch aushärtbar ist. Zu den Magnettaschen sind hierfür vorzugsweise jeweils eine optische Verbindung aus dem Rotor vorgesehen, über die die optischen Signale von außen in die Magnettaschen leitbar sind.
Eine bevorzugte Verfahrensausführung zeichnet sich dadurch aus, dass das Vergussmaterial mit aushärtbaren flüssigen Bestandteilen über mindestens einen Zufuhrkanal in jede der Magnettaschen um die Magnete eingebracht wird. Für jede der Magnettasche ist hierfür mindestens ein Zufuhrkanal für das Vergussmaterial vorgesehen. Im Rahmen dessen gibt es zwei bevorzugte Ausgestaltungen:

1. Im Rahmen einer ersten bevorzugten Ausgestaltung sind die Magnettaschen untereinander nicht über Zufuhrkanäle verbunden, d.h. die Zufuhrkanäle verlaufen direkt zu den Magnettaschen und verbinden keine Magnettaschen miteinander. Davon eingeschlossen sind auch Zufuhrkanäle, die sich verzweigen und sich auf eine Gruppe von Magnettaschen aufteilen. Dies ermöglicht eine individuelle Befüllung einer jeden Magnettasche oder Magnettaschengruppe.
2. Im Rahmen einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung sind die Magnettaschen untereinander über Zufuhrkanäle verbunden. Es gibt somit Zufuhrkanäle, die zumindest zwei Magnettaschen direkt miteinander verbinden. Weiter bevorzugt sind die Magnettaschen über Zufuhrkanäle zumindest gruppenweise seriell miteinander verbunden. Dadurch wird das Vergussmaterial zunächst über einen Zufuhrkanal in eine erste Magnettasche geleitet, um von diesem aus über weitere Zufuhrkanäle in nachfolgende Magnettaschen weitergeleitet zu werden.

Dabei ist vorzugsweise mindestens ein Verteilerkanal vorgesehen, über den das Vergussmaterial in den Rotor eingeleitet wird und über den aus dem Verteilerkanal ausmündenden Zufuhrkanäle in die Magnettaschen weitergeleitet werden. Die Zufuhrkanäle verbinden die Magnettaschen mit zumindest einem Verteilerkanal.
Eine Ausgestaltung der Verteilerkanäle sieht eine konzentrisch zur Rotationsachse befindliche Hohlwelle durch das Rotorpaket mit radialen Durchbrüchen oder Porosität in die Zufuhrkanäle vor, wobei das Vergussmaterial durch die Hohlwelle durch die Durchbrüche oder Porosität in die Zufuhrkanäle geleitet wird. Damit wird in vorteilhafter Weise eine axial gleichmäßige Durchdringung des Vergussmaterials im Rotor sichergestellt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht dabei vor, dass die Rotation sich auch auf das Einbringen des Vergussmaterials mit aushärtbaren flüssigen Bestandteilen in die Magnettaschen um die Magnete erstreckt und die Zufuhrkanäle über deren Länge stets von der Rotationsachse weg nach außen oder tangential oder parallel zur Rotation orientiert sind.
Optional wird weiterhin vorgeschlagen, dass jede Magnettasche unmittelbar oder mittelbar mit einem Entlüftungskanal verbunden ist. Das während der Befüllung in die Magnettaschen eindringende Vergussmaterial verdrängt dort die bis dato enthaltenden Gasbestandteile, die dann in geeigneter Weise ausgeleitet werden müssen. Dies erfolgt vorzugsweise über eigene Entlüftungswege. Grundsätzlich sind hierfür auch gewollte Gasundichtigkeiten zwischen den Blechen des Blechpakets denkbar, was aber wiederum eine Undichtigkeit für noch flüssige Vergussmasse hervorrufen könnte. Ein unkontrollierbares Eindringen zwischen die Bleche, die zudem laterale Abmessungen oder Spaltweiten bis kontinuierlich hinab zu 0 (bei aufeinanderliegenden Blechen) aufweisen und damit in ihrer Befüllung nicht kalkulierbar sind, birgt die Gefahr von zusätzlicher Unwucht. Dies wird durch Entlüftungskanäle vorzugsweise mit diskreten Abmessungen und damit kalkulierbaren Geometrien und Unwuchteinflüssen vermieden.
Vorzugsweise wird das Verfahren so gestaltet, dass die Magnettaschen nach dem Einbringen des Vergussmaterials und der Magnete sowie nach der Aushärtung maximal zu 5%, bevorzugt maximal 4% 2% mit Luft ausgefüllt sind. Während des Aushärtens des Vergussmaterials erfolgt eine Rotation des Rotors um die Rotorachse, wobei in den Magnettaschen die Magnete als Komponenten mit der höchsten Dichte in dem Vergussmaterial mit der zweithöchsten Dichte nach außen gegen die radial nach außen gerichteten Wandungsbereiche der Magnettaschen gedrückt werden und dabei von dem verdrängten und aushärtenden Vergussmaterial vorzugsweise vollständig eingebettet und fixiert werden. Ein Restbestandteil von Luft oder Gas sammelt sich in den Magnettaschen in den radial nach innen hin gerichteten Bereichen, vorzugsweise und für eine Kalkulation einer Rotorunwucht in vorteilhafter Weise jeweils eine als zusammenhängende Luftblasen pro Magnettasche in vorbestimmter Position.
Es wird auch aus vorgenanntem Grund der Umsortierung von Magneten, Vergussmaterial und gasförmigen Bestandteilen mit deren unterschiedlichen Dichten als besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens ausdrücklich vorgeschlagen, das Einbringen des Vergussmaterials in die Magnettaschen nicht nur vor oder während der Rotation vorzunehmen. Weiter bevorzugt werden die Magnettaschen nach dem Einbringen des Vergussmaterials vor oder während der Rotation verschlossen, sodass die Umsortierung im geschlossenen System und ohne weitere Ableitung von Bestandteilen, insbesondere gasförmigen Bestandteilen stattfindet.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht eine Verwendung von Zufuhrkanälen mit einer Verengung oder Kante vor, die aufgrund der Kapillarwirkung im flüssigen Vergussmaterial für dieses eine Flüssigkeitsbarriere darstellen, die erst mit einer Unterstützung von durch eine Rotation hervorgerufenen Zentrifugalkräften überwindbar ist. Dies stellt in vorteilhafter Weise sicher, dass die Magnete - sofern angestrebt - mit einer einsetzenden Rotation zunächst in den Magnettaschen trocken ausgerichtet und erst zeitverzögert danach von dem noch flüssigen Vergussmaterial umspült und eingebunden werden.
Wenn die Zufuhr des Vergussmaterials in die Magnettaschen optional über eine zusätzliche Wuchtscheibe, die die Blechgruppen axial abschließen, erfolgt, dann ist nicht bei jeder Magnettasche ein Zufuhrkanal erforderlich. Es kann dann insbesondere bei zusammenhängenden Magnettaschen komplett auf Zufuhrkanäle verzichtet werden. In diesem Fall wird vorgeschlagen in die Wuchtscheibe einen Verteilerkanal für die an die Wuchtscheibe angrenzenden Magnettaschen vorzusehen.
Die Lösung der Aufgabe umfasst ferner einen Rotor um eine Rotationsachse für eine elektrische Maschine, beispielsweise einen Elektromotor oder einen Generator, mit in Magnettaschen vergrabenen Magneten, hergestellt mit einem Verfahren wie zuvor beschrieben. Dieser Rotor umfasst ein Rotorpaket mit mindestens einer Blechgruppe mit einer Anzahl von Magnettaschen um eine Rotorachse, mindestens ein Magnet in jeder Magnettasche sowie ein ausgehärtetes Vergussmaterial um die Magnete in den Magnettaschen. Ein wesentliches Merkmal ist, dass die Magnete in den Magnettaschen jeweils radial zu der Rotorachse an der äußerst möglichen Position durch das ausgehärtete Vergussmaterial fixiert sind. Wie zuvor beschrieben, umfasst diese äußerst mögliche Position ein Anliegen an den radial nach außen weisenden Innenwandungsbereichen der Magnettasche.
Bevorzugt sind mindestens ein Verteilungskanal und/oder mindestens ein Zufuhrkanal für die Vergussmasse zu den Magnettaschen vorgesehen.
Vorzugsweise sind eine oder zwei Wuchtscheiben ein- bzw. beidseitig des mindestens einen Blechpakets vorgesehen, die auch als Abdeckung stirnseitig angeordneter Magnettaschen nutzbar sind. Mindestens eine dieser Wuchtscheiben weist vorzugsweise auch einen Zufuhrkanal für die Vergussmasse zu den Magnettaschen auf.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass eine konzentrisch zur Rotationsachse vorgesehene Hohlwelle als Verteilerkanal durch das Rotorpaket oder durch jede Blechgruppe mit radialen Durchbrüchen in die Zufuhrkanäle vorgesehen ist. Dabei wird weiter bevorzugt vorgeschlagen, dass die Hohlwelle im Bereich des Blechpakets ganz oder teilweise als poröse Matrix, vorzugsweise als Kohle- oder Glasfaserformkörper gestaltet ist, der mit Vergussmaterial infiltriert oder infiltrierbar ist. Die radialen Durchbrüche und die poröse Matrix sind in vorteilhafter Weise als Strömungsbarriere nutzbar, d.h. sie sind als Strömungsschalter ausgelegt, die von dem flüssigen Vergussmaterial erst mit einsetzender Rotation und den damit verbundenen zusätzlichen Zentrifugalkräften überwindbar werden.
Weiter bevorzugt ist ein Zwischenraum zwischen Rotorpaket und Hohlwelle vorgesehen, der nach der Rotation mit Vergussmasse ausgefüllt ist, somit vor dem Aushärten als Fluidspeicher dient und eine zusätzliche stoffschlüssige Anbindung der Hohlwelle an das Rotorpaket sicherstellt.
Schließlich wird zur Lösung der Aufgabe eine elektrische Maschine, vorzugsweise ein Elektromotor und/oder ein Generator (Dynamo, Lichtmaschine) mit einem zuvor beschriebenen Rotor mit in Magnettaschen vergrabenen Magneten, hergestellt mit einem Verfahren wie zuvor beschrieben, vorgeschlagen.
Die Erfindung vereinigt in vorteilhafter Weise einen Schleuderprozess (Rotation) eines Rotors mit einem Prozessschritt einer Magnetfixierung im Rotor:

- Magnete werden in die Magnettaschen eines Rotorpakets oder jeweils der Blechgruppen eingelegt.
- Eine Menge an Blechpaketen (vorzugsweise vier bis sieben) wird in ein Werkzeug eingelegt und darin eingespannt.
- Die Blechpakete sind so gestaltet, dass radiale Kanäle vorliegen, die vom Innendurchmesser zu den Magnettaschen führen.
- Das Werkzeug wird rotiert (z.B. 2000-4000 U/min), und im Innendurchmesser wird ein flüssiges Matrixmaterial injiziert (Mischung aus Harz- und Härter), das den trockenen Faserpreform (vorzugsweise Hohlwelle, auf die die Blechpakete aufgesetzt sind) tränkt.
- Das injizierte Matrixmaterial fließt auch durch die Kanäle (insbesondere Verteiler- und Zufuhrkanäle) zu den Magnettaschen, füllt die Kavitäten, härtet dort aus und fixiert somit die Magnete.
- Anstatt des vorgenannten Matrixmaterials kann auch ein Klebstoff eingesetzt werden, der bei der Magnetmontage mit in die Magnettaschen eingebracht wird. Dabei kann auf die Kanäle verzichtet werden. Der Klebstoff ist während des Schleudervorgangs noch fließfähig. Erst nach dem Setzvorgang der Magnete in den Magnettaschen (innerhalb der ersten Sekunden des Schleuderprozesses) härtet der Klebstoff z.B. mittels Temperatureinwirkung oder UV-Strahlung aus. In diesem Fall wäre auch ein werkzeugloses Schleudern der Magnete einzelner Blechpakete möglich.
- Ein werkzeugloses Schleudern wäre auch dann möglich, wenn die Rotationsachse vorzugweise vertikal angeordnet ist und zumindest das unterste Blech keine Zufuhrkanäle aufweist und somit die Magnettaschen in der jeweiligen Blechgruppe nach unten hin verschließt. Sofern nicht mehrere Blechgruppen gleichzeitig geschleudert werden, ist auch kein Werkzeug erforderlich um ein radiales Austreten der Matrix zwischen den Blechgruppen zu verhindern. Ein unter der Blechgruppe angeordneter und diese nach unten hin abschließender Drehteller wäre weiterhin notwendig; dieser wäre aber nicht zwingend in direktem Kontakt mit der Matrix und somit eine Aufnahme der aufliegenden Blechgruppe beim Schleuderprozess.
- Während der Rotation einsetzende Zentrifugalkräfte greifen an den zunächst in den Magnettaschen nicht fixierten Magnete an und bewegen diese in Positionen mit einem möglichst großen Abstand zur Rotationsachse. Dabei wirken die Magnettaschenwandungen (Teil der Blechgruppen) in diesen Positionen als mechanische Anschläge für die Magnete, was Setzbewegungen der Magnete während des Betriebs nicht mehr zulässt.

Durch die Rotationsbewegung des Rotors werden die Magnete in den Magnettaschen „bis auf Anschlag“ radial nach außen an die dortigen Wandungen in den Magnettaschen, d.h. in eine durch jene vorgegebene geometrische Position, gedrückt und mit der aushärtenden Vergussmasse fixiert. Hierdurch können Setzeffekte der Magnete im weiteren Betrieb nahezu ausgeschlossen werden. Zudem ist zu erwarten, dass aufgrund der systematischen Lage der Magnete in den vorgenannten vorgegebenen Positionen auch die Initialunwucht der Rotoren reduziert wird. Darüber hinaus werden Taktzeit und Anlageninvestition bei der Produktion dieser Rotoren gesenkt, da im Rahmen einer optionalen Ausführungsform der Prozessschritt des Fügens von Welle und Rotorpaket in diesen Prozessschritt integriert werden kann. Im Rahmen dieser Ausführungsform wird in einer mittleren Bohrung des Rotorpakets vorzugsweise ein bevorzugt rohrförmiger Faserrohling gelegt, der ebenfalls durch die zunächst flüssige Matrix getränkt wird. Es lässt sich so ein besonders leichter Rotor ohne Setzeffekte produziert.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen, den folgenden Figuren und Beschreibungen näher erläutert. Alle dargestellten Merkmale und deren Kombinationen sind nicht nur auf diese Ausführungsbeispiele und deren Ausgestaltungen begrenzt. Vielmehr sollen diese stellvertretend für weitere mögliche, aber nicht explizit als Ausführungsbeispiele dargestellte weitere Ausgestaltungen kombinierbar angesehen werden. Es zeigen

1 eine schematische Explosionszeichnung der grundlegenden Bauteile eines Rotors,
2a bis e fünf beispielhafte Anordnungen der Magnettaschen in einem Blech oder einer Blechgruppe eines Rotorpakets im Rotor,
3a bis c beispielhafte Anordnungen von Magnettaschen und deren Zufuhrkanäle in einem Blech oder einer Blechgruppe eines Rotorpakets im Rotor,
4a bis c eine beispielhafte Darstellung des Verfahrens für die Fixierung vergrabener Magnete in einem Rotor einer elektrischen Maschine,
5 eine beispielhafte Anordnung von Magnettaschen und deren Zufuhrkanäle in der Blechgruppe, geeignet für eine Verfahrensführung gemäß 4a bis c sowie
6a bis c ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens für die Fixierung vergrabener Magnete in einem Rotor einer elektrischen Maschine, wobei die Fixierung Blech- oder Blechgruppenweise erfolgt.

1 zeigt schematisch in einer Explosionszeichnung die grundlegenden Komponenten eines Rotors 1 (Läufer) für eine elektrische Maschine. Der Rotor umfasst ein Rotorpaket 2 um eine Rotationsachse 3 mit Magnettaschen 4 in Form von Durchbrüchen in den einzelnen Blechen 11 des Rotorpakets. Die Magnettaschen sind vorzugsweise ebenenweise im Rotorpaket angeordnet und durchdringen dabei jeweils ein einzelnes Blech oder eine Gruppe von Blechen, die dann - zugehörig jeweils zu einer Ebene - gemeinsam eine Blechgruppe 26 bilden. Die Summe aus einzelnen Blechen und/oder Blechgruppen bilden das Rotorpaket. In den Magnettaschen ist jeweils mindestens ein, vorzugsweise genau ein Magnet 5 eingesetzt und mit einem ausgehärteten Vergussmaterial um die Magnete in den Magnettaschen fixiert. Das Rotorpaket wird axial beidseitig durch jeweils eine Wuchtscheibe 6 abgeschlossen, die die stirnseitig offenen Magnettaschen abdecken. Rotorpaket und Wuchtscheiben weisen eine mittige Bohrung 8 zur Aufnahme einer Rotorwelle 7 auf. Wesentlich ist, dass die Magnete in den Magnettaschen jeweils radial zu der Rotorachse an der äußerst möglichen Position durch das ausgehärtete Vergussmaterial fixiert sind.
Die Bohrung und der Querschnitt der Rotorwelle sind vorzugsweise gleich, beispielsweise kreisförmig rund mit oder ohne Passfedern, alternativ als Mehrkantprofil- oder Zahnwellenverbindung gestaltet.
In 1 nicht dargestellt sind die Verteilungs- und Zufuhrkanäle im Rotorpaket und/oder den Wuchtscheiben zum Einleiten von flüssiger Vergussmasse in die Magnettaschen.
2a bis e zeigen - nicht abschließend aufgezählt - in 90° Abschnitten fünf beispielhafte Anordnungen der Magnettaschen 4 als Durchbrüche in einem Blech 11 (oder Blechgruppe 26) eines Rotorpakets 2. Alle fünf Anordnungsbeispiele zeichnen sich durch eine grundsätzlich gute Erreichbarkeit der Magnettaschen durch von der Bohrung ausgehenden Verteilungs- und Zufuhrkanäle aus.
2a zeigt die sog. V-Anordnung, die sich wie die 2d dargestellten Anordnung dadurch auszeichnet, dass die rechteckigen Querschnitte der Magnettaschen 4 einen von der Bohrung am weitesten exponierten Ecke aufweisen, in die sich ein quaderförmiger Magnet 5 vorzugsweise stabil und eindeutig anlegt, sobald das Rotorpaket rotiert.
Dagegen weisen die in 2b und c dargestellte sog. Delta- bzw. Wannenanordnung auch Magnettaschen auf, die tangential zur Rotation ausgerichtet keine eindeutigen von der Bohrung am weitesten exponierte Ecke, sondern eine entsprechende außen liegende Seitenwandung aufweisen. An dieser Seitenwandung legen sich im rotierenden Rotorpaket die Magnete bevorzugt flächig an, bevor sie von der Vergussmasse in der Position fixiert werden. Dies bedeutet, dass die exakte Position des Magnets in der Magnettasche nicht eindeutig vorbestimmt ist und damit herstellungsbedingte Unwuchten verursacht werden können. Dennoch liegen die Magnete am Anschlag, d.h. eine weitere Migration der Magnete in den Magnettaschen im Betrieb wird dennoch weitgehend ausgeschlossen. Ferner eignen sich diese beiden Anordnungen der Magnettaschen für eine serielle Anbindung an von der Bohrung ausgehende Verteilungs- und Zufuhrkanäle.
Ferner zeigt 2e eine ringförmige Anordnung der Magnettaschen. Die Magnettaschen sind ausschließlich tangential zur Rotation ausgerichtet und weisen keine eindeutigen von der Bohrung am weitesten exponierte Ecke, sondern eine entsprechende außen liegende Seitenwandung auf.
Die Anordnung der Magnete im Rotorpaket hat großen Einfluss auf die Eigenschaft des elektrischen Antriebs wie z.B. auf die Leistungsdichte, Drehzahlfestigkeit, Menge an benötigten Magnetmaterials und somit auf die Materialkosten oder den Wirkungsgrad einer elektrischen Maschine (je nach Einsatzspektrum) .
Die Zufuhrkanäle zu und zwischen den Magnettaschen sind in den Blechen und/oder den Wuchtscheiben angeordnet.
3a bis c zeigen jeweils an Draufsichten auf ein Blech 11 (oder eine Blechgruppe) eines Rotorpakets beispielhafte Anordnungen von Magnettaschen 4 und deren Zufuhrkanäle 9 in dem Blech (oder in mindestens einem Blech der Blechgruppe). Alle Zufuhrkanäle zweigen von der mittleren Bohrung 8 ab, die entweder mit oder - wie dargestellt - ohne eine eingeschobene Hohlwelle als Verteilungskanäle 10 dient. 3a repräsentiert Ausführungsbeispiele mit jeweils einem unverzweigten Zufuhrkanal 9 aus dem Verteilungskanal 10 direkt in jede der Magnettaschen. 3b repräsentiert Ausführungsbeispiele mit verzweigtem Zufuhrkanal 9 aus dem Verteilungskanal 10 direkt in mehrere Magnettaschen. 3c repräsentiert dagegen Ausführungsbeispiele mit seriell mit Zufuhrkanälen 9 verbundenen Magnettaschen 4. Die Einmündungen der Zufuhrkanäle in die Magnettaschen erfolgt zur Reduzierung der Gefahr von Luftblasenbildung vorzugsweise an den radial nach innen weisenden Magnettaschenecken oder -Bereichen; eine beispielhaft in 3c dargestellte Weiterleitung erfolgt aus einer Magnettasche an den radial nach außen exponierten Magnettaschenecken oder -Bereichen radial nach außen in eine radial weiter außen angeordnete Magnettasche an den radial nach innen exponierten Magnettaschenecken, wobei die Zufuhrkanäle weiter bevorzugt stets stetig im Blech radial von innen nach außen verlaufen.
4a bis c zeigen jeweils in seitlichen Schnittdarstellungen durch die Blechgruppen 26 des Rotorpakets 2 eines Rotors und den Wuchtscheiben 6 beispielhafte Anordnungen von Magnettaschen 4 und deren Zufuhrkanäle 9 im Rotorpaket und den Wuchtscheiben 8. Es wird vorgeschlagen, zur Durchführung des Verfahrens zur Fixierung vergrabener Magnete in dem Rotor anstelle der Wuchtscheiben durch andere Scheiben wie z.B. die nachfolgend beschriebenen Abschlussscheiben oder andere Scheiben mit Zufuhrkanälen, einschließlich Einlaufbereichen und/oder Steiger einzusetzen und nach dem Aushärten der Vergussmasse um die Magnete durch Wuchtscheiben ohne Zufuhrkanäle zu ersetzen.
4a zeigt einen Schnitt durch den Rotor entlang der Rotationsachse 3. Dargestellt ist eine Ausführungsform mit drei Blechgruppen 26 (Gruppen von einzelnen Bleche 11) mit drei übereinander angeordneten und zusammenhängenden Magnettaschen 4 mit darin eingebrachten drei Magneten 5. Die Zufuhrkanäle 9 umfassen einen Einlaufbereich 12 von der mittigen Bohrung 8 ausgehend in die Magnettasche der untersten Blechgruppe. Der Einlaufbereich ist in der unteren Wuchtscheibe eingearbeitet. Ferner ist ein Steiger 13 über der oberen Magnetasche durch die obere Wuchtscheibe vorgesehen, der auch als Überlauf oder Ablaufbereich für noch flüssiges Vergussmaterial einsetzbar ist.
Während des Verfahrens zur Fixierung vergrabener Magnete in einem Rotor mit den in 4a dargestellten Blechgruppen ist das Rotorpaket mit der Rotationsachse vorzugsweise vertikal angeordnet. Wie in 4b dargestellt, ist die untere Wuchtscheibe nach unten hin geschlossen und mit eingearbeiteten Einlaufbereich 12 ausgestattet. Das Rotorpaket wird gemeinsam mit der oberen Wuchtscheibe und der unteren Wuchtscheibe um die Rotationsachse gedreht, während in die mittige Bohrung flüssige Vergussmasse eingefüllt wird. Diese wird - durch Pfeile dargestellt - dann über den Einlaufbereich durch die Zentrifugalkräfte getrieben in die Magnettaschen geleitet und bettet in diesen die radial nach außen an die Außenwandung 15 gedrückten Magnete ein. Zur Reduzierung von verbleibenden Luft- oder Gasblasen wird diese Einbindung nicht nur durch die Rotation, sondern auch durch eine zusätzliche Beaufschlagung von Ultraschallwellen aus einem Ultraschallwandler 16 unterstützt. Noch während der Rotation wird die Vergussmasse in den Magnettaschen ausgehärtet. Vorzugsweise kommt eine UV-aushärtende transparente Vergussmasse zum Einsatz, die dann mittels einer über die Steiger 13 in die Magnettaschen einleuchtende UV-Lichtquelle 17 mit UV-Licht bestrahlt wird. Ferner wird vorgeschlagen, den Steiger für eine nicht weiter dargestellte Unterdruck-Luftabsaugung (z.B. über eine Durchführung des Verfahrens in einer Unterdruckkammer) zu nutzen.
Vorteilhaft ist es, wenn der Einlaufbereich und der Steiger in einem Bereich möglichst nahe an der Rotationsachse in die Magnettaschen ein bzw. ausmünden und die Magnete von der Rotationsachse aus gesehen distal zu diesem Bereich angeordnet sind. Damit entstehen radial distal erstreckende Sacklochbereiche in den Magnettaschen, die von einer Flüssigkeit während der Rotation nur ab einem bestimmten Füllstand oder gegen die Zentrifugalkraft wirkend verlassen werden kann. Erfolgt während einer Rotation ein Einleiten einer flüssigen Vergussmasse in die Magnettaschen, bewirken Zentrifugalkräfte ein nach außen Drücken nicht nur der Magnete, sondern auch der Vergussmasse, die aufgrund der vorgenannten Anordnung der Einlaufbereiche und der Steiger um die Magnete verbleibt und nur ab einer Anfüllung bis zum Steiger hin durch jenen entweicht.
Die drei übereinander im Rotorpaket angeordneten Magnettaschen sind im dargestellten Beispiel zusammenhängend; sie nehmen je Blechgruppe 26 einen Magneten auf. Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, die drei Magnettaschen als nur eine Magnettasche zu betrachten und mit nur einem oder zwei Magneten, der bzw. die sich alle bzw. über mehrere Bleche erstreckt bzw. erstrecken, zu bestücken.
4c zeigt im Schnitt einen Rotor mit Blechgruppen 26 und beidseitigen Wuchtscheiben 6, in dessen mittigen Bohrungen 8 eine konzentrisch zur Rotationsachse 3 eingesetzte Hohlwelle als Verteilerkanal durch das Rotorpaket mit radialen Durchbrüchen in die Zufuhrkanäle eingesetzt ist. Die Rotorwelle ist im Beispiel als Kohlefaserpreform 22 ausgestaltet, wobei die radialen Durchbrüche entweder durch diskrete Durchbrüche oder durch eine offene Porosität der Hohlwelle gebildet werden. Vorzugsweise ist die Hohlwelle im Bereich des Rotorpakets ganz oder teilweise als offenporig, vorzugsweise als Kohle- oder Glasfaserformkörper gestaltet. Die Hohlwelle endet beidseitig in Lagerträgerhülsen 23, und sind an einer Seite (unten) durch diese dichtend abgeschlossen und an der anderen Seite (oben) hin zur Durchführung einer Beschickungslanze 24 offen gestaltet. Durch die Beschickungslanze wird flüssiges Vergussmaterial in das Hohlrohrinnere geleitet und sammelt sich am unteren Ende 25 an. Erst mit der Rotation wird dieses dann durch die radialen Durchbrüche hindurch in den Einlaufbereich 12 in der unteren Wuchtscheibe eingepresst, während sich die Magnete 5 in den Magnettaschen 4 durch die Zentrifugalkraft getrieben an den Außenwandungen positionieren.
Eine weitere nicht weiter dargestellte Ausgestaltung sieht zwischen Rotorpaket und Hohlwelle einen Zwischenraum vor, der mit flüssiger Vergussmasse ausfüllbar ist und aufgrund seines geringeren Volumens gegenüber den mittigen Bohrungen insgesamt dann als Verteilstruktur wirkt, wenn die Einlaufbereiche in den Wuchtscheiben oder dem Rotorpaket auf unterschiedlicher Höhe angeordnet sind. Diese Ausgestaltung eignet sich insbesondere bei einer horizontalen Ausrichtung der Rotationsachse.
Eine weitere alternative Ausgestaltung der Magnettaschen in einer zusammenhängenden Anordnung mehrerer Bleche oder Blechgruppen mit versetzten Magnettaschen wird beispielhaft in 5 vorgeschlagen. Die Blechgruppen 26 weisen vorzugsweise eine identische Anordnung der Magnettaschen 4 auf, die jedoch gegenüber den Magnettaschen der jeweils angrenzenden benachbarten Blechgruppe im dargestellten Fall verdreht sind.
Die in 5 dargestellten Magnettaschen bilden damit vorzugsweise zumindest an den zur Drehachse weisenden Magnettaschenbereichen einen zusammenhängenden Hohlraum, der ebenenweise mit Magneten bestückbar ist, vorzugsweise während des Stapelvorgangs der Bleche oder Blechgruppen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich die offenen Übergänge zwischen den Magnettaschen bis zu den Außenwandungen erstrecken uns so während einer Rotation ein ungehinderter Übertritt von noch flüssiger Vergussmasse von einer Magnettasche in die benachbarte Magnettasche möglich ist.
6a bis c repräsentiert ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens für die Fixierung vergrabener Magnete in einem Rotor einer elektrischen Maschine, wobei die Fixierung nicht am gesamten Rotorpaket zugleich erfolgt, sondern Blech- oder Blechgruppenweise. Diese werden dann anschließend mit den in den Magnettaschen fixierten Magnete in einem anschließenden Schritt gestapelt und auf die Welle gefügt. Eine solche Ausgestaltung bietet sich im Zusammenhang mit begrenzenden Ausstattungsmitteln an. Ebenso ist diese vorteilhaft, wenn ein axialer Fließdruck der Vergussmasse für ein seriell axial durch mehrere Magnettaschen Hindurchfließen nicht ausreicht oder wenn die mittige Bohrung des Rotors frei von Vergussmasse sein soll.
6a zeigt eine beispielhafte Draufsicht eines ca. 90° umfassenden Abschnitts eines Blechs 11, geeignet zur Durchführung dieses Ausführungsbeispiels des Verfahrens. Das Blech weist nicht nur die bevorzugt als Durchbrüche dargestellten Magnettaschen 4 mit eingesetzten Magneten 5, sondern auch ein Reservoir 18 für Vergussmaterial, von dem je ein Zufuhrkanal 9 zu den Magnettaschen führen. Ausgehend vom Reservoir verlaufen die Zufuhrkanäle in radialer Richtung bei einer Vermeidung von Sackvolumina kontinuierlich nach außen, womit beim Rotieren des Blechs eine vollständige Weiterleitung von flüssigem Vergussmaterial in die Magnettaschen gewährleistet ist. Die mittige Bohrung 8 wird im dargestellten Beispiel nicht als Zufuhrkanal oder Reservoir für Vergussmaterial genutzt.
6b und c zeigen eine seitliche Schnittansicht beispielhaft einer Blechgruppe 26 auf einem Drehteller 19 während des Verfahrensbeispiels, vor bzw. während einer Rotation um die Drehachse 3. Der Drehteller ist vorzugsweise mit einer zur Blechgruppe hin orientierten dichtenden Oberfläche ausgestaltet, die ein ungewolltes Abfließen von flüssigem Vergussmaterial nach unten verhindert. Vor der Rotation wird das Reservoir 18 mit flüssigen Vergussmaterial 20 gefüllt. Die Zufuhrkanäle 9 weisen im Übergang zum Reservoir 18 eine Kante 21 auf, die ein zu frühes Weiterleiten der Vergussmasse zu den Magnettaschen vermeidet (6b). Damit das flüssige Vergussmaterial vom Reservoir in die Zufuhrkanäle fließt, muss die Oberflächenspannung im flüssigen Vergussmaterial überwunden werden. Diese Kapillarkräfte werden vorzugsweise erst mit der einsetzenden Rotation um die Drehachse 3 überwunden (6c), womit sich in vorteilhafter Weise erst die Magnete in den Magnettaschen an den Außenwandungen 15 positionieren und erst dann mit dem Vergussmaterial in Berührung kommen, diese einbetten und durch Aushärtung fixiert.
Bezugszeichenliste

1: Rotor
2: Rotorpaket
3: Rotationsachse
4: Magnettasche
5: Magnet
6: Wuchtscheibe
7: Rotorwelle
8: mittige Bohrung
9: Zufuhrkanal
10: Verteilungskanal
11: Blech (Einzelblech der Blechgruppe)
12: Einlaufbereich
13: Steiger
14: Abschlussscheibe
15: Außenwandung
16: Ultraschallwandler
17: UV-Lichtquelle
18: Reservoir für flüssiges Vergussmaterial
19: Drehteller
20: flüssiges Vergussmaterial
21: Kante
22: Kohlefaserpreform
23: Lagerträgerhülse
24: Beschickungslanze
25: Unteres Ende
26: Blechgruppe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8844119 B2 [0008]
DE 102008027759 A1 [0009]
US 8728375 B2 [0010]
US 20200177038 A1 [0011]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Wößner W., Heim M., Walter M., Fleischer J.: Challenges and Potential Solutions for Reduced Unbalance of Permanent Magnet Rotors for Electric Traction Motors; 11th Int. Electric Drives Production Conf. (EDPC) (2021), S.168-176, DOI: 10.1109/EDPC53547.2021.9684227 [0007]

Claims

Verfahren zur Fixierung vergrabener Magnete (5) in einem Rotor (1) einer elektrischen Maschine, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a) Bereitstellung eines Rotorpakets (2) mit mindestens einer Blechgruppe (26) mit einer Anzahl von Magnettaschen (4) um eine Rotationsachse (3) sowie einer Anzahl von unmagnetisierten Magneten (5), b) Einlegen jeweils mindestens eines der Magnete in jede Magnettasche, c) Einbringen eines Vergussmaterials mit aushärtbaren flüssigen Bestandteilen in die Magnettaschen um die Magnete, d) Aushärten des Vergussmaterials in den Magnettaschen (4), wobei die Magnete (5) in den Magnettaschen fixiert werden, e) Auswuchten des Rotorpakets (2) nach dem Aushärten sowie f) Magnetisierung der Magnete (5) nach dem Aushärten oder nach dem Auswuchten, dadurch gekennzeichnet, dass g) während des Aushärtens des Vergussmaterials eine Rotation des Rotorpakets (2) um die Rotationsachse (3) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Rotorpaket für jede Magnettasche (4) mindestens ein Zufuhrkanal (9) für das Vergussmaterial mit aushärtbaren flüssigen Bestandteilen vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnettaschen über die Zufuhrkanäle (9) nicht miteinander verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnettaschen über Zufuhrkanäle (9) zumindest gruppenweise seriell miteinander verbunden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrkanäle (9) die Magnettaschen (4) mit zumindest einem Verteilerkanal verbinden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass konzentrisch zur Rotationsachse (3) eine Hohlwelle (22) als Verteilerkanal durch das Rotorpaket (2) mit radialen Durchbrüchen in die Zufuhrkanäle vorgesehen ist, wobei das Vergussmaterial durch die Hohlwelle in die Zufuhrkanäle (9) geleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation sich auch auf das Einbringen des Vergussmaterials mit aushärtbaren flüssigen Bestandteilen in die Magnettaschen (4) um die Magnete (5) erstreckt und die Zufuhrkanäle (9) über deren Länge stets von der Rotationsachse (3) weg nach außen oder tangential oder axial zur Rotation orientiert sind.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Magnettasche (4) unmittelbar oder mittelbar mit einem Entlüftungskanal oder Steiger (13) verbunden ist.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnettaschen (4) nach dem Einbringen des Vergussmaterials und der Magnete (5) sowie nach der Aushärtung maximal zu 10% mit Luft ausgefüllt sind.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen des Vergussmaterials in die Magnettaschen (4) vor oder während der Rotation erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnettaschen nach dem Einbringen des Vergussmaterials in die Magnettaschen (4) vor oder während der Rotation verschlossen werden.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergussmaterial aus einem optisch aushärtbaren Vergussharz oder Klebstoff, vorzugsweise mit UV-Strahlung oder thermisch aushärtbar, besteht.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Magnettaschen (4) jeweils eine optische Verbindung aus dem Rotor (1) vorgesehen ist.
Rotor um eine Rotationsachse für eine elektrische Maschine mit in Magnettaschen vergrabenen Magneten (5), hergestellt mit einem Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, umfassend a) mindestens eine Blechgruppe (26) mit einer Anzahl von Magnettaschen (4) um eine Rotationsachse (3), b) mindestens ein Magnet (5) in jeder Magnettasche (4), c) ein ausgehärtetes Vergussmaterial um die Magnete in den Magnettaschen, dadurch gekennzeichnet, dass d) die Magnete in den Magnettaschen jeweils radial zu der Rotationsachse an der äußerst möglichen Position durch das ausgehärtete Vergussmaterial fixiert sind.
Rotor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder zwei Wuchtscheiben (6) ein- bzw. beidseitig der mindestens einen Blechgruppe (26) vorgesehen sind.
Rotor nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verteilungskanal und/oder mindestens ein Zufuhrkanal (9) für die Vergussmasse zu den Magnettaschen (4) vorgesehen sind.
Rotor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass konzentrisch zur Rotationsachse eine Hohlwelle (22) als Verteilerkanal durch das Rotorpaket (2) mit radialen Durchbrüchen in die Zufuhrkanäle (9) vorgesehen ist.
Rotor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (22) im Bereich des Rotorpakets (2) ganz oder teilweise als poröse Matrix, vorzugsweise als Kohle- oder Glasfaserformkörper gestaltet ist, der mit Vergussmaterial infiltriert oder infiltrierbar ist.
Rotor nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Rotorpaket (2) und Hohlwelle (22) ein Zwischenraum vorgesehen ist, der mit Vergussmasse ausgefüllt ist.
Elektrische Maschine mit einem Rotor (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 19.