DE102022201479A1 - Rotor for an electric machine and method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Rotor (1) für eine elektrische Maschine. Der Rotor (1) umfasst eine sich entlang einer axialen Richtung (A) erstreckenden und eine Außenumfangsseite (3) aufweisenden Rotorwelle (2). Ferner umfasst der Rotor (1) einen sich entlang der axialen Richtung (A) erstreckenden, hülsenförmigen Buchsenkörper (4), der radial außen auf der Rotorwelle (2) angeordnet ist. Außerdem umfasst der Rotor (1) ein sich entlang der axialen Richtung (A) erstreckenden, hohlzylindrischen Rotorblechpaket (6). Außerdem ist das Rotorblechpaket (6) radial außen auf dem Buchsenkörper (4) angeordnet. Dabei ist ein senkrecht zur axialen Richtung (A) gemessener Außendurchmesser (d_a_RW) der Rotorwelle (2) Vorteilhafterweise um ein vorbestimmtes erstes Passungsmaß (m1) mit einem größeren Überdeckungswert ausgeführt als ein ebenfalls senkrecht zur axialen Richtung (A) gemessener Innendurchmesser (d_i_BK) des hülsenförmigen Buchsenkörpers (4). Ferner ist ein senkrecht zur axialen Richtung (A) gemessener Außendurchmesser (d_a_BK) des Buchsenkörpers (4) um ein vorbestimmtes zweites Passungsmaß (m2) mit einem größeren Überdeckungswert ausgeführt als ein ebenfalls senkrecht zur axialen Richtung (A) gemessener Innendurchmesser (d_i_RBP) des Rotorblechpakets (6). Erfindungsgemäß ist das Übermaß des ersten Passungsmaßes (m1) größer als das Übermaß des zweiten Passungsmaßes (m2).The invention relates to a rotor (1) for an electrical machine. The rotor (1) comprises a rotor shaft (2) extending along an axial direction (A) and having an outer peripheral side (3). Furthermore, the rotor (1) comprises a sleeve-shaped bushing body (4) which extends along the axial direction (A) and is arranged radially on the outside on the rotor shaft (2). In addition, the rotor (1) comprises a hollow-cylindrical laminated rotor core (6) extending along the axial direction (A). In addition, the laminated rotor core (6) is arranged radially on the outside of the bushing body (4). An outer diameter (d_a_RW) of the rotor shaft (2), measured perpendicularly to the axial direction (A), is advantageously designed with a larger overlap value by a predetermined first fit dimension (m1) than an inner diameter (d_i_BK), also measured perpendicularly to the axial direction (A), of the sleeve-shaped socket body (4). Furthermore, an outer diameter (d_a_BK) of the bushing body (4) measured perpendicularly to the axial direction (A) has a larger overlap value by a predetermined second fit dimension (m2) than an inner diameter (d_i_RBP) of the laminated rotor core, also measured perpendicularly to the axial direction (A). (6). According to the invention, the excess of the first fit (m1) is greater than the excess of the second fit (m2).
Description
Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine sowie eine elektrische Maschine mit einem solchen Rotor. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Rotors.The invention relates to a rotor for an electrical machine and an electrical machine with such a rotor. The invention also relates to a method for manufacturing such a rotor.
Rotoren von elektrischen Maschinen für E-Motoren müssen hohe Drehmomente übertragen. Um dies zu gewährleisten, ist es bei herkömmlichen Rotoren üblich, die Rotorbleche eines Rotorblechpakets mit einer hohen radialen Überdeckung auf eine Rotorwelle des Rotors zu fügen. Jedoch kann es beim Fügen des Rotorblechpakets auf die Rotorwelle zu Spanbildung, Verbiegung der Blechpakete und insgesamt zu Beschädigungen an den einzelnen Rotorblechen kommen. Dadurch kann die drehfeste Verbindung zwischen Rotorwelle und Rotorblechpaket beeinträchtigt werden, was wiederum zu einer Reduzierung des maximal übertragbaren Drehmoments führen kann. Im ungünstigsten Fall kann es dadurch auch zu höheren Ausschusszahlen bei der Herstellung des Rotors kommen.Rotors of electrical machines for electric motors have to transmit high torques. In order to ensure this, it is common in conventional rotors to join the rotor laminations of a laminated rotor core to a rotor shaft of the rotor with a high degree of radial overlap. However, when the rotor lamination stack is joined to the rotor shaft, chips can form, the lamination stack can bend and the individual rotor laminations can be damaged overall. This can impair the non-rotatable connection between the rotor shaft and the laminated core of the rotor, which in turn can lead to a reduction in the maximum torque that can be transmitted. In the worst case, this can also lead to higher reject rates in the manufacture of the rotor.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für einen Rotor zu schaffen, bei welchem voranstehend erläuterte Probleme zumindest teilweise, idealerweise vollständig ausgeräumt ist. Insbesondere soll ein verbesserter Rotor geschaffen werden, welcher eine besonders drehfeste Befestigung des Rotorblechpakets an der Rotorwelle sicherstellt, sodass auch besonders hohe Drehmomente übertragen werden können. Ebenso soll ein verbessertes Herstellungsverfahren für eine solchen Rotor geschaffen werden.It is therefore an object of the present invention to provide an improved embodiment for a rotor in which the problems explained above are at least partially, ideally completely, eliminated. In particular, an improved rotor is to be created, which ensures a particularly non-rotatable attachment of the laminated rotor core to the rotor shaft, so that particularly high torques can also be transmitted. Likewise, an improved manufacturing method for such a rotor is to be created.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.This object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Preferred embodiments are subject matter of the dependent patent claims.
Grundidee der Erfindung ist demnach, die drehfeste Befestigung des Rotorblechpakets an der Rotorwelle indirekt mithilfe eines radial zwischen der Rotorwelle und dem Rotorblechpaket angeordneten Buchsenkörpers zu realisieren.The basic idea of the invention is therefore to implement the non-rotatable attachment of the rotor core to the rotor shaft indirectly with the aid of a bushing body arranged radially between the rotor shaft and the rotor core.
Dies erlaubt es, zunächst das Rotorblechpaket und den Buchsenkörper drehfest aneinanderzufügen, also vorzumontieren, und erst danach das Rotorblechpaket und den Buchsenkörper als Einheit drehfest an die Rotorwelle zu fügen. Auf diese Weise wird eine zur Übertragung sehr hoher Drehmomente geeignete drehfeste Verbindung des Rotorblechpakets mit der Rotorwelle über den erfindungswesentlichen Buchsenkörper erreicht. Gleichzeitig werden die eingangs erwähnten Beschädigungen beim Fügen des Rotorblechpaktes, insbesondere die erwähnte Spanbildung sowie das ebenfalls erläuterte unerwünschte Verbiegen der Rotorbleche weitgehend oder sogar vollständig vermieden.This makes it possible to first join the laminated rotor core and the bushing body to one another in a rotationally fixed manner, ie to preassemble, and only then to join the laminated rotor core and the bushing body as a unit in a rotationally fixed manner to the rotor shaft. In this way, a non-rotatable connection of the laminated rotor core to the rotor shaft, which is suitable for the transmission of very high torques, is achieved via the bushing body that is essential to the invention. At the same time, the damage mentioned at the outset when joining the laminated rotor core, in particular the chip formation mentioned and the undesired bending of the rotor laminations, which has also been explained, are largely or even completely avoided.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Buchsenkörpers besteht darin, dass der Buchsenkörper im Gegensatz zu dem aus mehreren einzelnen Rotorblechen bestehenden Rotorblechpaket einteilig ausgeführt werden kann, wodurch die Gefahr einer Beschädigung erheblich reduziert werden kann.A further advantage of using a bushing body is that the bushing body, in contrast to the laminated rotor core consisting of a plurality of individual rotor laminations, can be made in one piece, as a result of which the risk of damage can be significantly reduced.
Bei der hier vorgestellten Lösung sind der Buchsenkörper und die Rotorwelle mittels einer Presspassung kraftschlüssig und drehfest miteinander verbunden. Für die Verbindung zwischen Rotorblech und Buchsenkörper stehen somit verschiedene Verbindungsvarianten, so etwa eine kraftschlüssige oder eine stoffschlüssige Variante zur Verfügung. Dabei kann beim Fügen des Rotorblechs an den Buchsenkörper zunächst wahlweise eine Presspassung oder eine Spielpassung gewählt werden. Dadurch wiederum werden die empfindlichen Rotorbleche des Rotorblechpakets bei der Befestigung am Buchsenkörper geschont. Gleichzeitig wird zwischen Buchsenkörper und Rotorwelle eine mechanisch hochbelastbare kraftschlüssige Verbindung geschaffen, die zur Übertragung sehr hoher Drehmomente geeignet ist.In the solution presented here, the bush body and the rotor shaft are connected to one another in a non-positive and non-rotatable manner by means of a press fit. Various connection variants are therefore available for the connection between the rotor lamination and the bushing body, such as a non-positive or a material-to-material variant. When joining the rotor lamination to the bushing body, a press fit or a clearance fit can initially be selected. This in turn protects the sensitive rotor laminations of the rotor laminated core when it is attached to the socket body. At the same time, a mechanically highly resilient non-positive connection is created between the bush body and the rotor shaft, which is suitable for the transmission of very high torques.
Im Einzelnen umfasst der erfindungsgemäße Rotor eine sich entlang einer axialen Richtung erstreckende und eine Außenumfangsseite aufweisende Rotorwelle. Ferner umfasst der Rotor einen sich entlang der axialen Richtung erstreckenden, hülsenförmigen Buchsenkörper, der radial außen auf der Rotorwelle angeordnet ist, so dass der Buchsenkörper mit einer Innenumfangsseite an der Außenumfangsseite der Rotorwelle anliegt. Außerdem umfasst der erfindungsgemäße Rotor ein sich entlang der axialen Richtung erstreckendes, hohlzylindrisches Rotorblechpaket. Das Rotorblechpaket wiederum umfasst mehrere entlang der axialen Richtung aufeinandergestapelte Rotorbleche. Außerdem ist das Rotorblechpaket radial au-ßen auf dem Buchsenkörper angeordnet, so dass das Rotorblechpaket mit einer Innenumfangsseite an einer Außenumfangsseite des Buchsenkörpers anliegt. Erfindungsgemäß ist die Rotorwelle mittels einer Presspassung kraftschlüssig und drehfest mit dem Buchsenkörper verbunden.Specifically, the rotor according to the present invention includes a rotor shaft extending along an axial direction and having an outer peripheral side. Furthermore, the rotor includes a sleeve-shaped bushing body that extends along the axial direction and is arranged radially on the outside on the rotor shaft, so that the bushing body rests with an inner peripheral side on the outer peripheral side of the rotor shaft. In addition, the rotor according to the invention comprises a hollow-cylindrical laminated rotor core extending along the axial direction. The laminated rotor core in turn comprises a plurality of rotor laminations stacked on top of one another along the axial direction. In addition, the laminated rotor core is arranged radially on the outside on the bushing body, so that the laminated rotor core rests with an inner peripheral side on an outer peripheral side of the bushing body. According to the invention, the rotor shaft is non-positively and non-rotatably connected to the bushing body by means of a press fit.
Hierzu kann ein senkrecht zur axialen Richtung gemessener Außendurchmesser der Rotorwelle bevorzugt um ein vorbestimmtes erstes Passungsmaß größer sein als ein ebenfalls senkrecht zur axialen Richtung gemessener Innendurchmesser des hülsenförmigen Buchsenkörpers.For this purpose, an outer diameter of the rotor shaft measured perpendicularly to the axial direction can preferably be larger by a predetermined first fitting dimension than an inner diameter of the sleeve-shaped bushing body, also measured perpendicularly to the axial direction.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Buchsenkörper mittels einer Presspassung kraftschlüssig und drehfest mit dem Rotorblechpaket verbunden. besonders bevorzugt kann bei dieser Ausführungsform zur Ausbildung der Presspassung ein senkrecht zur axialen Richtung gemessener Außendurchmesser des Buchsenkörpers um ein vorbestimmtes zweites Passungsmaß größer sein als ein ebenfalls senkrecht zur axialen Richtung gemessener Innendurchmesser des Rotorblechpakets.In a preferred embodiment, the bushing body is non-positively and non-rotatably connected to the laminated rotor core by means of a press fit. In this embodiment, an outer diameter of the bushing body measured perpendicularly to the axial direction can particularly preferably be larger by a predetermined second fit dimension than an inner diameter of the laminated rotor core also measured perpendicularly to the axial direction to form the press fit.
Besonders bevorzugt ist das erste Passungsmaß größer als das zweite Passungsmaß. Dadurch kann einer Beschädigung des empfindlichen Rotorblechpakets mit den Rotorblechen zumindest entgegengewirkt werden.The first dimension of fit is particularly preferably larger than the second dimension of fit. This can at least counteract damage to the sensitive laminated rotor core with the rotor laminations.
Bevorzugt beträgt wenigstens eines der beiden Passungsmaße zwischen 5 µm und 200 µm. Besonders bevorzugt können beide Passungsmaße jeweils zwischen 5 µm und 200 µm betragen, alternativ oder zusätzlich kann auch die Summe der beiden Passungsmaße zwischen 5 µm und 200 µm betragen. Auf diese Weise wird in allen Varianten einerseits sichergestellt, dass Rotorblechpaket und Buchsenkörper sowie Buchsenkörper und Rotorwelle problemlos drehfest aneinandergefügt werden können und andererseits dennoch eine wirksame drehfeste Verbindung, die die Übertragung hoher Drehmomente gewährleistet, erzeugt wird.At least one of the two dimensions of fit is preferably between 5 μm and 200 μm. Particularly preferably, both dimensions of fit can each be between 5 μm and 200 μm; alternatively or additionally, the sum of the two dimensions of fit can also be between 5 μm and 200 μm. In this way, it is ensured in all variants on the one hand that the laminated rotor core and bushing body as well as the bushing body and rotor shaft can be joined together in a torsion-proof manner without any problems and on the other hand that an effective, torsion-proof connection that ensures the transmission of high torques is created.
Besonders zweckmäßig kann der hülsenförmige Buchsenkörper zur Ausbildung der kraftschlüssigen Verbindung mit dem Rotorblechpaket, insbesondere mittels eines sich axial Durchgangsschlitzes, radial nach außen gegen das Rotorblechpaket vorgespannt sein. Auf diese Weise kann eine drehfeste kraftschlüssige Verbindung zwischen Buchsenkörper und Rotorblechpaket erzeugt werden, welche ebenfalls die Übertragung sehr hoher Drehmomente ermöglicht.Particularly expediently, the sleeve-shaped bushing body can be prestressed radially outwards against the laminated rotor core in order to form the non-positive connection with the laminated rotor core, in particular by means of an axial through-slot. In this way, a non-rotatable non-positive connection can be created between the bushing body and the laminated core of the rotor, which also enables the transmission of very high torques.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors ist der Buchsenkörper mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere mittels einer Lötverbindung oder Schweißverbindung, drehfest mit dem Rotorblechpaket verbunden. Diese Variante ist technisch etwas aufwändiger umzusetzen als die voranstehend erläuterte kraftschlüssige Verbindung. Dafür bewirkt besagter Stoffschluss, insbesondere in Form einer Lötverbindung oder Schweißverbindung, eine quasi einteilige Ausbildung von Buchsenkörper und Rotorblechpaket mit den Rotorblechen, wodurch extrem hohe Drehmomente zwischen Buchsenkörper und Rotorblechpaket übertragen werden können vom Buchsenkörper auf das Rotorblechpaket übertragen werden können.In another preferred embodiment of the rotor according to the invention, the bushing body is non-rotatably connected to the laminated rotor core by means of an integral connection, in particular by means of a soldered connection or welded connection. This variant is technically somewhat more complex to implement than the non-positive connection explained above. For this purpose, said material connection, in particular in the form of a soldered connection or welded connection, causes a quasi one-piece formation of the bushing body and rotor core with the rotor laminations, whereby extremely high torques can be transmitted between the bushing body and rotor core.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Buchsenkörper auch ohne Überdeckung mit einer sogenannten Spielpassung, also einem negativen Passungsmaß in das Rotorblechpaket gefügt sein. Bei dieser Ausführungsform ist also ein senkrecht zur axialen Richtung gemessener Außendurchmesser des Buchsenkörpers um ein vorbestimmtes zweites Passungsmaß kleiner als ein ebenfalls senkrecht zur axialen Richtung gemessener Innendurchmesser des Rotorblechpakets. Diese Variante bietet sich insbesondere an, wenn der Buchsenkörper wie vorangehend vorgeschlagen stoffschlüssig mit dem Rotorblechpaket verbunden werden soll.In a further advantageous embodiment, the bushing body can also be joined without overlapping with a so-called loose fit, that is to say a negative fit dimension, in the laminated rotor core. In this embodiment, an outer diameter of the bushing body measured perpendicularly to the axial direction is smaller by a predetermined second fitting dimension than an inner diameter of the laminated rotor core also measured perpendicularly to the axial direction. This variant is particularly useful if the bushing body is to be connected to the laminated rotor core in a materially bonded manner, as suggested above.
Bei einer weiter vorteilhaften Ausführung kann der Buchsenkörper auch mit einer sogenannten Übergangspassung, also einem kleinen positiven oder negativen Passungsmaß, in das Rotorblechpaket gefügt sein.In a further advantageous embodiment, the bushing body can also be joined into the laminated rotor core with a so-called transition fit, ie a small positive or negative fit dimension.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist auf der Außenumfangsseite der Rotorwelle oder/und auf der Innenumfangsseite des Buchsenkörpers oder/und auf der Außenumfangsseite des Buchsenkörpers oder/und auf der Innenumfangsseite des Rotorblechpakets zumindest zonenweise eine Oberflächenstruktur, die vorzugsweise mehrere sich radial erstreckende Erhebungen oder/und Vertiefungen aufweisen kann, ausgebildet ist. Diese Oberflächenstruktur kann besonders bevorzugt vorzugsweise mittels Rändelns oder Laserbestrahlung erzeugt sein. Besagte Oberflächenstruktur sorgt für einen verbesserten Kraftschluss zwischen den jeweiligen beiden Fügepartnern, wodurch das maximal übertragbare Drehmoment gegenüber Varianten ohne solche Oberflächenstruktur nochmals erhöht werden kann.According to an advantageous development, on the outer peripheral side of the rotor shaft and/or on the inner peripheral side of the bushing body and/or on the outer peripheral side of the bushing body and/or on the inner peripheral side of the laminated rotor core, there is at least a zoned surface structure, which preferably has a plurality of radially extending elevations and/or depressions may have, is formed. This surface structure can particularly preferably be produced by means of knurling or laser irradiation. Said surface structure ensures an improved frictional connection between the respective two joining partners, whereby the maximum transmittable torque can be increased again compared to variants without such a surface structure.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der hülsenförmige Buchsenkörper einstückig ausgebildet. Diese Variante ist besonders einfach und somit kostengünstig herzustellen. Darüber hinaus ist die Gefahr einer Beschädigung des Buchsenkörper beim Fügen des Rotorblechpakets bei einstückiger Ausbildung des Buchsenkörpers bei dieser Ausführungsform besonders stark reduziert.In a further preferred embodiment, the sleeve-shaped socket body is designed in one piece. This variant is particularly simple and therefore inexpensive to produce. In addition, the risk of damage to the bushing body when joining the laminated rotor core is particularly greatly reduced in this embodiment if the bushing body is formed in one piece.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann das Rotorblechpaket einen Axialanschlag zum axialen Positionieren des Rotorblechpakets relativ zum Buchsenkörper umfassen.According to a further advantageous development, the laminated rotor core can include an axial stop for the axial positioning of the laminated rotor core relative to the bushing body.
Besonders bevorzugt kann das Material des Buchsenkörpers ein nicht-ferromagnetisches Material sein. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Buchsenkörper den Verlauf der im Betrieb des Rotors in einer elektrischen Maschine vorhandenen magnetischen Feldlinien des magnetischen Wechselfeldes negativ beeinflussen kann.The material of the socket body can particularly preferably be a non-ferromagnetic material. This prevents the bushing body from being able to negatively influence the course of the magnetic field lines of the alternating magnetic field that are present during operation of the rotor in an electrical machine.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind auf dem Buchsenkörper zusätzlich zum Rotorblechpaket drehfest mit dem Buchsenkörper verbundene Magnetfeld-Erzeugungselementen zum Erzeugen eines magnetischen Rotor-Feldes angeordnet. Somit kann vom Rotor bei Einsatz in einer elektrischen Maschine ein magnetisches Rotor-Feld erzeugt werden, welches mit einem vom Stator der elektrischen Maschine erzeugten magnetischen Stator-Feld magnetisch wechselwirken kann, um auf diese Weise den Rotor anzutreiben.According to a further advantageous development, in addition to the laminated rotor core, magnetic field generating elements connected to the socket body in a torque-proof manner are arranged on the socket body for generating a magnetic rotor field. Thus, when used in an electrical machine, the rotor can generate a magnetic rotor field which can interact magnetically with a magnetic stator field generated by the stator of the electrical machine in order in this way to drive the rotor.
Besonders zweckmäßig können die Magnetfelderzeugungselemente Rotor-Permanentmagnete oder elektrisch bestrombare Rotorspulen sein oder umfassen. Somit kann der erfindungsgemäße Rotor mit der erfindungsgemäßen Rotorwelle sowohl in eine fremderregte elektrische Synchronmaschine als auch in einer permanentmagneterregten Synchronmaschine eingesetzt werden.Particularly expediently, the magnetic field generating elements can be or include permanent rotor magnets or rotor coils that can be electrically energized. Thus, the rotor according to the invention with the rotor shaft according to the invention can be used both in a separately excited electrical synchronous machine and in a permanent magnet excited synchronous machine.
Die Erfindung betrifft daher auch eine elektrische Maschine mit einem Stator zum Erzeugen eines magnetischen Stator-Magnetfeldes sowie mit einem erfindungsgemäßen Rotor, dessen Magnetfelderzeugungselemente zum Antreiben der Rotorwelle magnetisch an das Stator-Magnetfeld gekoppelt sind. Die vorangehend erläuterten Vorteile des erfindungsgemäßen Rotors übertragen sich daher auf die erfindungsgemäße elektrische Maschine.The invention therefore also relates to an electrical machine with a stator for generating a magnetic stator magnetic field and with a rotor according to the invention, whose magnetic field generating elements are magnetically coupled to the stator magnetic field for driving the rotor shaft. The advantages of the rotor according to the invention explained above are therefore transferred to the electric machine according to the invention.
Bevorzugt kann die Maschine eine fremderregte elektrische Synchronmaschine oder eine permanentmagneterregte Synchronmaschine oder eine Asynchronmaschine sein, wobei der Stator ein elektrisch bestrombarer Synchronmaschinen-Stator zum Erzeugen eines magnetischen Stator-Feldes ist.The machine can preferably be an externally excited electrical synchronous machine or a permanent magnet excited synchronous machine or an asynchronous machine, with the stator being a synchronous machine stator that can be electrically energized to generate a magnetic stator field.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines voranstehend vorgestellten erfindungsgemäßen Rotors. Die vorangehend erläuterten Vorteile des erfindungsgemäßen Rotors übertragen sich daher auch auf das erfindungsgemäße Verfahren.The invention also relates to a method for producing a rotor according to the invention presented above. The advantages of the rotor according to the invention explained above are therefore also transferred to the method according to the invention.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst vier Maßnahmen a) bis d).The method according to the invention comprises four measures a) to d).
In Maßnahme a) wird eine sich entlang einer axialen Richtung erstreckende Rotorwelle bereitgestellt.In measure a), a rotor shaft extending along an axial direction is provided.
In Maßnahme b) wird ein hülsenförmiger Buchsenkörper bereitgestellt. Es versteht sich, dass Maßnahme a) zeitlich vor Maßnahme b) ausgeführt werden kann, oder aber, alternativ dazu, Maßnahme b) zeitlich vor Maßnahme a). Auch eine gleichzeitige Ausführung der Maßnahmen a) und b) ist möglich.In measure b) a sleeve-shaped socket body is provided. It goes without saying that measure a) can be carried out before measure b), or, alternatively, measure b) before measure a). It is also possible to carry out measures a) and b) at the same time.
In Maßnahme c) wird ein Rotorblechpaket aus oder mit mehreren aufeinander gestapelten Rotorblechen bereitgestellt und, vorzugsweise kraftschlüssig oder mit Spiel oder stoffschlüssig, an eine Außenumfangsseite des Buchsenkörpers gefügt. In measure c), a laminated rotor core is provided from or with a plurality of rotor laminations stacked on top of one another and joined to an outer peripheral side of the bushing body, preferably in a non-positive manner or with play or in a materially bonded manner.
Hierzu ist ein senkrecht zur axialen Richtung gemessener Außendurchmesser des Buchsenkörpers zumindest vor dem Fügen um ein vorbestimmtes zweites Passungsmaß größer oder kleiner als ein ebenfalls senkrecht zur axialen Richtung gemessener Innendurchmesser des Rotorblechpakets. Im ersten Fall kann mittels des Fügens eine Presspassung erzeugt werden, im zweiten Fall eine Spielpassung. Die Maßnahme c) wird zweckmäßig zeitlich nach Maßnahme b) durchgeführt und kann außerdem - zusammen mit Maßnahme b) - entweder zeitlich nach Maßnahme a) oder vor Maßnahme a) ausgeführt werden.For this purpose, an outer diameter of the bushing body measured perpendicularly to the axial direction is larger or smaller than an inner diameter of the laminated rotor core, also measured perpendicularly to the axial direction, at least before joining by a predetermined second fit dimension. In the first case, a press fit can be created by joining, in the second case a clearance fit. Measure c) is expediently carried out after measure b) and can also—together with measure b)—be carried out either after measure a) or before measure a).
In einer weiteren Maßnahme d), die zeitlich nach Maßnahme c) ausgeführt wird, wird der Buchsenkörper mit dem Rotorblechpaket als Baueinheit auf eine Außenumfangsseite der Rotorwelle gefügt. Dabei ist ein senkrecht zur axialen Richtung gemessener Außendurchmesser der Rotorwelle zumindest vor dem Fügen um ein vorbestimmtes erstes Passungsmaß größer als ein ebenfalls senkrecht zur axialen Richtung gemessener Innendurchmesser des hülsenförmigen Buchsenkörpers. Dadurch wird eine Presspassung zwischen Buchsenkörper und Rotorwelle erzeugt. Wird in Maßnahme c) zwischen Buchsenkörper und Rotorblechpaket eine Spielpassung erzeugt, so kann ein Kraftschluss zwischen den zwischen Buchsenkörper und Rotorblechpaket durch das Fügen der Rotorwelle mit entsprechendem Passungsmaß in den Buchsenkörper erfolgen.In a further measure d), which is carried out after measure c), the bushing body is joined with the laminated rotor core as a structural unit on an outer peripheral side of the rotor shaft. An outer diameter of the rotor shaft measured perpendicularly to the axial direction is larger by a predetermined first fitting dimension, at least before joining, than an inner diameter of the sleeve-shaped bushing body, also measured perpendicularly to the axial direction. This creates an interference fit between the bush body and the rotor shaft. If a clearance fit is created between the bushing body and the laminated rotor core in measure c), a frictional connection between the bushing body and the laminated rotor core can be achieved by joining the rotor shaft with the appropriate fit in the socket body.
Zweckmäßig umfasst das Fügen gemäß Maßnahme c) ein axiales Einschieben des Buchenkörpers in einen am Rotorblechpaket ausgebildeten und sich axial erstreckenden Durchbruch, so dass nach dem Einschieben die Außenumfangsseite des Buchsenkörpers an der Innenumfangsseite des Rotorblechpaktes anliegt.Appropriately, the joining according to measure c) comprises an axial insertion of the socket body into an axially extending opening formed on the rotor laminated core, so that after insertion the outer peripheral side of the socket body rests against the inner peripheral side of the rotor laminated core.
Bei einer weiter vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Buchsenkörper auch mit einer sogenannten Übergangspassung, also einem kleinen positiven oder negativen Passungsmaß, oder in das Rotorblechpaket gefügt werden.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the bushing body can also be joined with a so-called transition fit, ie a small positive or negative fit dimension, or in the laminated rotor core.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.Further important features and advantages of the invention result from the dependent claims, from the drawing and from the associated description of the figures based on the drawing.
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.It goes without saying that the above and below still need to be explained the features can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to identical or similar or functionally identical components.
Die einzige
Gemäß
Der Rotor 1 umfasst gemäß
Außerdem umfasst der Rotor 1 ein sich entlang der axialen Richtung A erstreckendes Rotorblechpaket 6. Das Rotorblechpaket 6 ist wiederum durch mehrere entlang der axialen Richtung A aufeinandergestapelte Rotorbleche 9 gebildet. Das Material des Rotorblechpakets 6 bzw. der Rotorbleche 9 kann ein Metall sein. In dem Rotorblechpaket 6 bzw. in den Rotorblechen 9 ist ein sich entlang der axialen Richtung A erstreckende Durchbruch 10 zur Aufnahme des Buchsenkörpers 4 und der Rotorwelle 2 ausgebildet.In addition, the
Wie
Ebenso ist der Buchsenkörper 4 im Beispielszenario mittels einer kraftschlüssigen Verbindung auch drehfest mit dem Rotorblechpaket 6 verbunden. Alternativ dazu kommt hier aber auch eine stoffschlüssige Verbindung, beispielsweise in Form einer Lötverbindung, aber auch in Form einer Schweißverbindung, in Betracht.Likewise, in the example scenario, the
In beiden Varianten kann zwischen dem Buchsenkörper 4 und Rotorblechpaket 5 ein senkrecht zur axialen Richtung A gemessener Außendurchmesser d_a_BK des Buchsenkörpers 4 um ein vorbestimmtes zweites Passungsmaß m2 größer sein als ein ebenfalls senkrecht zur axialen Richtung A gemessener Innendurchmesser d_i_RBP des Rotorblechpakets 6. In beiden Varianten ist vorteilhafterweise das erste Passungsmaß m1 größer gewählt als das zweite Passungsmaß m2. Sowohl das erste als auch das zweite Passungsmaß m1, m2 kann dabei für sich genommen zwischen 5 µm und 200 µm betragen. Auch die Summe S = m1 + m2 kann zwischen 5 µm und 200 µm betragen.In both variants, an outer diameter d_a_BK of the
In einer in
Bei einer weiteren Variante kann der Buchsenkörper 4 auch ohne Überdeckung mit einer sogenannten Spielpassung, also einem negativen Passungsmaß m2 < 0 in das Rotorblechpaket 6 gefügt sein. Bei dieser Variante ist ein senkrecht zur axialen Richtung A gemessener Außendurchmesser d_a_BK des Buchsenkörpers 4 um ein vorbestimmtes zweites Passungsmaß m2 kleiner als ein ebenfalls senkrecht zur axialen Richtung A gemessener Innendurchmesser d_i_RBP des Rotorblechpakets 6. Diese Variante bietet sich insbesondere an, wenn der Buchsenkörper 4 stoffschlüssig mit dem Rotorblechpaket 6 verbunden werden soll.In a further variant, the
Optional kann auf der Außenumfangsseite 3 der Rotorwelle 2 oder/und auf der Innenumfangsseite 5 des Buchsenkörpers 4, auf der Außenumfangsseite 8 des Buchsenkörpers 4 und auf der Innenumfangsseite 7 des Rotorblechpakets 6 eine in
Ebenfalls optional kann das Rotorblechpaket 6 einen Axialanschlag (nicht gezeigt) zum axialen Positionieren des Rotorblechpakets 6 relativ zum Buchsenkörper 4 umfassen.Also optionally, the
Zusätzlich zum Rotorblechpaket 6 können auf dem Buchsenkörper 4 mehrere Magnetfeld-Erzeugungselementen zum Erzeugen eines magnetischen Rotor-Feldes angeordnet. Zweckmäßig sind diese Magnetfeld-Erzeugungselemente ebenso wie das Rotorblechpaket 6 - insbesondere mittels einer stoffschlüssigen oder kraftschlüssigen Verbindung - drehfest mit dem Buchsenkörper 4 verbunden. Besagte Magnetfelderzeugungselemente können durch Rotor-Permanentmagnete oder aber durch elektrisch bestrombare Rotorspulen gebildet. Somit kann der Rotor sowohl in einer fremderregten elektrischen Synchronmaschine als auch in einer permanentmagneterregten Synchronmaschine eingesetzt werden.In addition to the
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des in
In Maßnahme c) wird ein Rotorblechpaket 6 mit mehreren aufeinander gestapelten Rotorblechen 9 bereitgestellt. Dabei ist ein senkrecht zur axialen Richtung A gemessener Außendurchmesser d_a_BK des Buchsenkörpers 4 zumindest vor dem Fügen um ein vorbestimmtes zweites Passungsmaß m2 größer als ein ebenfalls senkrecht zur axialen Richtung A gemessener Innendurchmesser d_i_RBP des Rotorblechpakets 6. Auf diese Weise wird zwischen dem Rotorblechpaket 6 und dem Buchsenkörper 4eine Presspassung und somit eine kraftschlüssige und drehfeste Verbindung erzeugt.In measure c), a
Zweckmäßig wird das erste Passungsmaß m1 größer als das zweite Passungsmaß m2 gewählt. Dadurch kann einer Beschädigung des empfindlichen Rotorblechpakets 6 mit den Rotorblechen 9 zumindest entgegengewirkt werden.The first fit m1 is expediently selected to be larger than the second fit m2. As a result, damage to the sensitive
Das Fügen gemäß Maßnahme c) umfasst im Beispielszenario ein axiales Einschieben des Buchenkörpers 4 in den im Rotorblechpaket 6 bzw. in den Rotorblechen 9 ausgebildeten und sich entlang der axialen Richtung A erstreckenden Durchbruch 10. Das Einschieben erfolgt dabei derart, dass nach dem Einschieben die Außenumfangsseite 8 des Buchsenkörpers 4 an der Innenumfangsseite 7 des Rotorblechpaktes 6 anliegt.In the example scenario, the joining according to measure c) includes an axial insertion of the
In Maßnahme d) wird der Buchsenkörper 4 mit dem Rotorblechpaket 6 auf eine Außenumfangsseite 3 der Rotorwelle 2 gefügt und auf diese Weise der erfindungsgemäße Rotor fertiggestellt. Dabei ist ein senkrecht zur axialen Richtung A gemessener Außendurchmesser d_a_RW der Rotorwelle 2 um ein vorbestimmtes erstes Passungsmaß m1 größer ist als ein ebenfalls senkrecht zur axialen Richtung A gemessener Innendurchmesser d_i_BK des hülsenförmigen Buchsenkörpers 4. Auf diese Weise wird zwischen Buchsenkörper 4 und Rotorwelle 2 eine Presspassung und somit eine kraftschlüssige, drehfeste Verbindung erzeugt.In measure d), the
In einer Variante des Beispiels kann in Maßnahme c) zwischen dem Buchsenkörper und dem Rotorblechpaket 4 auch eine Spielpassung erzeugt werden. Hierzu wird der Außendurchmesser d_a_BK des Buchsenkörpers 4 so festgelegt, dass er zumindest vor dem Fügen kleiner ist als der Innendurchmesser des Rotorblechpakets 6. In diesem Fall ist also das zweite Passungsmaß m2 negativ, d.h. m2 <0. Bei dieser Variante kann das erste Passungsmaß m1 so ausgelegt werden, dass beim subsequenten Fügen der Rotorwelle 2 an den Buchsenkörper 4 dieser radial nach außen aufgeweitet wird, so dass auch eine kraftschlüssige und somit drehfeste Verbindung des Buchsenkörpers 4 mit Rotorblechpaket 6 verwirklicht wird. Der eigentliche Kraftschluss zwischen den beiden Fügepartnern wird hier also erst durch das Fügen der Rotorwelle 6 mit entsprechendem Passungsmaß m1 in den Buchsenkörper 4 erreicht. Denkbar ist aber auch, den Buchsenkörper 4 mittels einer stoffschlüssigen Verbindung drehfest mit dem Rotorblechpaket 6 zu verbinden.In a variant of the example, a clearance fit can also be produced between the bushing body and the
Die Erfindung betrifft einen Rotor (1) für eine elektrische Maschine. Der Rotor (1) umfasst eine sich entlang einer axialen Richtung (A) erstreckenden und eine Außenumfangsseite (3) aufweisenden Rotorwelle (2). Ferner umfasst der Rotor (1) einen sich entlang der axialen Richtung (A) erstreckenden, hülsenförmigen Buchsenkörper (4), der radial außen auf der Rotorwelle (2) angeordnet ist. Außerdem umfasst der Rotor (1) ein sich entlang der axialen Richtung (A) erstreckenden, hohlzylindrischen Rotorblechpaket (6). Außerdem ist das Rotorblechpaket (6) radial außen auf dem Buchsenkörper (4) angeordnet. Dabei ist ein senkrecht zur axialen Richtung (A) gemessener Außendurchmesser (d_a_RW) der Rotorwelle (2) Vorteilhafterweise um ein vorbestimmtes erstes Passungsmaß (m1) mit einem größeren Überdeckungswert ausgeführt als ein ebenfalls senkrecht zur axialen Richtung (A) gemessener Innendurchmesser (d_i_BK) des hülsenförmigen Buchsenkörpers (4). Ferner ist ein senkrecht zur axialen Richtung (A) gemessener Außendurchmesser (d_a_BK) des Buchsenkörpers (4) um ein vorbestimmtes zweites Passungsmaß (m2) mit einem größeren Überdeckungswert ausgeführt als ein ebenfalls senkrecht zur axialen Richtung (A) gemessener Innendurchmesser (d_i_RBP) des Rotorblechpakets (6). Erfindungsgemäß ist das Übermaß des ersten Passungsmaßes (m1) größer als das Übermaß des zweiten Passungsmaßes (m2).The invention relates to a rotor (1) for an electrical machine. The rotor (1) comprises a rotor shaft (2) extending along an axial direction (A) and having an outer peripheral side (3). Furthermore, the rotor (1) comprises a sleeve-shaped bushing body (4) which extends along the axial direction (A) and is arranged radially on the outside on the rotor shaft (2). Besides that the rotor (1) comprises a hollow-cylindrical laminated rotor core (6) extending along the axial direction (A). In addition, the laminated rotor core (6) is arranged radially on the outside of the bushing body (4). An outer diameter (d_a_RW) of the rotor shaft (2), measured perpendicularly to the axial direction (A), is advantageously designed with a larger overlap value by a predetermined first fit dimension (m1) than an inner diameter (d_i_BK), also measured perpendicularly to the axial direction (A), of the sleeve-shaped socket body (4). Furthermore, an outer diameter (d_a_BK) of the bushing body (4) measured perpendicularly to the axial direction (A) has a larger overlap value by a predetermined second fit dimension (m2) than an inner diameter (d_i_RBP) of the laminated rotor core, also measured perpendicularly to the axial direction (A). (6). According to the invention, the excess of the first fit (m1) is greater than the excess of the second fit (m2).
Claims (18)
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE519745C (en) | 1929-04-27 | 1931-03-04 | Becker Kurt | Method for fastening the laminated core of electric machines |
US3662200A (en) | 1970-07-06 | 1972-05-09 | Gen Motors Corp | Squirrel cage rotor with interference fit sleeve between shaft and core |
JPH11234932A (en) | 1998-02-10 | 1999-08-27 | Tokyo Parts Ind Co Ltd | Structure of rotor of small-sized motor |
US6069432A (en) | 1998-10-29 | 2000-05-30 | Shop Vac Corporation | Rotor structure |
EP2793366A1 (en) | 2013-04-16 | 2014-10-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for producing a single segment rotor with a sleeve device and corresponding rotor |
DE102015201103A1 (en) | 2015-01-23 | 2016-07-28 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Press connections of stamped components with shafts |
DE102019111333A1 (en) | 2019-05-02 | 2020-11-05 | Festool Gmbh | Drive motor with a balancing section on the rotor |
-
2022
- 2022-02-11 DE DE102022201479.0A patent/DE102022201479A1/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE519745C (en) | 1929-04-27 | 1931-03-04 | Becker Kurt | Method for fastening the laminated core of electric machines |
US3662200A (en) | 1970-07-06 | 1972-05-09 | Gen Motors Corp | Squirrel cage rotor with interference fit sleeve between shaft and core |
JPH11234932A (en) | 1998-02-10 | 1999-08-27 | Tokyo Parts Ind Co Ltd | Structure of rotor of small-sized motor |
US6069432A (en) | 1998-10-29 | 2000-05-30 | Shop Vac Corporation | Rotor structure |
EP2793366A1 (en) | 2013-04-16 | 2014-10-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for producing a single segment rotor with a sleeve device and corresponding rotor |
DE102015201103A1 (en) | 2015-01-23 | 2016-07-28 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Press connections of stamped components with shafts |
DE102019111333A1 (en) | 2019-05-02 | 2020-11-05 | Festool Gmbh | Drive motor with a balancing section on the rotor |
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