DE102022212459A1 - Rotor with clamping cavities for an electric machine - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors (1) für eine Elektromaschine (2) für ein Kraftfahrzeug (3), aufweisend:
- Bereitstellen eines sich um eine Rotorlängsachse (4) erstreckenden Blechpakets (5) aus mehreren nebeneinander angeordneten Scheiben (6),
- Anordnen eines elektrisch isolierenden Verspannmittels (13) in Verspannkavitäten (12) der Rotorzähne (9) derart, dass das Verspannmittel (13) außerhalb eines Wicklungsraums (10) des Blechpakets (5) angeordnet ist und die Scheiben (6) des Blechpakets (5) durch das Verspannmittel (13) miteinander verspannt sind, und
- Anordnen des Wicklungsdrahts (11) im Wicklungsraum (10) derart, dass das Verspannmittel (13) durch den Wicklungsdraht (11) vor einem Entfernen vom Blechpaket (5) gesichert ist.
Ferner betrifft die Erfindung einen Rotor (1), eine Elektromaschine (2) und ein Kraftfahrzeug (3).
The present invention relates to a method for producing a rotor (1) for an electric machine (2) for a motor vehicle (3), comprising:
- providing a laminated core (5) extending around a rotor longitudinal axis (4) from several discs (6) arranged next to one another,
- arranging an electrically insulating clamping means (13) in clamping cavities (12) of the rotor teeth (9) such that the clamping means (13) is arranged outside a winding space (10) of the laminated core (5) and the disks (6) of the laminated core (5) are clamped together by the clamping means (13), and
- Arranging the winding wire (11) in the winding space (10) such that the bracing means (13) is secured by the winding wire (11) against removal from the laminated core (5).
The invention further relates to a rotor (1), an electric machine (2) and a motor vehicle (3).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung einen Rotor für eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug, eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug mit einem gattungsgemäßen Rotor sowie ein Kraftfahrzeug mit einer gattungsgemäßen Elektromaschine.The present invention relates to a method for producing a rotor for an electric machine for a motor vehicle. The invention further relates to a rotor for an electric machine for a motor vehicle, an electric machine for a motor vehicle with a generic rotor and a motor vehicle with a generic electric machine.
Es sind viele unterschiedliche Verfahren zur Herstellung von Rotoren für Elektromaschinen bekannt, bei welchen Blechpakete aus mehreren Scheiben aus Elektroblech mit einem Wicklungsdraht umwickelt werden. Der Wicklungsdraht wird hierbei in einem Wicklungsraum des Blechpakets, welcher durch Rotorzähne und Polkappen des Blechpakets gebildet ist, durch Wickeln angeordnet.Many different methods are known for producing rotors for electrical machines, in which laminated cores made of several disks of electrical steel are wound with a winding wire. The winding wire is arranged by winding in a winding space of the laminated core, which is formed by the rotor teeth and pole caps of the laminated core.
Beim Erzeugen der Wicklung wird der Wicklungsdraht unter Spannung um das Blechpaket herumgewickelt. Durch die hohe Drahtspannung wird eine entsprechend hohe Kraft auf das Blechpaket aufgebracht. In Abhängigkeit der angewandten Verknüpfungstechnologis sind Blechpakete mehr oder weniger stark kompressibel und somit mit einem Stapel Tellerfedern vergleichbar.When the winding is created, the winding wire is wound around the laminated core under tension. The high wire tension exerts a correspondingly high force on the laminated core. Depending on the connection technology used, laminated cores are more or less compressible and are therefore comparable to a stack of disc springs.
Während des Wickelprozesses wird der Wicklungsdraht sukzessive um die einzelnen Pole des Blechpakets gewickelt, sodass die Pole einer entsprechenden inhomogenen sowie sich zeitlich verändernden äußeren Belastung ausgesetzt sind. Somit ist beim Erzeugen der Wicklung eine asymmetrische Verformung des Blechpakets bewirkbar. Hieraus können sich Probleme ergeben, wie beispielsweise eine Maßhaltigkeit des Rotors, eine Unwucht, spätere Setzeffekte der Wicklung im Betrieb der Elektromaschine, ungleichmäßige Spannungen in den einzelnen Wicklungslagen der Wicklung oder dergleichen.During the winding process, the winding wire is wound successively around the individual poles of the laminated core, so that the poles are exposed to a corresponding inhomogeneous and temporally changing external load. This means that an asymmetrical deformation of the laminated core can be caused when the winding is created. This can lead to problems such as dimensional accuracy of the rotor, imbalance, subsequent settling effects of the winding during operation of the electric machine, uneven tensions in the individual winding layers of the winding or the like.
Zum Reduzieren einer derartigen Verformung des Blechpakets ist es bekannt, das Blechpaket mit eine axialen Druckkraft zu beaufschlagen. Um den Wicklungsprozess nicht zu behindern ist es daher üblich, die Druckkraft in der Nähe der Rotorlängsachse über die äußeren Scheiben in das Blechpaket einzuleiten. Somit erfolgt eine ungleichmäßig über eine Stirnseite des Blechpakets verteilte Einleitung der Druckkraft im Bereich einer zentralen Durchführung des Blechpakets zur Anordnung der Rotorwelle.To reduce such deformation of the laminated core, it is known to apply an axial compressive force to the laminated core. In order not to hinder the winding process, it is therefore usual to introduce the compressive force into the laminated core via the outer disks near the longitudinal axis of the rotor. This means that the compressive force is introduced unevenly over one end face of the laminated core in the area of a central passage through the laminated core for arranging the rotor shaft.
Zur besseren Verteilung dieser Druckkraft über das Blechpaket erfordert ein solches Verfahren eine besonders steife Ausführung der Polkappen des Blechpakets. Um ein Abkippen des Blechpakets zu verhindern können auch Spanndorne beidseitig in die zentrale Durchführung des Blechpakets zur Aufnahme der Rotorwelle eingeführt werden. Alternativ zu Spanndornen kann das Blechpaket mitunter auch vor dem Erstellen der Wicklung auf der Rotorwelle angeordnet, beispielsweise aufgeschrumpft oder aufgepresst werden. Überdies ist ein Verschweißen der Scheiben des Blechpakets am Rand des Wicklungsraums, insbesondere an einem zwischen benachbarten Polkappen gebildeten Nutgrund, bekannt.To better distribute this compressive force across the laminated core, such a process requires a particularly rigid design of the laminated core's pole caps. To prevent the laminated core from tipping over, clamping mandrels can also be inserted into the central opening of the laminated core on both sides to accommodate the rotor shaft. As an alternative to clamping mandrels, the laminated core can sometimes also be arranged on the rotor shaft before the winding is created, for example shrunk or pressed on. In addition, welding the disks of the laminated core at the edge of the winding space, in particular at a groove base formed between adjacent pole caps, is known.
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Bekannte Verfahren zur Herstellung von Wicklungen haben den Nachteil, dass bei hohen Drahtspannungen weiterhin ein erhöhtes Risiko einer übermäßigen Verformung der Scheiben des Blechpakets besteht. Bei niedrigeren Drahtspannungen besteht die Gefahr, dass die Wicklung zu locker wird. Bei einem Zusammendrücken des Blechpakets im Bereich der inneren Durchführung besteht weiterhin die Gefahr eines Aufbiegens der Scheiben im Bereich der Polkappen aufgrund der durch die Wicklung erzeugten Spannungen. Ein Verschweißen der Scheiben kann sich aus elektromagnetischer Sicht negativ auf den Rotor auswirken und ist zudem sehr kostenintensiv.Known methods for producing windings have the disadvantage that at high wire tensions there is still an increased risk of excessive deformation of the disks of the laminated core. At lower wire tensions there is a risk that the winding will become too loose. If the laminated core is compressed in the area of the inner bushing, there is still a risk of the disks bending in the area of the pole caps due to the tensions generated by the winding. Welding the disks can have a negative effect on the rotor from an electromagnetic point of view and is also very costly.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Rotor für eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug, einen Rotor für eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug, Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen oder hybriden Antriebssystem zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise eine reduzierte Verformung der Scheiben des Blechpakets beim Erzeugen der Wicklung und/oder eine geringere Unwucht und/oder eine höhere Maßhaltigkeit aufweisen und/oder eine gleichmäßige sowie stabile Wicklung gewährleisten.It is therefore the object of the present invention to eliminate or at least partially eliminate the disadvantages described above in a rotor for an electric machine for a motor vehicle. In particular, it is the object of the present invention to provide a method for producing a rotor for an electric machine for a motor vehicle, a rotor for an electric machine for a motor vehicle, an electric machine for a motor vehicle and a motor vehicle with an electric or hybrid drive system, which in a simple and cost-effective manner achieve a reduced deformation of the disks of the sheet metal part. kets when generating the winding and/or have a lower imbalance and/or a higher dimensional accuracy and/or ensure a uniform and stable winding.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch einen Rotor für eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 8, eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen oder hybriden Antriebssystem mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 11 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Rotor, der erfindungsgemäßen Elektromaschine sowie dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.The above object is solved by the patent claims. Accordingly, the object is solved by a method for producing a rotor for an electric machine for a motor vehicle with the features of
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Verfahren weist auf:
- - Bereitstellen eines sich um eine Rotorlängsachse erstreckenden Blechpakets aus mehreren nebeneinander angeordneten Scheiben, wobei das Blechpaket einen Paketinnenbereich mit einer koaxial zur Rotorlängsachse ausgebildeten zentralen Durchführung und mehrere vom Paketinnenbereich in radiale Richtung nach außen abstehende Rotorzähne aufweist, wobei zwischen benachbarten Rotorzähnen jeweils ein Wicklungsraum zur Anordnung einer Wicklung aus Wicklungsdraht ausgebildet ist, wobei in den Rotorzähnen eine Verspannkavität zur Anordnung eines Verspannmittels ausgebildet ist,
- - Anordnen eines elektrisch isolierenden Verspannmittels in den Verspannkavitäten derart, dass das Verspannmittel überwiegend oder vollständig außerhalb des Wicklungsraums angeordnet ist und die Scheiben des Blechpakets durch das Verspannmittel parallel zur Rotorlängsachse miteinander verspannt sind, und
- - Anordnen des Wicklungsdrahts im Wicklungsraum des Blechpakets derart, dass das Verspannmittel durch den Wicklungsdraht vor einem Entfernen vom Blechpaket gesichert ist.
- - Providing a laminated core extending around a rotor longitudinal axis from a plurality of discs arranged next to one another, wherein the laminated core has a core inner region with a central passage formed coaxially to the rotor longitudinal axis and a plurality of rotor teeth protruding outward from the core inner region in the radial direction, wherein a winding space for arranging a winding made of winding wire is formed between adjacent rotor teeth, wherein a clamping cavity for arranging a clamping means is formed in the rotor teeth,
- - arranging an electrically insulating bracing means in the bracing cavities such that the bracing means is arranged predominantly or completely outside the winding space and the disks of the laminated core are braced together by the bracing means parallel to the rotor longitudinal axis, and
- - Arranging the winding wire in the winding space of the laminated core in such a way that the tensioning means is secured by the winding wire against removal from the laminated core.
Zunächst wird das sich um die Rotorlängsachse erstreckenden Blechpaket bereitgestellt. Das Blechpaket weist eine Mehrzahl von Scheiben auf, die koaxial zur Rotorlängsachse nebeneinander angeordnet und zu dem Blechpaket zusammengefasst sind. Durch die Scheiben ist der Paketinnenbereich des Blechpakets mit der koaxial zur Rotorlängsachse ausgebildeten zentralen Durchführung gebildet. Die zentrale Durchführung ist zum Durchführen einer Rotorwelle des Rotors ausgebildet. Somit ist das Blechpaket auf die Rotorwelle montierbar, beispielsweise im Presssitz. Der Paketinnenbereich ist vorzugsweise hohlzylinderförmig oder zumindest hohlzylinderartig ausgebildet.First, the laminated core extending around the rotor's longitudinal axis is provided. The laminated core has a plurality of disks that are arranged next to one another coaxially to the rotor's longitudinal axis and are combined to form the laminated core. The disks form the inner region of the laminated core with the central passage that is coaxial to the rotor's longitudinal axis. The central passage is designed to pass through a rotor shaft of the rotor. The laminated core can thus be mounted on the rotor shaft, for example in a press fit. The inner region of the core is preferably hollow-cylindrical or at least hollow-cylindrical.
Das Blechpaket weist die Mehrzahl von Rotorzähnen auf, die sich vom Paketinnenbereich in radiale Richtung nach außen erstrecken und somit vom Paketinnenbereich radial abstehen. Die Rotorzähne sind vorzugsweise durch die Scheiben des Blechpakets gebildet. Vorzugsweise weisen die Rotorzähne an einem der Rotorlängsachse abgewandten Zahnende eine Zahnkappe auf, die in Umfangsrichtung eine größere Ausbildung als ein zwischen dem Paketinnenbereich und dem Zahnende angeordneter mittlerer Zahnbereich des Rotorzahns aufweist. Die Zahnkappe kann auch als Polkappe des Rotors bezeichnet werden. Benachbarte Rotorzähne sind vorzugsweise beabstandet voneinander am Paketinnenbereich angeordnet.The laminated core has a plurality of rotor teeth that extend radially outward from the inner region of the core and thus protrude radially from the inner region of the core. The rotor teeth are preferably formed by the disks of the laminated core. The rotor teeth preferably have a tooth cap on a tooth end facing away from the longitudinal axis of the rotor, which has a larger configuration in the circumferential direction than a central tooth region of the rotor tooth arranged between the inner region of the core and the tooth end. The tooth cap can also be referred to as the pole cap of the rotor. Adjacent rotor teeth are preferably arranged at a distance from one another on the inner region of the core.
Zwischen den benachbarten Rotorzähnen sind Nuten ausgebildet, welche einen Teil, insbesondere einen Großteil, des Wicklungsraums binden. Der Wicklungsraum ist zur Anordnung der Wicklung des Rotors aus Wicklungsdraht ausgebildet. Vorzugsweise ist der Wicklungsraum durch die Zahnkappe zumindest teilweise in radiale Richtung begrenzt. Der Wicklungsraum erstreckt sich zudem über Stirnseiten der Rotorzähne, sodass die Wicklung um die einzelnen Rotorzähne herum am Blechpaket anordenbar ist. Somit sind an den Stirnseiten Wickelköpfe der Wicklung bildbar.Grooves are formed between the adjacent rotor teeth, which bind a part, in particular a large part, of the winding space. The winding space is designed to arrange the winding of the rotor from winding wire. The winding space is preferably at least partially limited in the radial direction by the tooth cap. The winding space also extends over the front sides of the rotor teeth, so that the winding can be arranged around the individual rotor teeth on the laminated core. In this way, winding heads of the winding can be formed on the front sides.
Die Scheiben des Blechpakets sind vorzugsweise allesamt oder zumindest überwiegend als Blechscheiben aus Elektroblech oder einem anderen Metall ausgebildet. Vorzugsweise sind derartige elektrisch leitende Scheiben mit einem elektrischen Isolator, wie beispielsweise Backlack, beschichtet. Alternativ oder zusätzlich kann ein elektrischer Isolator, wie beispielsweise Papier, zwischen zwei benachbarten Scheiben angeordnet sein. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass eine oder mehrere der Scheiben aus einem anderen Material gebildet sind, wie beispielsweise einem Kunststoff oder einem Faserverbundmaterial mit leitenden und/oder nichtleitenden Verstärkungsfasern, welche in einen Matrixwerkstoff, wie beispielsweise einem Harz oder dergleichen, eingebettet sind. Somit ist eine Biegesteifigkeit des Blechpakets erhöhbar.The disks of the laminated core are preferably all or at least predominantly made of sheet metal made of electrical sheet metal or another metal. Such electrically conductive disks are preferably coated with an electrical insulator, such as baking varnish. Alternatively or additionally, an electrical insulator, such as paper, can be arranged between two adjacent disks. According to the invention, one or more of the disks can be made of another material, such as a plastic or a fiber composite material with conductive and/or non-conductive reinforcing fibers, which are embedded in a matrix material, such as a resin or the like. In this way, the bending stiffness of the laminated core can be increased.
Die zwei jeweils stirnseitig am Blechpaket angeordneten stirnseitigen Scheiben des Blechpakets können erfindungsgemäß als Blechscheiben aus Elektroblech oder einem anderen Metall ausgebildet sein. Vorzugsweise weisen die stirnseitigen Scheiben eine größere Dicke als die übrigen Scheiben des Blechpakets auf. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die stirnseitigen Scheiben eine größere Biegesteifigkeit als die übrigen Scheiben aufweisen.The two front-side disks of the laminated core, each arranged on the front side of the laminated core, can be designed according to the invention as sheet metal disks made of electrical sheet metal or another metal. The front-side disks preferably have a greater thickness than the other disks of the laminated core. It is preferred according to the invention that the front-side disks have a greater bending stiffness than the other disks.
Die Verspannkavität ist in den Rotorzähnen ausgebildet. In der Verspannkavität ist das Verspannmittel zum Verspannen der Scheiben des Blechpakets anordenbar. Die Verspannkavität weist vorzugsweise eine Kavitätsbreite auf, die kleiner ist als eine der Verspannkavität benachbart ausgebildete Wicklungsraumbreite des Wicklungsraums. Es kann erfindungsgemäß alternativ vorgesehen sein, dass die Kavitätsbreite der Wicklungsraumbreite entspricht. Eine Kavitätstiefe entspricht vorzugsweise einer Verspannmitteldicke des Verspannmittels oder beträgt für eine mehrlagige Anordnung des Verspannmittels in der Verspannkavität einem ganzen Vielfachen der Verspannmitteldicke. Vorzugsweise weist zumindest ein Kavitätsabschnitt der Verspannkavität eine Längserstreckung in axiale Richtung, also parallel zu Rotorlängsachse, auf.The bracing cavity is formed in the rotor teeth. The bracing means for bracing the disks of the laminated core can be arranged in the bracing cavity. The bracing cavity preferably has a cavity width that is smaller than a winding space width of the winding space formed adjacent to the bracing cavity. According to the invention, it can alternatively be provided that the cavity width corresponds to the winding space width. A cavity depth preferably corresponds to a bracing means thickness of the bracing means or, for a multi-layer arrangement of the bracing means in the bracing cavity, is a whole multiple of the bracing means thickness. Preferably, at least one cavity section of the bracing cavity has a longitudinal extension in the axial direction, i.e. parallel to the rotor longitudinal axis.
Das elektrisch isolierende Verspannmittel wird derart in der Verspannkavität angeordnet, dass das Verspannmittel überwiegend oder vollständig außerhalb des Wicklungsraums angeordnet ist. Demnach kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass ein Teil des Verspannmittels in den Wicklungsraum hineinragt. Hierbei ist es bevorzugt, dass das Verspannmittel derart in den Wicklungsraum hineinragt, dass der anschließende Wicklungsprozess durch das Verspannmittel nicht behindert wird. Es können erfindungsgemäß mehrere Verspannkavitäten und mehrere Verspannmittel vorgesehen sein. Erfindungsgemäß kann ein Verspannmittel in mehreren Verspannkavitäten angeordnet werden. Ebenso kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass in einer Verspannkavität mehrere Verspannmittel angeordnet werden. Vorzugsweise ist durch das Verspannmittel eine seitliche Begrenzung des Wicklungsraums bereitgestellt. Weiter bevorzugt ist die Verspannkavität durch das Verspannmittel vollständig ausgefüllt. Das Verspannmittel kann erfindungsgemäß als Klammer, beispielsweise mit einem u-förmigen Längsschnitt zum Umgreifen des Rotorzahns von drei Seiten, als Bandage zum Umwickeln des Rotorzahns oder dergleichen ausgebildet sein. Unter einem elektrisch isolierenden Verspannmittel wird im Rahmen der Erfindung ein Verspannmittel verstanden, welches zumindest auf einer das Blechpaket kontaktierenden Seite elektrisch isolierend ausgebildet ist. Vorzugsweise ist eine dem Wicklungsraum zugewandte Seite des Verspannmittels ebenfalls als elektrischer Isolator ausgebildet. Vorzugsweise ist ein Kernbereich des Verspannmittels auch als elektrischer Isolator ausgebildet. Alternativ kann der Kernbereich auch elektrisch leitend ausgebildet sein.The electrically insulating clamping means is arranged in the clamping cavity in such a way that the clamping means is arranged predominantly or completely outside the winding space. Accordingly, according to the invention, it can be provided that part of the clamping means protrudes into the winding space. In this case, it is preferred that the clamping means protrudes into the winding space in such a way that the subsequent winding process is not hindered by the clamping means. According to the invention, several clamping cavities and several clamping means can be provided. According to the invention, a clamping means can be arranged in several clamping cavities. Likewise, according to the invention, it can be provided that several clamping means are arranged in one clamping cavity. Preferably, a lateral limitation of the winding space is provided by the clamping means. More preferably, the clamping cavity is completely filled by the clamping means. According to the invention, the clamping means can be designed as a clamp, for example with a U-shaped longitudinal cut for gripping the rotor tooth from three sides, as a bandage for wrapping the rotor tooth or the like. In the context of the invention, an electrically insulating bracing means is understood to mean a bracing means which is designed to be electrically insulating at least on one side that contacts the laminated core. Preferably, a side of the bracing means facing the winding space is also designed as an electrical insulator. Preferably, a core region of the bracing means is also designed as an electrical insulator. Alternatively, the core region can also be designed to be electrically conductive.
Zudem wird das Verspannmittel derart in der Verspannkavität angeordnet, dass die Scheiben des Blechpakets durch das Verspannmittel parallel zur Rotorlängsachse miteinander verspannt sind. Eine zum Verspannen der Scheiben erforderliche Kraft kann beispielsweise durch das Anordnen des Verspannmittels, wie beispielsweise durch Anziehen und fixieren des Verspannmittels, elastisches Aufbiegen und Zurückfedern des Verspannmittels am Blechpaket oder dergleichen, erzeugt werden. Vorzugsweise ist das Verspannmittel ausgebildet, die Verspannung des Blechpakets ohne weitere Unterstützung, beispielsweise durch die Wicklung, ein externes Spannwerkzeug oder dergleichen, zu halten. Alternativ oder zusätzlich kann die zum Verspannen der Scheiben erforderliche Kraft erfindungsgemäß über eine zusätzliche Druckvorrichtung erzeugt werden, welche das Blechpaket in axiale Richtung zusammendrückt. In diesem Fall ist ein Spannmittel mit einer besonders hohen Biegesteifigkeit bevorzugt, um das Blechpaket sicher im zusammengedrückten Zustand zu halten. Die Druckvorrichtung wird vorzugsweise nach dem Fixieren des Verspannmittels am Blechpaket von diesem entfernt, sodass das Blechpaket nur noch von dem Verspannmittel in dem verspannten Zustand gehalten wird.In addition, the clamping means is arranged in the clamping cavity in such a way that the disks of the laminated core are clamped together by the clamping means parallel to the rotor longitudinal axis. A force required to clamp the disks can be generated, for example, by arranging the clamping means, such as by tightening and fixing the clamping means, elastically bending and springing back the clamping means on the laminated core or the like. Preferably, the clamping means is designed to hold the clamping of the laminated core without further support, for example by the winding, an external clamping tool or the like. Alternatively or additionally, the force required to clamp the disks can be generated according to the invention via an additional pressure device which compresses the laminated core in the axial direction. In this case, a clamping means with a particularly high bending stiffness is preferred in order to hold the laminated core securely in the compressed state. The pressure device is preferably removed from the laminated core after the clamping means has been fixed to the laminated core, so that the laminated core is only held in the clamped state by the clamping means.
Nach dem Anordnen des Verspannmittels in der Verspannkavität wird der Wicklungsdraht im Wicklungsraum angeordnet. Der Wicklungsdraht wird erfindungsgemäß derart im Wicklungsraum angeordnet, dass das Verspannmittel durch den Wicklungsdraht vor einem Entfernen vom Blechpaket gesichert ist. Vorzugsweise wird der Wicklungsdraht derart im Wicklungsraum angeordnet, dass das Verspannmittel zwischen dem Wicklungsdraht und dem Blechpaket angeordnet und nicht durch eine lineare Bewegung vom Blechpaket entfernbar ist. Durch das Verspannmittel ist gewährleistet, dass die Verspannung des Blechpakets von einer Drahtspannung des Wicklungsdrahts unabhängig einstellbar ist, sodass die Drahtspannung beim Wickelprozess nahezu frei wählbar ist. Vorzugsweise erfolgt das Anordnen des Wicklungsdrahts im Wicklungsraum nachdem das Blechpaket auf der Rotorwelle angeordnet wurde. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass zuerst das Blechpaket auf der Rotorwelle und dann der Wicklungsdraht im Wicklungsraum angeordnet wird. Das Anordnen des Wicklungsdrahts erfolgt vorzugsweise durch Wickeln des Wicklungsdrahts um die Rotorzähne, wobei der Wicklungsdraht vorzugsweise plastisch leicht verformbar ausgebildet ist. Das Anordnen erfolgt vorzugsweise derart, dass der Wicklungsdraht das Verspannmittel berührt oder am Blechpaket festklemmt. Das Verspannmittel verbleibt am fertig hergestellten Rotor.After the bracing means have been arranged in the bracing cavity, the winding wire is arranged in the winding space. According to the invention, the winding wire is arranged in the winding space in such a way that the bracing means is secured against removal from the laminated core by the winding wire. The winding wire is preferably arranged in the winding space in such a way that the bracing means is arranged between the winding wire and the laminated core and cannot be removed from the laminated core by a linear movement. The bracing means ensures that the bracing of the laminated core can be adjusted independently of a wire tension of the winding wire, so that the wire tension can be selected almost freely during the winding process. The winding wire is preferably arranged in the winding space after the laminated core has been arranged on the rotor shaft. Alternatively, it can also be provided that the laminated core is arranged on the rotor shaft first and then the winding wire in the winding space. The arrangement of the winding wire The winding wire is preferably wound around the rotor teeth, whereby the winding wire is preferably designed to be easily plastically deformable. The arrangement is preferably carried out in such a way that the winding wire touches the bracing means or clamps itself to the laminated core. The bracing means remains on the finished rotor.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug hat gegenüber herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Wicklung am Blechpaket erzeugbar ist, wobei ein Aufbiegen der Blechscheiben aufgrund des Zusammendrückens des Blechpakets durch das Verspannmittel vermieden ist. Somit ist eine besonders gleichmäßige Wicklung erzeugbar. Überdies sind durch das erfindungsgemäße Verfahren Setzeffekte der Wicklung besser vermeidbar. Der auf diese Weise herstellbare Rotor weist daher eine erheblich verbesserte Maßhaltigkeit sowie eine wesentlich geringere Unwucht gegenüber herkömmlichen Rotoren auf.A method according to the invention for producing a rotor for an electric machine for a motor vehicle has the advantage over conventional methods that a winding can be produced on the laminated core using simple means and in a cost-effective manner, whereby bending of the sheet metal disks due to the compression of the laminated core by the clamping means is avoided. A particularly uniform winding can thus be produced. In addition, the method according to the invention makes it easier to avoid settling effects of the winding. The rotor produced in this way therefore has significantly improved dimensional stability and significantly lower imbalance compared to conventional rotors.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass ein Blechpaket bereitgestellt wird, bei welchem sich die Verspannkavität in axialer Richtung sowie in Umfangsrichtung um jeweils einen Rotorzahn herum erstreckt, wobei der Rotorzahn beim Anordnen des Verspannmittels von dem Verspannmittel entlang der Verspannkavität umgeben wird. Die sich in axiale Richtung erstreckenden Verspannkavitäten erstrecken sich vorzugsweise entlang dem Wicklungsraum und weisen eine in den Wicklungsraum mündende Längsöffnung auf. Die sich in Umfangsrichtung erstreckenden Verspannkavitäten erstrecken sich vorzugsweise entlang dem für die Wickelköpfe vorgesehenen Wicklungsraum und weisen eine in den Wicklungsraum mündende Längsöffnung auf. Das Anordnen des Verspannmittels kann beispielsweise durch Einschieben des Verspannmittels in die Verspannkavität in Umfangsrichtung, insbesondere durch das Einschieben von zwei Verspannmittel in entgegengesetzte Richtungen beidseitig auf einen Rotorzahn, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann das Anordnen des Verspannmittels beispielsweise durch Umwickeln des Rotorzahns im Bereich der Verspannkavität mit dem Verspannmittel erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise das Zusammendrücken sowie Zusammenhalten des Blechpakets leicht durchführbar ist.According to a preferred further development of the invention, a method can provide a laminated core in which the clamping cavity extends in the axial direction and in the circumferential direction around a rotor tooth, wherein the rotor tooth is surrounded by the clamping means along the clamping cavity when the clamping means is arranged. The clamping cavities extending in the axial direction preferably extend along the winding space and have a longitudinal opening opening into the winding space. The clamping cavities extending in the circumferential direction preferably extend along the winding space provided for the winding heads and have a longitudinal opening opening into the winding space. The clamping means can be arranged, for example, by pushing the clamping means into the clamping cavity in the circumferential direction, in particular by pushing two clamping means in opposite directions on both sides of a rotor tooth. Alternatively or additionally, the bracing means can be arranged, for example, by wrapping the bracing means around the rotor tooth in the area of the bracing cavity. This has the advantage that the lamination stack can be easily compressed and held together using simple means and in a cost-effective manner.
Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass ein Blechpaket bereitgestellt wird, bei welchem sich die Verspannkavität in axialer Richtung sowie in radialer Richtung um jeweils einen Rotorzahn herum erstreckt, wobei der Rotorzahn beim Anordnen des Verspannmittels von dem Verspannmittel entlang der Verspannkavität umgeben wird. Eine sich in axiale Richtung erstreckende erste Verspannkavität erstreckt sich vorzugsweise entlang der zentralen Durchführung und weist eine in die zentrale Durchführung mündende Längsöffnung auf. Eine sich in axiale Richtung erstreckende zweite Verspannkavität erstreckt sich vorzugsweise entlang einem Zahnende des Rotorzahns, wie beispielsweise einer Polkappe, und ist vorzugsweise radial nach außen weisend offen. Die sich in radiale Richtung erstreckenden Verspannkavitäten erstrecken sich vorzugsweise entlang den stirnseitigen Rotorzähnen und weisen vorzugsweise eine in axiale Richtung vom Blechpaket wegweisende Längsöffnung auf. Das Anordnen des Verspannmittels kann beispielsweise durch Einschieben des Verspannmittels in die Verspannkavität in radiale Richtung, insbesondere von einer Seite auf einen Rotorzahn, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann das Anordnen des Verspannmittels beispielsweise durch Umwickeln des Rotorzahns im Bereich der Verspannkavität mit dem Verspannmittel erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise das Zusammendrücken sowie Zusammenhalten des Blechpakets leicht durchführbar ist.According to the invention, it is preferred that a laminated core is provided in which the clamping cavity extends in the axial direction and in the radial direction around a rotor tooth, wherein the rotor tooth is surrounded by the clamping means along the clamping cavity when the clamping means is arranged. A first clamping cavity extending in the axial direction preferably extends along the central passage and has a longitudinal opening opening into the central passage. A second clamping cavity extending in the axial direction preferably extends along a tooth end of the rotor tooth, such as a pole cap, and is preferably open radially outward. The clamping cavities extending in the radial direction preferably extend along the front rotor teeth and preferably have a longitudinal opening pointing away from the laminated core in the axial direction. The clamping means can be arranged, for example, by pushing the clamping means into the clamping cavity in the radial direction, in particular from one side onto a rotor tooth. Alternatively or additionally, the bracing means can be arranged, for example, by wrapping the bracing means around the rotor tooth in the area of the bracing cavity. This has the advantage that the lamination stack can be easily compressed and held together using simple means and in a cost-effective manner.
Weiter bevorzugt wird ein Verspannmittel verwendet, welches einen faserverstärkten Kunststoff aufweist oder aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet ist. Hierbei können beispielsweise trockene Verstärkungsfasern in die Verspannkavität gelegt oder gewickelt und anschließend mit Matrixmaterial versehen werden. Alternativ oder zusätzlich können auch teil- oder vollimprägnierte Verstärkungsfasern verwendet werden. Alt Verstärkungsfasern können beispielsweise Kohlefasern, Glasfasern und/oder Aramidfasern verwendet werden. Als Matrixmaterial kann thermoplastischer Kunststoff, ein Duroplastischer Kunststoff, ein Harz, wie beispielsweise Epoxidharz, oder dergleichen verwendet werden. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise die Maßhaltigkeit des Rotors sowie die Qualität der Wicklung weiter verbesserbar und Unwuchten weiter reduzierbar sind.It is also preferred to use a bracing means which comprises a fibre-reinforced plastic or is formed from a fibre-reinforced plastic. For example, dry reinforcing fibres can be placed or wound into the bracing cavity and then provided with matrix material. Alternatively or additionally, partially or fully impregnated reinforcing fibres can also be used. Carbon fibres, glass fibres and/or aramid fibres can be used as reinforcing fibres, for example. Thermoplastic plastic, a thermosetting plastic, a resin such as epoxy resin or the like can be used as the matrix material. This has the advantage that the dimensional stability of the rotor and the quality of the winding can be further improved and imbalances can be further reduced using simple means and in a cost-effective manner.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass vor dem Anordnen des Wicklungsdrahts im Wicklungsraum eine Rotorwelle im Presssitz an dem Blechpaket angeordnet wird. Das Anordnen der Rotorwelle erfolgt vorzugsweise durch Einschieben der Rotorwelle in die zentrale Durchführung des Blechpakets, vorzugsweise entlang der Rotorlängsachse. Der Presssitz wird vorzugsweise durch Temperatur erzeugt, sodass die Rotorwelle vor dem Anordnen im Blechpaket vorzugsweise gekühlt und/oder das Blechpaket erwärmt wird. Das Anordnen der Rotorwelle im Blechpaket kann erfindungsgemäß vor oder nach dem Erzeugen der Wicklung erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise die Maßhaltigkeit des Rotors sowie die Qualität der Wicklung weiter verbesserbar und Unwuchten weiter reduzierbar sind.In a particularly preferred embodiment of the invention, a method can be provided for a rotor shaft to be arranged in a press fit on the laminated core before the winding wire is arranged in the winding space. The rotor shaft is preferably arranged by pushing the rotor shaft into the central passage of the laminated core, preferably along the rotor's longitudinal axis. The press fit is preferably created by temperature, so that the rotor shaft is preferably cooled and/or the laminated core is heated before it is arranged in the laminated core. According to the invention, the rotor shaft can be arranged in the laminated core before or after the winding is created. This has the advantage that the dimensional accuracy of the rotor and the quality of the winding can be further improved and imbalances can be further reduced using simple means and in a cost-effective manner.
Vorzugsweise wird die Rotorwelle nach dem Verspannen des Blechpakets durch das Verspannmittel an dem Blechpaket angeordnet. Bei Verwendung einer zusätzlichen Druckvorrichtung ist es in diesem Rahmen bevorzugt, dass durch die Druckvorrichtung weiterhin Druck auf das Blechpaket in axiale Richtung ausgeübt wird, sodass durch das Anordnen der Rotorwelle kein bzw. ein nur minimales Verschieben oder Verbiegen der Scheiben des Blechpakets bewirkbar und eine etwaige Überlastung des Verstärkungsmittels vermieden ist. Zudem kann das Verstärkungsmittel in diesem Fall besonders klein, also für verhältnismäßig geringe Kräfte, ausgelegt werden. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise die Maßhaltigkeit des Rotors sowie die Qualität der Wicklung weiter verbesserbar und Unwuchten weiter reduzierbar sind.Preferably, the rotor shaft is arranged on the laminated core after the laminated core has been clamped by the clamping means. When using an additional pressure device, it is preferred in this context that the pressure device continues to exert pressure on the laminated core in the axial direction, so that the arrangement of the rotor shaft causes no or only minimal displacement or bending of the disks of the laminated core and any overloading of the reinforcing means is avoided. In addition, the reinforcing means can be designed to be particularly small in this case, i.e. for relatively low forces. This has the advantage that the dimensional accuracy of the rotor and the quality of the winding can be further improved and imbalances can be further reduced using simple means and in a cost-effective manner.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass das Anordnen des Wicklungsdrahts im Wicklungsraum des Blechpakets mit einer definierten Drahtlängsspannung des Wicklungsdrahts erfolgt. Die Drahtlängsspannung wird vorzugsweise während des Erzeugens der Wicklung fortlaufend überwacht und ggf. angepasst, sodass die Drahtlängsspannung stets zwischen einem vorgegebenen minimalen Drahtspannungswert und einem vorgegebenen maximalen Drahtspannungswert liegt. Die Anpassung der Drahtlängsspannung erfolgt vorzugsweise mit einer Hysterese und/oder Dämpfung und/oder Verzögerungssteuerung oder dergleichen, sodass Spannungsschwingungen besser vermieden werden. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise die Qualität der Wicklung weiter verbesserbar ist.According to a preferred embodiment of the invention, a method can be used to arrange the winding wire in the winding space of the laminated core with a defined longitudinal wire tension of the winding wire. The longitudinal wire tension is preferably continuously monitored during the creation of the winding and adjusted if necessary so that the longitudinal wire tension is always between a predetermined minimum wire tension value and a predetermined maximum wire tension value. The longitudinal wire tension is preferably adjusted using hysteresis and/or damping and/or delay control or the like so that voltage oscillations are better avoided. This has the advantage that the quality of the winding can be further improved using simple means and in a cost-effective manner.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch einen Rotor für eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug gelöst. Der Rotor weist ein Blechpaket aus mehreren nebeneinander angeordneten Scheiben auf, wobei das Blechpaket einen Paketinnenbereich mit einer koaxial zur Rotorlängsachse ausgebildeten zentralen Durchführung und mehrere vom Paketinnenbereich in radiale Richtung nach außen abstehende Rotorzähne aufweist. Zwischen benachbarten Rotorzähnen ist jeweils ein Wicklungsraum ausgebildet ist, wobei in dem Wicklungsraum eine Rotorwicklung des Rotors aus Wicklungsdraht angeordnet ist, wobei sich eine koaxial zur Rotorlängsachse erstreckende Rotorwelle des Rotors durch die zentrale Durchführung erstreckt. Erfindungsgemäß ist in den Rotorzähnen eine Verspannkavität ausgebildet ist, wobei die Scheiben des Blechpakets durch ein in der Verspannkavität angeordnetes, elektrisch isolierendes Verspannmittel miteinander verspannt sind.According to a second aspect of the invention, the object is achieved by a rotor for an electric machine for a motor vehicle. The rotor has a laminated core made up of several disks arranged next to one another, the laminated core having an inner region of the core with a central passage formed coaxially to the longitudinal axis of the rotor and several rotor teeth protruding outward from the inner region of the core in the radial direction. A winding space is formed between adjacent rotor teeth, a rotor winding of the rotor made of winding wire being arranged in the winding space, a rotor shaft of the rotor extending coaxially to the longitudinal axis of the rotor extending through the central passage. According to the invention, a clamping cavity is formed in the rotor teeth, the disks of the laminated core being clamped together by an electrically insulating clamping means arranged in the clamping cavity.
Das Blechpaket erstrecken sich um die Rotorlängsachse und weist eine Mehrzahl von Scheiben auf, die koaxial zur Rotorlängsachse nebeneinander angeordnet und zu dem Blechpaket zusammengefasst sind. Die Scheiben weisen jeweils einen Längsabschnitt der zentralen Durchführung auf und bilden somit gemeinsam die im Paketinnenbereich ausgebildete zentrale Durchführung, durch welche die Rotorwelle hindurchgefügt ist.The laminated core extends around the longitudinal axis of the rotor and has a plurality of disks that are arranged next to one another coaxially to the longitudinal axis of the rotor and are combined to form the laminated core. The disks each have a longitudinal section of the central passage and thus together form the central passage formed in the interior of the core, through which the rotor shaft is inserted.
Die Rotorzähne stehen in radiale Richtung vom Paketinnenbereich nach außen ab. Zwischen jeweils zwei benachbarten Rotorzähne ist eine Nut ausgebildet. Durch die Nuten sind die Wicklungsräume oder zumindest Teile der Wicklungsräume bereitgestellt. Ferner erstrecken sich die Wicklungsräume um die Rotorzähne der stirnseitigen Scheiben des Blechpakets herum. In den Wicklungsräumen ist die Rotorwicklung aus Wicklungsdraht angeordnet. Die Rotorzähne sind als Polkappen ausgebildet oder weisen an ihren von der Rotorlängsachse wegweisenden Enden jeweils eine Polkappe auf.The rotor teeth protrude outwards in the radial direction from the inner area of the package. A groove is formed between every two adjacent rotor teeth. The winding spaces or at least parts of the winding spaces are provided by the grooves. The winding spaces also extend around the rotor teeth of the front disks of the laminated core. The rotor winding made of winding wire is arranged in the winding spaces. The rotor teeth are designed as pole caps or each have a pole cap at their ends pointing away from the rotor's longitudinal axis.
Die Scheiben des Blechpakets sind vorzugsweise allesamt oder zumindest überwiegend als Blechscheiben aus Elektroblech oder einem anderen Metall ausgebildet. Vorzugsweise sind derartige elektrisch leitende Scheiben mit einem elektrischen Isolator, wie beispielsweise Backlack, beschichtet. Alternativ oder zusätzlich kann ein elektrischer Isolator, wie beispielsweise Papier, zwischen zwei benachbarten inneren Scheiben angeordnet sein. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass eine oder mehrere der inneren Scheiben aus einem anderen Material gebildet sind, wie beispielsweise einem Kunststoff oder einem Faserverbundmaterial mit leitenden und/oder nichtleitenden Verstärkungsfasern, welche in einen Matrixwerkstoff, wie beispielsweise einem Harz oder dergleichen, eingebettet sind. Somit ist eine Biegesteifigkeit des Blechpakets erhöhbar.The disks of the laminated core are preferably all or at least predominantly made of sheet metal disks made of electrical sheet metal or another metal. Such electrically conductive disks are preferably coated with an electrical insulator, such as baking varnish. Alternatively or additionally, an electrical insulator, such as paper, can be arranged between two adjacent inner disks. According to the invention, one or more of the inner disks can be made of another material, such as a plastic or a fiber composite material with conductive and/or non-conductive reinforcing fibers, which are embedded in a matrix material, such as a resin or the like. The flexural rigidity of the laminated core can thus be increased.
Die Verspannkavität ist in den Rotorzähnen ausgebildet. In der Verspannkavität ist das Verspannmittel angeordnet, durch welches die Scheiben des Blechpakets miteinander verspannt sind. Das Verspannmittel ist somit ausgebildet, eine Kraft mit zumindest einer in die axiale Richtung wirkenden Kraftkomponente auf das Blechpaket zu übertragen, sodass die Scheiben hierdurch gegeneinander verpresst werden. Das Verspannmittel kann beispielsweise in die Verspannkavität gewickelt oder eingeschoben und vorzugsweise verklemmt sein. Die Verspannkavität und das Verspannmittel sind vorzugsweise derart aufeinander abgestimmt, dass das Verspannmittel nicht in den Wicklungsraum hineinragt. Vorzugsweise sind die Verspannkavität und das Verspannmittel derart aufeinander abgestimmt, dass das Verspannmittel die Verspannkavität komplett ausfüllt oder zumindest gegenüber dem Wicklungsraum abtrennt. Die Rotorwicklung ist vorzugsweise derart im Wicklungsraum angeordnet, dass das Verspannmittel durch die Rotorwicklung vor einem Entfernen aus der Verspannkavität gesichert ist.The clamping cavity is formed in the rotor teeth. The clamping means, by means of which the disks of the laminated core are clamped together, is arranged in the clamping cavity. The clamping means is thus designed to transmit a force with at least one force component acting in the axial direction to the laminated core, so that the disks are thereby pressed against each other. The clamping means can, for example, be wound or pushed into the clamping cavity and preferably clamped. The clamping cavity and the clamping means are preferably coordinated with one another in such a way that the bracing means does not protrude into the winding space. Preferably, the bracing cavity and the bracing means are coordinated with one another in such a way that the bracing means completely fills the bracing cavity or at least separates it from the winding space. The rotor winding is preferably arranged in the winding space in such a way that the bracing means is secured by the rotor winding against removal from the bracing cavity.
Bei dem erfindungsgemäßen Rotor für eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat der erfindungsgemäße Rotor gegenüber herkömmlichen Rotoren den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Wicklung am Blechpaket erzeugt ist, wobei ein Aufbiegen der Blechscheiben aufgrund des Zusammendrückens des Blechpakets durch das Verspannmittel vermieden ist. Somit weist der erfindungsgemäße Rotor eine besonders gleichmäßige Wicklung auf. Überdies sind bei dem erfindungsgemäßen Rotor Setzeffekte der Wicklung besser vermieden. Der erfindungsgemäße Rotor weist daher eine erheblich verbesserte Maßhaltigkeit sowie eine wesentlich geringere Unwucht gegenüber herkömmlichen Rotoren auf.The rotor according to the invention for an electric machine for a motor vehicle offers all the advantages that have already been described for a method for producing a rotor for an electric machine for a motor vehicle according to the first aspect of the invention. Accordingly, the rotor according to the invention has the advantage over conventional rotors that a winding is produced on the laminated core using simple means and in a cost-effective manner, whereby bending of the sheet metal disks due to the compression of the laminated core by the clamping means is avoided. The rotor according to the invention therefore has a particularly uniform winding. In addition, settling effects of the winding are better avoided with the rotor according to the invention. The rotor according to the invention therefore has significantly improved dimensional stability and significantly lower imbalance compared to conventional rotors.
Besonders bevorzugt ist der Rotor durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellt. Demnach ist das Blechpaket bei der Herstellung des Rotors durch die Anordnung des elektrisch isolierenden Verspannmittels in der Verspannkavität verspannt. Die Wicklung ist somit anschließend auf dem verspannten Blechpaket anordenbar, sodass die Drahtspannung unabhängig oder zumindest im Wesentlichen unabhängig von der Verspannkraft der Verspannung des Blechpakets kontrollierbar ist. Mit anderen Worten ist es somit nicht erforderlich, dass das Blechpaket durch die Wicklung verspannt wird.The rotor is particularly preferably manufactured by a method according to the invention. Accordingly, the laminated core is clamped during the manufacture of the rotor by arranging the electrically insulating clamping means in the clamping cavity. The winding can thus subsequently be arranged on the clamped laminated core, so that the wire tension can be controlled independently or at least essentially independently of the clamping force of the clamping of the laminated core. In other words, it is therefore not necessary for the laminated core to be clamped by the winding.
Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Rotor mit einer besonders hohen Maßhaltigkeit, einer geringeren Unwucht sowie einer besonders gleichmäßigen Wicklung mit keinen oder nur sehr geringen Setzeffekten bereitgestellt ist.This has the advantage that a rotor with a particularly high dimensional accuracy, a lower imbalance and a particularly uniform winding with no or only very slight settling effects is provided using simple means and in a cost-effective manner.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug gelöst. Die Elektromaschine weist einen sich um eine Rotorlängsachse erstreckenden Stator auf. Erfindungsgemäß weist die Elektromaschine einen erfindungsgemäßen Rotor auf. Der Rotor ist koaxial zum Stator angeordnet. Vorzugsweise ist der Rotor in Umfangsrichtung vom Stator umgeben. Der Stator weist vorzugsweise Statorzähne, zwischen zwei benachbarten Statorzähnen ausgebildete Statornuten sowie eine in den Statornuten angeordnete Statorwicklung auf. Die Statorwicklung weist an den beiden Stirnseiten des Stators vorzugsweise jeweils einen Wickelkopf auf.According to a third aspect of the invention, the object is achieved by an electric machine for a motor vehicle. The electric machine has a stator extending around a rotor longitudinal axis. According to the invention, the electric machine has a rotor according to the invention. The rotor is arranged coaxially to the stator. The rotor is preferably surrounded by the stator in the circumferential direction. The stator preferably has stator teeth, stator slots formed between two adjacent stator teeth and a stator winding arranged in the stator slots. The stator winding preferably has a winding head on each of the two end faces of the stator.
Bei der erfindungsgemäßen Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie zu einem Rotor für eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat die erfindungsgemäße Elektromaschine gegenüber herkömmlichen Elektromaschinen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine besonders gleichmäßige Wicklung am Blechpaket des Rotors bereitgestellt ist und das Blechpaket durch die Wicklung keine oder nur eine sehr geringe Verformung erfahren hat. Überdies weist die Wicklung des erfindungsgemäßen Rotors der erfindungsgemäßen Elektromaschinen gegenüber Wicklungen von Rotoren herkömmlicher Elektromaschinen stark reduzierte Setzeffekte auf. Der erfindungsgemäße Rotor der erfindungsgemäßen Elektromaschine weist daher eine erheblich verbesserte Maßhaltigkeit sowie eine wesentlich geringere Unwucht auf.The electric machine for a motor vehicle according to the invention offers all the advantages that have already been described for a method for producing a rotor for an electric machine for a motor vehicle according to the first aspect of the invention and for a rotor for an electric machine for a motor vehicle according to the second aspect of the invention. Accordingly, the electric machine according to the invention has the advantage over conventional electric machines that a particularly uniform winding is provided on the laminated core of the rotor using simple means and in a cost-effective manner, and the laminated core has experienced little or no deformation as a result of the winding. In addition, the winding of the rotor of the electric machine according to the invention has greatly reduced settling effects compared to windings of rotors of conventional electric machines. The rotor of the electric machine according to the invention therefore has significantly improved dimensional stability and significantly lower imbalance.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Kraftfahrzeug weist ein elektrisches oder hybrides Antriebssystem auf. Erfindungsgemäß weist das Antriebssystem eine erfindungsgemäße Elektromaschine auf.According to a fourth aspect of the invention, the object is achieved by a motor vehicle. The motor vehicle has an electric or hybrid drive system. According to the invention, the drive system has an electric machine according to the invention.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, zu einem Rotor für eine Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung sowie zu einer Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeugen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine besonders gleichmäßige Wicklung am Blechpaket des Rotors der Elektromaschine des Antriebssystems des Kraftfahrzeugs bereitgestellt ist und das Blechpaket durch die Wicklung keine oder nur eine sehr geringe Verformung erfahren hat. Überdies weist die Wicklung des erfindungsgemäßen Rotors der erfindungsgemäßen Elektromaschinen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs gegenüber Wicklungen von Rotoren von Elektromaschinen herkömmlicher Kraftfahrzeuge stark reduzierte Setzeffekte auf. Der erfindungsgemäße Rotor der erfindungsgemäßen Elektromaschine des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs weist daher eine erheblich verbesserte Maßhaltigkeit sowie eine wesentlich geringere Unwucht auf.The motor vehicle according to the invention offers all the advantages that have already been described for a method for producing a rotor for an electric machine for a motor vehicle according to the first aspect of the invention, for a rotor for an electric machine for a motor vehicle according to the second aspect of the invention and for an electric machine for a motor vehicle according to the third aspect of the invention. Accordingly, the motor vehicle according to the invention has the advantage over conventional motor vehicles that a particularly uniform winding is provided on the laminated core of the rotor of the electric machine of the drive system of the motor vehicle using simple means and in a cost-effective manner, and the laminated core has experienced no or only very slight deformation as a result of the winding. In addition, the winding of the rotor according to the invention of the electric machines according to the invention of the motor vehicle according to the invention has a particularly uniform winding compared to windings of rotors of electric machines. ous motor vehicles has greatly reduced settling effects. The rotor according to the invention of the electric machine according to the invention of the motor vehicle according to the invention therefore has considerably improved dimensional stability and a significantly lower imbalance.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren, ein erfindungsgemäßer Rotor, eine erfindungsgemäße Elektromaschine sowie ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
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1 in einer stirnseitigen Draufsicht ein Blechpaket während der Durchführung einer bevorzugten ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
2 in einer perspektivischen Darstellungdas Blechpaket aus 1 , -
3 in einer perspektivischen Darstellung ein Blechpaket während der Durchführung einer bevorzugten zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
4 in einer Schnittdarstellung das Blechpaket aus3 , -
5 in einer perspektivischen Darstellung ein Blechpaket während der Durchführung einer bevorzugten dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
6 in einer Schnittdarstellungdas Blechpaket aus 5 , -
7 in einer Seitenansicht eine Elektromaschine gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, -
8 in einer Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, und -
9 in einem Ablaufdiagramm eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 in a frontal plan view of a laminated core during the implementation of a preferred first embodiment of the method according to the invention, -
2 in a perspective view the sheet metal package from1 , -
3 in a perspective view a laminated core during the implementation of a preferred second embodiment of the method according to the invention, -
4 in a sectional view the laminated core from3 , -
5 in a perspective view a laminated core during the implementation of a preferred third embodiment of the method according to the invention, -
6 in a sectional view the laminated core from5 , -
7 in a side view an electric machine according to a preferred embodiment of the invention, -
8th in a side view a preferred embodiment of a motor vehicle according to the invention, and -
9 in a flow chart a preferred embodiment of a method according to the invention.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den
In
In
In
In
In
In einer zweiten Verfahrensaktion 200 wird ein elektrisch isolierendes Verspannmittel 13 in den Verspannkavitäten 12 derart angeordnet, dass das Verspannmittel 13 überwiegend oder vollständig außerhalb des Wicklungsraums 10 angeordnet ist und die Scheiben 6 des Blechpakets 5 durch das Verspannmittel 13 parallel zur Rotorlängsachse 4 miteinander verspannt sind. Unterstützend kann vorgesehen sein, dass das Blechpaket 5 während des Anordnens des Verspannmittels 13 durch eine zusätzliche Druckvorrichtung in axiale Richtung A zusammengedrückt wird. Hierdurch lassen sich die erforderlichen Kräfte zum Anordnen des Verspannmittels 13 reduzieren.In a
In einer dritten Verfahrensaktion 300 wird der Wicklungsdraht 11 im Wicklungsraum 10 des Blechpakets 5 derart angeordnet, dass das Verspannmittel 13 durch den Wicklungsdraht 11 vor einem Entfernen vom Blechpaket 5 gesichert ist. Hierbei kann der Wicklungsdraht 11 beispielsweise am Verspannmittel 13 anliegen, beispielswese unter Ausbildung eines Kontaktdrucks oder drucklos. Alternativ kann der Wicklungsdraht 11 vom Verspannmittel 13 beabstandet angeordnet werden. Das Anordnen des Wicklungsdrahts 11 erfolgt vorzugsweise mit einer vordefinierten Drahtspannung, welche unabhängig von einem Verpressdruck des Blechpakets 5 gewählt ist.In a
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Rotorrotor
- 22
- ElektromaschineElectric machine
- 33
- KraftfahrzeugMotor vehicle
- 44
- RotorlängsachseRotor longitudinal axis
- 55
- BlechpaketSheet metal package
- 66
- ScheibenDiscs
- 77
- PaketinnenbereichPackage interior
- 88th
- zentrale Durchführungcentral implementation
- 99
- RotorzahnRotor tooth
- 1010
- WicklungsraumWinding space
- 1111
- WicklungsdrahtWinding wire
- 1212
- VerspannkavitätClamping cavity
- 1313
- VerspannmittelBracing
- 1414
- RotorwelleRotor shaft
- 1515
- Statorstator
- 1616
- AntriebssystemDrive system
- 1717
- Traktionsbatterie Traction battery
- 100100
- erste Verfahrensaktionfirst procedural action
- 200200
- zweite Verfahrensaktionsecond procedural action
- 300300
- dritte Verfahrensaktionthird procedural action
- 400400
- vierte Verfahrensaktionfourth procedural action
- 500500
- fünfte Verfahrensaktion fifth procedural action
- AA
- axiale Richtungaxial direction
- RR
- radiale Richtungradial direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102020113110 A1 [0007]DE 102020113110 A1 [0007]
- DE 102019207865 A1 [0008]DE 102019207865 A1 [0008]
Claims (11)
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---|---|---|---|
DE102022212459.6A DE102022212459A1 (en) | 2022-11-22 | 2022-11-22 | Rotor with clamping cavities for an electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022212459.6A DE102022212459A1 (en) | 2022-11-22 | 2022-11-22 | Rotor with clamping cavities for an electric machine |
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ID=90923390
Family Applications (1)
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
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-
2022
- 2022-11-22 DE DE102022212459.6A patent/DE102022212459A1/en active Pending
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