-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotor für eine elektrische Maschine, der ein Rotorblechpaket mit mehreren Rotorblechen, die in einer axialen Richtung aufeinandergestapelt sind, umfasst, wobei die Rotorbleche einen Hohlraum für einen Rotormagnet bilden. Solch ein Rotorblech kann ein Elektroblech oder ein Metallblech sein. Der Rotor umfasst darüber hinaus einen Rotormagnet oder mehrere Rotormagnete, die in dem Hohlraum angeordnet sind. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine elektrische Maschine, die einen Rotor der zuvor erwähnten Art umfasst, und auf ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine der zuvor erwähnten Art, die zum Vortrieb des Fahrzeugs vorgesehen ist. Letztlich wird ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors der zuvor erwähnten Art offenbart.
-
STAND DER TECHNIK
-
Ein Rotor, eine elektrische Maschine, ein Fahrzeug und ein Verfahren der obigen Art sind im Grunde im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise kann der Rotor ein permanent erregter Rotor sein, bei dem das Rotormagnetfeld von mehreren Rotormagneten, die in dem Rotorblechpaket angeordnet sind, erzeugt wird. Zur Vermeidung von Unwuchten beim späteren Betrieb des Rotors sollten die Rotormagnete exakt in den Hohlräumen positioniert werden. Zum Fixieren der Rotormagnete in dem Rotorblechpaket werden diese oftmals an das Rotorblechpaket geklebt. Dieses Verfahren ist jedoch technisch komplex und kostenintensiv. Darüber hinaus können Risse in dem ausgehärteten Haftmittel auftreten, und Teile des Haftmittels können sich lösen und die elektrische Maschine beschädigen, insbesondere bedingt durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten des Rotorblechpakets, des Rotormagneten und des Haftmittels. Dies bedeutet auch, dass die bekannte Befestigung des Rotormagneten nicht sehr zuverlässig ist.
-
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
-
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Rotor für eine elektrische Maschine, eine verbesserte elektrische Maschine, ein verbessertes Elektrofahrzeug und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Rotors bereitzustellen. Insbesondere wird eine Lösung vorgeschlagen, die eine zuverlässige Befestigung des Rotormagneten auf einfachere Art und Weise gestattet und die eine Beschädigung der elektrischen Maschine durch Haftmittelteile vermeiden kann.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Rotor, wie im einführenden Abschnitt offenbart, gelöst, wobei mindestens eines der Rotorbleche einen plastisch verformten Abschnitt umfasst, der den Rotormagnet an einer gegenüberliegenden Innenwand des Hohlraums hält. Der plastisch verformte Abschnitt kann in den Hohlraum vorragen oder hineinreichen, beispielsweise als eine Auswölbung, eine Lasche, eine Zunge oder eine Nase. Anstatt des einen Rotormagneten können mehrere Rotormagnete axial in einer Reihe in dem Hohlraum angeordnet sein.
-
Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung durch eine elektrische Maschine gelöst, die einen Rotor der obigen Art umfasst.
-
Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine gemäß obiger Definition, die zum Vortrieb des Fahrzeugs vorgesehen ist, gelöst.
-
Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektrische Maschine gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:
- a) Bereitstellen eines Rotorblechpakets mit mehreren Rotorblechen, die in einer axialen Richtung aufeinandergestapelt sind, wobei die Rotorbleche einen Hohlraum bilden, und Bereitstellen eines Rotormagneten,
- b1) Ausbilden eines plastisch verformten Abschnitts an mindestens einem der Rotorbleche,
- c1) Einsetzen des Rotormagneten in den Hohlraum des Rotorblechpakets, so dass der plastisch verformte Abschnitt den Rotormagnet an einer gegenüberliegenden Innenwand des Hohlraums hält.
-
Letztlich wird die Aufgabe der Erfindung durch ein alternatives Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektrische Maschine gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:
- a) Bereitstellen eines Rotorblechpakets mit mehreren Rotorblechen, die in einer axialen Richtung aufeinandergestapelt sind, wobei die Rotorbleche einen Hohlraum bilden, und Bereitstellen eines Rotormagneten,
- b2) Einsetzen des Rotormagneten in den Hohlraum des Rotorblechpakets,
- c2) Ausbilden eines plastisch verformten Abschnitts an mindestens einem der Rotorbleche, so dass der plastisch verformte Abschnitt den Rotormagnet an einer gegenüberliegenden Innenwand des Hohlraums hält.
-
Durch den Einsatz der vorgeschlagenen Maßnahmen wird der Rotormagnet lückenlos in dem Hohlraum an der Position des plastisch verformten Abschnitts angeordnet und somit exakt in dem Hohlraum positioniert. Demzufolge können Unwuchten beim späteren Betrieb des Rotors vermieden oder zumindest reduziert werden. Darüber hinaus kann die Befestigung des Rotormagneten mit einem kostengünstigeren Produktionsverfahren erzielt werden. Weiterhin ist die Befestigung sehr zuverlässig, da kein Klebstoff erforderlich ist, um die Rotormagneten zu fixieren, und der plastisch verformte Abschnitt kann verschiedene Wärmeausdehnungen des Rotorblechpakets und des Rotormagneten bis zu einem gewissen Grad kompensieren. Wie oben angegeben wird, ist das Ausbilden des plastisch verformten Abschnitts sowohl vor dem Einsetzen des Rotormagneten in den Hohlraum des Rotorblechpakets als auch danach möglich. Wenn der plastisch verformte Abschnitt vor dem Einsetzen des Rotormagneten ausgebildet wird, kann der plastisch verformte Abschnitt bei Schritt c1) elastisch verformt werden. Auf diese Weise kann der plastisch verformte Abschnitt als eine Art Federzunge wirken und den Rotormagnet noch besser halten. Insbesondere trägt dies zum Kompensieren verschiedener Wärmeausdehnungen des Rotorblechpakets und des Rotormagneten bei. Es wird jedoch angemerkt, dass selbst in diesem Fall noch ein plastisch verformter Abschnitt verbleibt.
-
Der Begriff „axial“ bezieht sich auf eine parallel zur Drehachse des Rotors („Rotorachse“) verlaufende Richtung, während sich der Begriff „radial“ auf eine senkrecht von der Drehachse entspringende Richtung bezieht.
-
Allgemein kann der plastisch verformte Abschnitt durch ein Presswerkzeug oder ein Schlagwerkzeug ausgebildet werden. Das Werkzeug kann eine Werkzeugspitze umfassen, die beispielsweise wie ein Keil, ein Keilstumpf, ein Kegel, ein Kegelstumpf, eine Pyramide, ein Pyramidenstumpf oder ein Quader geformt ist.
-
Bei einer Ausführungsform können die Rotormagnete während der Produktion des Rotors durch die vorgeschlagenen Maßnahmen vorübergehend in Position gehalten werden, und weitere Befestigungsverfahren können während der Produktion des Rotors zur Endbefestigung der Rotormagnete angewendet werden. Bei solch einer Ausführungsform muss die Befestigung eines Rotormagneten durch einen plastisch verformten Abschnitt nicht sehr stark sein, da auf den Rotormagnet wirkende Kräfte und Beschleunigung gewöhnlicherweise während der Produktion des Rotors recht gering sind, und die zusätzlichen Befestigungsverfahren verleihen in Kombination mit dem plastisch verformten Abschnitt die nötige Stabilität für den späteren Betrieb der elektrischen Maschine. Beispielsweise kann das zusätzliche Befestigungsverfahren Füllen eines verbleibenden Spalts zwischen dem Rotorblechpaket und dem Rotormagneten mit einer Vergussmasse umfassen. Beispielsweise kann die Vergussmasse Harz, Haftmittel oder Lack umfassen oder daraus bestehen. Auf diese Weise wird der Rotormagnet noch besser an dem Rotorblechpaket befestigt. Trotzdem kann auch ein Hohlraum für den Rotormagnet ohne Vergussmasse belassen werden. Auf diese Weise ist die Herstellung des Rotors unkomplizierter und kann kostengünstiger erfolgen.
-
Gewöhnlich umfasst ein Rotor mehrere Rotormagnete an verschiedenen Winkelpositionen und/oder an verschiedenen axialen Stellen. Demzufolge wird bei einer Ausführungsform ein Rotor vorgeschlagen, der mehrere Hohlräume entsprechend diesem Hohlraum, mehrere Rotormagnete entsprechend diesem Rotormagneten und mehrere plastisch verformte Abschnitte entsprechend diesem plastisch verformten Abschnitt umfasst, wobei jeder Rotormagnet in einem Hohlraum angeordnet ist. Beispielsweise können die plastisch verformten Abschnitte in demselben radialen Abstand zu einer Rotorachse angeordnet sein und können somit in einem Kreis angeordnet sein. Alternativ dazu können die plastisch verformten Abschnitte in unterschiedlichen radialen Abständen zu der Rotorachse angeordnet sein.
-
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden in den Ansprüchen und in der Beschreibung sowie in den Figuren offenbart.
-
Bei einer Ausführungsform ist der plastisch verformte Abschnitt an einem Vorsprung eines der Rotorbleche angeordnet. Insbesondere kann der Vorsprung in den Hohlraum für den Magnet hineinreichen. Ferner können einige der Rotorbleche solch einen Vorsprung, der in einen Hohlraum für einen Magnet hineinreicht, umfassen, wobei solch ein plastisch verformter Abschnitt an diesem Vorsprung angeordnet ist. Auf diese Weise können große Toleranzen (und somit ein großer Spalt) zwischen dem Rotormagneten und seinem Hohlraum bereitgestellt werden, da der Vorsprung den Rotormagnet sowieso hält. Darüber hinaus kann ein plastisch verformter Abschnitt leicht und mit einer relativ geringen Kraft hergestellt werden. Allgemein kann ein Rotorblech der Rotorbleche einen einzigen Vorsprung oder mehrere Vorsprünge umfassen.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform weist der Rotormagnet einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei der plastisch verformte Abschnitt wie folgt angeordnet ist:
- - an einer der längeren Seiten des rechteckigen Querschnitts oder
- - an einer der kürzeren Seiten des rechteckigen Querschnitts.
-
Auf diese Weise kann der Rotormagnet durch eine relativ große Fläche der Rotorbleche in Position gehalten werden. Diese Ausführungsform kann hohe Kräfte zur Herstellung eines plastisch verformten Abschnitts erfordern, ist jedoch andererseits sehr fehlertolerant und prozesssicher.
-
Vorteilhafterweise ist der plastisch verformte Abschnitt an einem radial inneren Rand des Hohlraums angeordnet. Auf diese Weise wird der Rotormagnet an einer Außenwand seines Hohlraums gehalten, so dass die Befestigung nicht durch die Zentrifugalkraft gelockert werden kann.
-
Vorteilhafterweise ist das Rotorblech, das den plastisch verformten Abschnitt umfasst, auf einer axialen Seite des Rotorblechpakets angeordnet. Insbesondere kann das Blech eine axiale Endseite des Rotorblechpakets bilden. Auf diese Weise kann der plastisch verformte Abschnitt sogar ausgebildet werden, wenn alle Rotorbleche gestapelt sind.
-
Des Weiteren kann der Rotormagnet mit einer Vergussmasse gegossen werden.
-
Bei einer Ausführungsform kann der plastisch verformte Abschnitt durch Bewegen des Presswerkzeugs oder des Schlagwerkzeugs in einer axialen Richtung hergestellt werden. Dies ist besonders dann nützlich, wenn der plastisch verformte Abschnitt an der axialen Seite des Rotorblechpakets und/oder an einer der Seiten eines rechteckigen Querschnitts des Hohlraums ausgebildet wird.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform kann der plastisch verformte Abschnitt durch Bewegen des Presswerkzeugs oder des Schlagwerkzeugs quer zur axialen Richtung, insbesondere durch eine Bewegung in einer radialen Richtung, hergestellt werden. Dies ist besonders dann nützlich, wenn der plastisch verformte Abschnitt an der axialen Seite des Rotorblechpakets und/oder an einem Vorsprung, der in den Hohlraum für den Rotormagnet hineinreicht, ausgebildet wird. Es ist möglich, dass der plastisch verformte Abschnitt nur in einer radialen Ebene verformt wird, ohne axial verformt zu werden.
-
Es sind auch vermischte Bewegungen des Presswerkzeugs oder des Schlagwerkzeugs möglich, so dass der plastisch verformte Abschnitt durch eine kombinierte Bewegung, die eine axiale Komponente und eine quer zur axialen Richtung verlaufende Komponente aufweist, ausgebildet werden kann. Weiterhin kann ein Rotorblechpaket verschiedene plastisch verformte Abschnitte an einer Vorderseite umfassen, beispielsweise sowohl plastisch verformte Abschnitte, die durch Bewegen des Presswerkzeugs oder Schlagwerkzeugs in einer axialen Richtung hergestellt werden, als auch plastisch verformte Abschnitte, die durch Bewegen des Presswerkzeugs oder des Schlagwerkzeugs quer zur axialen Richtung hergestellt werden.
-
Bei einer sehr vorteilhaften Ausführungsform sind alle Rotorbleche des Rotorblechpakets vor Schritt b1) oder c2) identisch. Auf diese Weise kann die Produktion der Rotorbleche sehr kostengünstig erfolgen.
-
Bei noch einer weiteren Ausführungsform sind mehrere Rotorblechpakete nach Schritt c1) oder c2) rekursiv an einer Rotorwelle angeordnet. Insbesondere wird Schritt c1) oder c2) für ein nächstes der mehreren Rotorblechpakete vor seiner Anordnung an der Rotorwelle durchgeführt. Auf diese Weise kann das vorgeschlagene Verfahren auch bei Rotorteilblechpaketen angewendet werden, die nach dem Stapeln das Rotorblechpaket bilden.
-
Bei Verwendung von Teilpaketen können viele plastisch verformte Abschnitte in dem Rotorblechpaket ausgebildet sein. Beispielsweise kann jeder Magnethohlraum eines Teilpakets einen plastisch verformten Abschnitt umfassen. Der plastisch verformte Abschnitt kann an einer axialen Seite oder einer axialen Mitte des Teilpakets angeordnet sein. Alternativ dazu kann jeder Magnethohlraum eines Teilpakets zwei plastisch verformte Abschnitte umfassen, die jeweils an einer anderen axialen Seite des Teilpakets angeordnet sind. In jedem der zuvor erwähnten Fälle kann der Magnethohlraum dahingehend vorgesehen sein, einen Magnet oder mehrere Magnete, die axial in einer Reihe angeordnet sind, aufzunehmen. Dementsprechend ist die Befestigung von Rotormagneten dann besonders zuverlässig. Weiterhin können bei dieser Ausführungsform separate Rotormagnete für jedes Teilpaket vorgesehen sein.
-
Letztlich können angrenzende der Rotorblechpakete um die Rotorachse bezüglich einander verdreht werden, wenn mehrere Rotorblechpakete an der Rotorwelle angeordnet werden. Auf diese Weise können Teilblechpakete zur Herstellung von abgestuften Rotorblechpaketen verwendet werden, wobei sich die Winkelposition der Magnetpole stufenweise in dem Rotorblechpaket, konkret an den Begrenzungen der Teilpakete, ändert.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Nun wird im Folgenden die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen genauer beschrieben, die Erfindung ist jedoch nicht auf diese beschränkt.
- 1 zeigt eine Schnittansicht einer beispielhaften elektrischen Maschine;
- 2 zeigt eine Schrägansicht eines Rotorblechpakets;
- 3 zeigt eine detaillierte Vorderansicht eines Rotorblechpakets mit einem plastisch verformten Abschnitt an der längeren Seite eines rechteckigen Querschnitts eines Rotormagneten;
- 4 zeigt eine detaillierte Vorderansicht eines Rotorblechpakets mit einem plastisch verformten Abschnitt an einem Vorsprung, der in einen Hohlraum für den Rotormagnet hineinreicht;
- 5-7 zeigen ein Verfahren zum Ausbilden eines plastisch verformten Abschnitts, nachdem ein Rotormagnet in seinen Hohlraum eingesetzt wurde;
- 8-9 zeigen ein Verfahren zum Ausbilden eines plastisch verformten Abschnitts, bevor ein Rotormagnet in seinen Hohlraum eingesetzt wird;
- 10 zeigt eine axiale Seitenschnittansicht eines Teils eines beispielhaften Rotorblechpakets mit mehreren Vorsprüngen und einem plastisch verformten Abschnitt entlang der axialen Erstreckung des Rotorblechpakets;
- 11 ähnelt 10, weist jedoch separate Rotormagnete für jedes der Teilpakete auf;
- 12 zeigt das Rotorblechpaket von 11 in einer Schnittansicht von oben, und
- 13 zeigt eine schematische Ansicht eines Elektrofahrzeugs.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Allgemein sind dieselben Teile oder ähnliche Teile mit denselben/ähnlichen Bezeichnungen und Bezugszeichen gekennzeichnet. Die in der Beschreibung offenbarten Merkmale treffen auf Teile mit denselben/ähnlichen Bezeichnungen bzw. Bezugszeichen zu. Die Angabe der Ausrichtung und Relativposition bezieht sich auf die zugehörige Figur.
-
1 zeigt einen Halbschnitt durch eine schematisch gezeichnete elektrische Maschine 1. Die elektrische Maschine 1 umfasst eine Rotorwelle 2 mit einem daran befestigten Rotor 3, wobei die Rotorwelle 2 durch ein erstes und ein zweites (Wälz-) Lager 4a, 4b bezüglich eines Stators 5 um eine Rotorachse oder Drehachse A drehbar gestützt wird. Das erste Lager 4a ist an einer vorderen Lagerplatte 6 befestigt, und das zweite Lager 4b ist an einer hinteren Lagerplatte 7 befestigt. Die elektrische Maschine 1 umfasst des Weiteren einen mittleren Gehäuseteil 8, der den Stator 5 umgibt und die vordere Lagerplatte 6 und die hintere Lagerplatte 7 verbindet. Die vordere Lagerplatte 6, die hintere Lagerplatte 7 und der mittlere Gehäuseteil 8 bilden zusammen das Gehäuse 9 der elektrischen Maschine 1.
-
Der Stator 5 weist ein Statorblechpaket 10 mit darin angeordneten Statorwicklungen 11 auf. Der Rotor 3 weist ein Rotorblechpaket 12a mit mehreren Rotorblechen 13a, die in einer parallel zur Rotorachse A verlaufenden axialen Richtung aufeinandergestapelt sind, auf, und es weist eine erste axiale Seite B1 und eine zweite axiale Seite B2 auf. In diesem Zusammenhang wird angemerkt, dass der Stator 5 auch Statorbleche aufweist, die in 1 jedoch nicht genau gezeigt werden. Die Rotorbleche 13a bilden einen Hohlraum 14 für einen Rotormagnet 15. Des Weiteren umfasst die elektrische Maschine 1 einen Rotormagnet 15, der in dem Hohlraum 14 angeordnet ist. Anstatt nur eines Rotormagneten 15 können mehrere Rotormagnete axial in einer Reihe angeordnet sein.
-
Mindestens eines der Rotorbleche 13a umfasst einen plastisch verformten Abschnitt C1, C2, der den Rotormagnet 15 an einer gegenüberliegenden Innenwand des Hohlraums 14 hält. Genauer sind bei dieser Ausführungsform plastisch verformte Abschnitte C1, C2 an beiden axialen Seiten B1, B2 des Rotorblechpakets 12a angeordnet.
-
2 zeigt ein Beispiel für ein Rotorblechpaket 12b in einer Schrägansicht, die darstellt, wie eine Anzahl an Hohlräumen 14a..14c um die Drehachse A herum angeordnet sein können. 2 zeigt darüber hinaus eine Wellenbohrung D für die Rotorwelle 2.
-
3 zeigt eine detaillierte Vorderansicht eines Rotorblechpakets 12c, das den Rotorblechpaketen 12a und 12b von 1 und 2 ähnelt. Ein Rotormagnet 15a ist in einem Hohlraum 14a angeordnet, und ein Rotormagnet 15b ist in einem Hohlraum 14b angeordnet. Bei dieser Ausführungsform weisen die Rotormagnete 15a, 15b einen rechteckigen Querschnitt auf, die plastisch verformten Abschnitte Ca, Ca' sind an den längeren Seiten der rechteckigen Querschnitte der Rotormagnete 15a, 15b angeordnet, und sie sind an einem radial inneren Rand der Hohlräume 14a, 14b angeordnet. Demzufolge werden die Rotormagnete 15a, 15b jeweils an die gegenüberliegenden und radial äußeren Ränder der Hohlräume 14a, 14b gedrückt. Demzufolge wird die Befestigung der Rotormagnete 15a, 15b nicht durch die Zentrifugalkraft gelockert. Die plastisch verformten Abschnitte Ca, Ca' werden bei dieser Ausführungsform durch eine axiale Bewegung eines Presswerkzeugs oder Schlagwerkzeugs verformt. An diesem Punkt wird angemerkt, dass die plastisch verformten Abschnitte Ca, Ca' auch an den kürzeren Seiten des rechteckigen Querschnitts der Rotormagnete 15a, 15b angeordnet sein können und die Hohlräume 14a, 14b anders geformt sein können. Es wird auch angemerkt, dass ein Rotormagnet auf dieselbe Art und Weise in einem Hohlraum 14c in 2 gehalten werden kann.
-
4 zeigt ein Rotorblechpaket 12d, das dem Rotorblechpaket 12c von 3 ähnelt. Bei dieser Ausführungsform umfassen mindestens einige der Rotorbleche Vorsprünge 16a, 16b, die in die Hohlräume 14a, 14b hineinreichen, und plastisch verformte Abschnitte Cb, Cb' sind an den Vorsprüngen 16a, 16b angeordnet. Noch einmal, die plastisch verformten Abschnitte Cb, Cb' sind an radial inneren Rändern der Hohlräume 14a, 14b angeordnet, so dass die Befestigung der Rotormagnete 15a, 15b durch die Zentrifugalkraft nicht gelockert wird. Die plastisch verformten Abschnitte Cb, Cb' werden in einer radialen Ebene durch ein Presswerkzeug oder Schlagwerkzeug verformt. Als eine Möglichkeit können die plastisch verformten Abschnitte Cb, Cb' auch in der axialen Richtung verformt werden. Noch einmal, ein Rotormagnet kann auf dieselbe Art und Weise in einem Hohlraum 14c in 2 gehalten werden.
-
Allgemein kann ein Rotorblech 13a der Rotorbleche 13a einen einzigen Vorsprung 16a, 16b oder mehrere Vorsprünge 16a, 16b umfassen. Es sind auch vermischte Ausführungsformen, die plastisch verformte Abschnitte Ca, Ca' umfassen und plastisch verformte Abschnitte Cb, Cb' umfassen, möglich. Ferner sind plastisch verformte Abschnitte Ca..Cb' möglich, wobei sich das Presswerkzeug oder Schlagwerkzeug in einer kombinierten Richtung, die eine axiale Komponente und eine quer zur axialen Richtung verlaufende Komponente aufweist, bewegt.
-
Es ist auch möglich, dass ein Rotorblechpaket 12a..12d verschiedene plastisch verformte Abschnitte Ca..Cb' an einer Vorderseite umfasst, beispielsweise sowohl plastisch verformte Abschnitte Ca, Ca' , die durch Bewegen des Presswerkzeugs oder Schlagwerkzeugs in einer axialen Richtung hergestellt werden, als auch plastisch verformte Abschnitte Cb, Cb', die durch Bewegen des Presswerkzeugs oder des Schlagwerkzeugs quer zur axialen Richtung hergestellt werden.
-
5 bis 7 zeigen ein erstes Verfahren zur Herstellung eines Rotors 3 für eine elektrische Maschine 1. Bei einem ersten Schritt, der in 5 gezeigt wird, wird ein Rotorblechpaket 12 mit mehreren Rotorblechen 13, die in einer axialen Richtung aufeinandergestapelt sind, bereitgestellt, wobei die Rotorbleche 13 einen Hohlraum 14 für einen Rotormagnet 15 bilden. Ferner wird ein Rotormagnet 15 bereitgestellt. In dem in 5 dargestellten Zustand ist der Rotormagnet 15 bereits in den Hohlraum 14 des Rotorblechpakets 12 eingesetzt worden. Wie zu sehen ist, gibt es zwischen dem Rotormagnet 15 und dem Rand der Begrenzung des Hohlraums 14 einen Spalt G. 5 zeigt auch ein Presswerkzeug oder Schlagwerkzeug 17, das bei dieser Ausführungsform eine konische Werkzeugspitze aufweist und das nach unten bewegt wird. In 6 hat das Presswerkzeug oder Schlagwerkzeug 17 das Rotorblechpaket 12 durchdrungen und hat den plastisch verformten Abschnitt C ausgebildet. Wie zu sehen ist, drückt der plastisch verformte Abschnitt C einen Teil des Rotorblechpakets 12 an den
-
Rotormagnet 15 und hält diesen dadurch, dass er ihn an eine gegenüberliegende Innenwand des Hohlraums 14 drückt. Durch den Einsatz der vorgeschlagenen Maßnahmen wird der Rotormagnet 15 lückenlos in dem Hohlraum 14 an der Position des plastisch verformten Abschnitts C angeordnet und somit exakt in dem Hohlraum 14 positioniert. 7 zeigt letztlich das Presswerkzeug oder Schlagwerkzeug 17 in der zurückgezogenen Position. Es wird angemerkt, dass das Presswerkzeug oder Schlagwerkzeug 17 auch anders geformt sein kann, beispielsweise wie ein Keil, ein Keilstumpf, ein Kegelstumpf, eine Pyramide, ein Pyramidenstumpf oder ein Quader.
-
8 und 9 zeigen ein alternatives Verfahren zur Herstellung eines Rotors 3 für eine elektrische Maschine 1. Wieder wird ein Rotorblechpaket 12 mit mehreren Rotorblechen 13, die in einer axialen Richtung aufeinandergestapelt sind, bereitgestellt, wobei die Rotorbleche 13 einen Hohlraum 14 für einen Rotormagnet 15 bilden, und ein Rotormagnet 15 wird bereitgestellt, wie zuvor. Im Gegensatz zu dem in 5 bis 7 gezeigten Verfahren ist der Rotormagnet 15 jedoch noch nicht in den Hohlraum 14 eingesetzt. Der plastisch verformte Abschnitt C wird unter Verwendung des Presswerkzeugs oder Schlagwerkzeugs 17 genau wie oben beschrieben hergestellt, jedoch ohne den Rotormagnet 15. Das Ergebnis dieses Verfahrensschritts wird in 8 gezeigt. Darüber hinaus wird der Rotormagnet 15 in 8 in den Hohlraum 14 bewegt. In 9 hat der Rotormagnet 15 den Bereich des plastisch verformten Abschnitts C erreicht und schiebt den durch den plastisch verformten Abschnitt C gebildeten Vorsprung nach links. Also wird der plastisch verformte Abschnitt C während dieses Verfahrensschritts elastisch verformt, und der Vorsprung kann somit als eine Art Federlasche 18 angesehen werden. Wieder wird der Rotormagnet 15 lückenlos in dem Hohlraum 14 an der Position des plastisch verformten Abschnitts C angeordnet und somit exakt in dem Hohlraum 14 positioniert und gehalten. Wie in 9 zu sehen ist, verbleibt trotz der elastischen Verformung noch ein plastisch verformter Abschnitt C.
-
Vorteilhafterweise können alle Rotorbleche 13 des Rotorblechpakets 12 identisch sein, bevor der plastisch verformte Abschnitt C ausgebildet wird. Deshalb kann die Produktion der Rotorbleche 13 sehr kostengünstig erfolgen. Dies ist jedoch nicht erforderlich, und die Rotorbleche 13 können unterschiedlich geformt sein, bevor der plastisch verformte Abschnitt C hergestellt wird.
-
10 zeigt eine beispielhafte Schnittansicht eines Teils eines Rotorblechpakets 12e. Wie zu sehen ist, umfasst das Rotorblechpaket 12e Rotorbleche 13b ohne einen Vorsprung 16b und ohne einen plastisch verformten Abschnitt C und Rotorbleche 13c mit einem Vorsprung 16b und mit einem plastisch verformten Abschnitt C. 10 stellt darüber hinaus dar, dass die vorgeschlagenen Maßnahmen und Verfahren auf Teilblechpakete S1..S4, die zum Aufbauen des Rotorblechpakets 12e verwendet werden können, angewendet werden können.
-
Wenn Teilpakete S1..S4 verwendet werden, können leicht viele plastisch verformte Abschnitte C in dem Rotorblechpaket 12e, beispielsweise an einer oder an beiden der axialen Seiten jedes Teilpakets S1..S4, ausgebildet werden, bevor sie gestapelt werden und das Rotorblechpaket 12e bilden. Dementsprechend ist die Befestigung von Rotormagneten 15 dann besonders zuverlässig. In 10 umfasst nur das Teilpaket S1 plastisch verformte Abschnitt der C an jeder seiner axialen Seiten. Die Teilpakete S1..S4 können jedoch auch plastisch verformte Abschnitte C an beiden axialen Seiten umfassen. Gleichermaßen kann das Teilpaket S1 einen plastisch verformten Abschnitt C an nur einer seiner axialen Seiten umfassen.
-
Obgleich die Verwendung von Teilpaketen S1..S4 nützlich ist, wird angemerkt, dass die Verwendung verschiedener Rotorbleche 13b, 13c und das Ausbilden mehrerer plastisch verformter Abschnitte C in der axialen Erstreckung des Rotorblechpakets 12e nicht auf die Verwendung von Teilpaketen S1..S4 beschränkt ist, sondern auch eingesetzt werden kann, wenn das Rotorblechpaket 12 Rotorblech 13b, 13c für Rotorblech 13b, 13c aufgebaut wird.
-
11 zeigt nun ein Beispiel für ein Rotorblechpaket 12f, das dem Rotorblechpaket 12e von 10 ähnelt. Hier gibt es im Gegensatz separate Rotormagnete 15 für die Teilpakete S1..S4. Dadurch entsteht die Möglichkeit der Ausbildung eines abgestuften Rotorblechpakets 12f, wobei die Magnetpole aneinandergrenzende der Teilpakete S1..S4 um die Rotorachse A bezüglich einander verdreht sind, wie in 12, die die Schnittansicht des Rotorblechpakets 12f von oben zeigt, gezeigt wird. Konkret ändert sich die Winkelposition der Magnetpole stufenweise in dem Rotorblechpaket 12f an den Begrenzungen der Teilpakete S1..S4.
-
Wie aus 2 bis 4 zu sehen ist, können die Rotorblechpakete 12 a.. 12f allgemein mehrere Hohlräume 14a..14c, mehrere Rotormagnete 15, 15a..15c umfassen, wobei jeweils ein Rotormagnet 15, 15a..15c in einem Hohlraum 14a..14c angeordnet ist. Wie in 2 bis 4 zu sehen ist, können die mehreren Hohlräume 14a..14c und somit die Rotormagnete 15, 15a..15c symmetrisch um die Drehachse A herum angeordnet sein.
-
Allgemein können die Rotormagnete 15, 15a..15c durch die vorgeschlagenen Maßnahmen während der Produktion des Rotors 3 vorübergehend in Position gehalten werden, und weitere Befestigungsverfahren können zur Endbefestigung der Rotormagnete 15, 15a..15c und zu deren zuverlässigem Halten auch während des Betriebs der elektrischen Maschine 1 angewendet werden. Bei solch einer Ausführungsform muss die Befestigung der Rotormagnete 15, 15a..15c durch die plastisch verformten Abschnitte C, C1, C2, Ca..Cb' nicht sehr stark sein, da auf die Rotormagnete 15, 15a..15c wirkende Kräfte und Beschleunigung gewöhnlicherweise während der Produktion des Rotors 3 recht gering sind, und die zusätzlichen Befestigungsverfahren verleihen in Kombination mit den plastisch verformten Abschnitten C, C1, C2, Ca..Cb' die nötige Stabilität für den späteren Betrieb der elektrischen Maschine 1. Beispielsweise kann das zusätzliche Befestigungsverfahren Füllen eines verbleibenden Spalts G zwischen dem Rotorblechpaket 12a..12f und den Rotormagneten 15, 15a..15c mit einer Vergussmasse umfassen. Beispielsweise kann die Vergussmasse Harz, Haftmittel oder Lack umfassen oder daraus bestehen. Auf diese Weise werden die Rotormagnete 15, 15a..15c noch besser an dem Rotorblechpaket 12a..12f befestigt. Trotzdem können auch Hohlräume 14, 14a..14c für die Rotormagnete 15, 15a..15c ohne Vergussmasse belassen werden. Auf diese Weise ist die Herstellung des Rotors 3 unkomplizierter und kann kostengünstiger erfolgen.
-
Letztlich zeigt 13 ein Elektrofahrzeug 19 mit einem Triebstrang, der eine elektrische Maschine 1 gemäß obiger Definition umfasst, die zum Vortrieb des Elektrofahrzeugs 19 vorgesehen ist. Im Einzelnen ist die elektrische Maschine 1 mit einem Getriebe 20, Seitenwellen 21 und schließlich mit den Rädern 22 gekoppelt. Die elektrische Maschine 1 kann dahingehend vorgesehen sein, das Elektrofahrzeug 19 dauerhaft in einem vollelektrischen Fahrzeug oder vorübergehend, z. B. in Kombination mit einem Verbrennungsmotor, in einem Hybridfahrzeug anzutreiben.
-
Es wird angemerkt, dass die Erfindung nicht auf die hier zuvor offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern Kombinationen der verschiedenen Varianten möglich sind. In der Praxis können die elektrische Maschine 1 und das Elektrofahrzeug 19 mehr oder weniger Teile als in den Figuren gezeigt aufweisen. Es wird auch angemerkt, dass die elektrische Maschine 1 und das Elektrofahrzeug 19 oder Teile davon in den Figuren nicht zwangsläufig maßstabsgerecht gezeichnet sind. Des Weiteren kann die Beschreibung den Gegenstand weiterer unabhängiger Erfindungen umfassen.
-
Es wird auch angemerkt, dass der Begriff „umfassen/umfasst“ keine anderen Elemente ausschließt und die Verwendung der Artikel „ein/eine/einer“ die Pluralform nicht ausschließt. Des Weiteren können Elemente, die im Zusammenhang mit verschiedenen Ausführungsformen beschrieben werden, kombiniert werden. Es wird auch angemerkt, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als Einschränkung des Schutzumfangs der Ansprüche aufzufassen sind.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- elektrische Maschine
- 2
- Rotorwelle
- 3
- Rotor
- 4a, 4b
- Lager
- 5
- Stator
- 6
- erste Lagerplatte
- 7
- zweite Lagerplatte
- 8
- (mittlerer) Gehäuseteil
- 9
- Gehäuse
- 10
- Statorblechpaket
- 11
- Statorwicklung
- 12, 12a..12f
- Rotorblechpaket
- 13, 13a..13c
- Rotorblech
- 14, 14a..14c
- Hohlraum
- 15, 15a..15c
- Rotormagnet
- 16a, 16b
- Vorsprung
- 17
- Presswerkzeug/Schlagwerkzeug
- 18
- Federlasche
- 19
- Fahrzeug
- 20
- Getriebe
- 21
- Seitenwelle
- 22
- Rad
- A
- Rotorachse
- B1, B2
- axiale Seite des Rotorblechpakets
- C, C1, C2, Ca..Cb'
- plastisch verformter Abschnitt
- D
- Wellenbohrung
- G
- Spalt
- S1..S4
- Rotorteilblechpaket
