EP3895278A1 - Rotor für einen elektromotor, elektromotor sowie verfahren zur herstellung eines rotors - Google Patents

Rotor für einen elektromotor, elektromotor sowie verfahren zur herstellung eines rotors

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EP3895278A1
EP3895278A1 EP19849015.3A EP19849015A EP3895278A1 EP 3895278 A1 EP3895278 A1 EP 3895278A1 EP 19849015 A EP19849015 A EP 19849015A EP 3895278 A1 EP3895278 A1 EP 3895278A1
Authority
EP
European Patent Office
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rotor
shaft
electric motor
electrical sheet
laminated core
Prior art date
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Pending
Application number
EP19849015.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Lehmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Neumayer Tekfor Engineering GmbH
Original Assignee
Neumayer Tekfor Engineering GmbH
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Publication date
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
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    • H02K15/0012—Manufacturing cage rotors
    • H—ELECTRICITY
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003—Couplings; Details of shafts
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    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49009—Dynamoelectric machine

Definitions

  • the present invention relates to a rotor for an electric motor with a shaft and a laminated core made of an electrical sheet material, the shaft carrying the laminated core and the laminated core serving as a carrier for permanent magnets or a short-circuit rotor.
  • the invention further relates to an electric motor with a rotor and a method for producing a rotor.
  • rotor shafts for e-machines are predominantly made in one piece, although there are also approaches for multi-part, so-called built shafts.
  • One-piece shafts have the disadvantage that individual sections (e.g. splines, bearing seat or sealing seat) perform different functions and that there are correspondingly different requirements in terms of geometry and material properties.
  • a compromise must therefore be found for the different sections and their requirements.
  • stator and rotor exist e.g. B. partly from special laminated cores (the so-called electrical sheets), on the one hand to cause high magnetic flux densities and on the other hand to minimize magnetic reversal and eddy current losses.
  • Multi-part rotors are described for example in DE 10 2010 022 621 A1, DE 10 2011 012 429 A1, DE 10 2016 215 090 A1, DE 10 2016 215 979 A1, DE 10 2017 011 969 A1 or WO 2018/036952 A1.
  • DE 10 2012 110 157 A1 describes a rotor of an asynchronous motor with a laminated core.
  • DE 10 2011 001 488 B4 describes special materials for the laminated cores.
  • the rotor shaft supports the rotor via a force fit or, for example, a form fit and allows mechanical mounting. Furthermore, the rotor shaft offers a tread for, for example, a radial seal to seal the electric machine from the outside world, e.g. B. to the transmission.
  • the rotor shaft usually transmits a torque via an external or internal toothing in subsequent or previous units (e.g. the gearbox already mentioned).
  • the laminated core carries, for example, a short-circuit cage or permanent magnets.
  • the laminated core rotates at high speed and a short distance from the stator and preferably also conducts the magnetic flux.
  • the laminated core consists of stacked laminations which are electrically insulated from one another in order to increase the electrical resistance in the axial direction. This is intended to reduce eddy currents and reduce energy or thermal losses.
  • the individual sheets are made of special iron alloys (so-called electrical sheet), which should have the following properties:
  • Rotor shafts usually consist of carbon steels (C35, C45) or tempered steels (42CrMo4) because they have to have a certain hardness.
  • the hardness is particularly necessary for the torque-transmitting splines, for the sealing seat and for the bearing seats. Due to the limitation to specific sections, often only these sections are hardened by a local heat treatment. In order for the other areas of the rotor shaft to provide good properties for a press-fit joint and to have a certain bending stiffness for stable rotation even at high speeds, larger diameters and high wall thicknesses are provided.
  • AT 008 876 U2 discloses a three-part shaft of a test bench.
  • a middle part of the shaft consists of a magnetically conductive material and serves as a return tube. Permanent magnetic poles are attached to the middle part itself.
  • the object of the invention is to provide a rotor - for. B. for an electric motor - before striking, which is advantageous over the prior art.
  • the object is achieved by a rotor shaft, an electric motor with a rotor shaft and a method for producing a rotor shaft.
  • the object is achieved with a rotor, the shaft being made of an electrical sheet material at least in a central section which carries the laminated core.
  • the high electrical and thermal losses known in the prior art are reduced according to the invention in that at least the section of the rotor which carries the laminated core and in which the said magnetic fields are thus generated consists of an electrical sheet material.
  • the invention thus at least reduces losses that arise in the rotor shaft as a supporting element of the rotor. This is based on the consideration that the rotor shaft also transmits part of the magnetic flux and can therefore contribute to the losses mentioned above.
  • Electrical sheet has special properties that are optimized for use in electric motors and transformers. These properties are e.g. B. is achieved by reducing the carbon content (less than 100 ppm) by dispensing with some alloying elements (e.g. chromium or titanium) or by adding other alloying elements (e.g. silicon or aluminum) in a certain proportion. Tests show, for example:
  • electrical sheet By reducing carbon, electrical sheet generally has reduced strength and cannot usually be heat treated. However, it can be cold formed well because high strains are possible. The strength can even be increased by cold forming.
  • the material of the middle section has the following properties in particular:
  • the permeability is as large as possible.
  • the shaft is partially designed, for example at least in the middle section, as a hollow shaft.
  • the shaft consists of several components that are connected to one another. It is therefore a built shaft, the components of which are preferably connected to one another at least for the transmission of a torque.
  • One embodiment of the rotor is that the components consist of different materials. This configuration makes it possible to use the most suitable materials for the different functions of the partial sections of the shaft.
  • the shaft has the middle section and two end components, that the middle section is designed as a hollow shaft and carries the laminated core, and that the two end components are connected to the middle section are blind and consist of a material different from the electrical sheet material. For example, materials with a higher hardness or a higher strength are used for the end components.
  • the end components consist of the same material and, in an alternative embodiment, differ from one another with regard to the material used.
  • One embodiment of the rotor is that at least one of the two end components is partially arranged in the middle section.
  • the middle section is at least partially hollow, so that at least one end component can be at least partially accommodated therein.
  • the middle section is, for example, a precision tube.
  • One embodiment provides that at least one of the two end components is connected to the central section via a force-fitting press fit and an axially adjoining knurled press fit.
  • a type of hybrid connection is provided, which consists of two different types of press fit lying axially one behind the other.
  • the aforementioned embodiment provides for the use of a hybrid connection.
  • the non-positive press fit ensures a defined, play-free fit.
  • the axially adjoining knurled toothing forms itself in the joining partner, which ensures a non-positive and positive connection, which above all allows the transmission of high torques.
  • the invention achieves the object with an electric motor with a rotor according to one of the aforementioned configurations.
  • the comments on the Variants of the rotor also apply accordingly to the electric motor with such a rotor.
  • the invention achieves the object with a method for producing a rotor, preferably for an electric motor.
  • the method has at least the steps that at least a central section of a shaft is at least partially produced from an electrical sheet material and that a laminated core is applied to the central section.
  • the above configurations relating to the rotor also apply accordingly to the method and vice versa.
  • An embodiment of the method includes that the shaft is produced from the middle section and two end components, that the middle section is at least partially made from an electrical sheet material, that the two end components are produced from a material that is different from the electrical sheet material, and that the two end components are connected to the middle section.
  • 1 is a sectional spatial representation of a first variant of a rotor
  • Fig. 2 is a sectional spatial representation of a second variant of a rotor
  • FIG. 3 is a partially sectioned exploded view of the shaft of FIG. 2nd
  • FIG. 1 shows a rotor, which belongs, for example, to an electric motor.
  • the rotor has a shaft 1.
  • the shaft 1 is z. B. in the case of application with rotatable components or z. B. connected to a transmission and transmits a torque to this.
  • the laminated core 2 consists - as is customary in the prior art - of electrical sheet metal and acts as a carrier for a short-circuit rotor (not shown here).
  • the shaft 1 is configured in one piece here and consists at least partially of an electrical sheet material.
  • the material of the shaft 1 is the same as the material of the laminated core 2.
  • two different electrical sheet materials are used for the shaft 1 and laminated core 2.
  • inclusions or support structures are provided in the shaft 1.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of the shaft 1 for a rotor. This is, in particular, a so-called built shaft 1. In contrast to the one-piece shaft 1 of the embodiment in FIG. 1, this makes it possible to use the appropriate materials for different sections.
  • the shaft 1 consists of three components: the middle section 10 for the electrical sheet package 2 and two end components 1 1 for the connection with further components or z. B. Components of a vehicle. The end components 1 1 thus also form the end faces of the shaft 1.
  • the middle section 10 consists of an electrical sheet material.
  • the two end components 1 1 do not consist of electrical sheet material, but z. B. from conventional steel, for. B. the aforementioned carbon steels.
  • the middle section 10 is configured here as a hollow shaft and the two end components 1 1 are in the middle section 10.
  • the mechanical connection between the middle section 10 and the two end components 1 1 is realized here via a hybrid connection type: there is a non-positive press fit 15 and an axially adjoining knurled press fit 16.
  • a section of an end region 1 1 is also included knurled.
  • the knurled press fit 16 is in each case produced axially in the direction away from the central section 10, so that the press fit 15 lies axially on the inside.
  • 3 shows the three-part construction of the shaft 1 here.
  • the two end components 11 are fixed in the central section 10 designed as a hollow tube.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rotor für einen Elektromotor. Dabei besteht ein mittlerer Abschnitt (10), der ein Blechpaket (2) aus einem Elektroblech-Material trägt, aus einem Elektroblech-Material. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf einen Elektromotor mit einem Rotor sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors.

Description

Rotor für einen Elektromotor, Elektromotor
sowie Verfahren zur Herstellung eines Rotors
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für einen Elektromotor mit einer Welle und einem Blechpaket aus einem Elektroblech-Material, wobei die Welle das Blechpaket trägt und das Blechpaket als Träger von Permanentmagneten oder einem Kurzschlussläufer dient. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Elektromotor mit einem Rotor sowie ein Ver fahren zu Herstellung eines Rotors.
Rotorwellen für E-Maschinen (z. B. Elektromotoren) werden heutzutage überwiegend ein teilig hergestellt, wobei es jedoch auch Ansätze für mehrteilige, sogenannte gebaute Wellen gibt. Einteilige Wellen haben den Nachteil, dass einzelne Abschnitte (z. B. Steckverzahnung, Lagersitz oder Dichtsitz) unterschiedliche Funktionen erfüllen und dass entsprechend unterschiedliche Anforderungen an Geometrie und Materialeigenschaft bestehen. Für einteilige Rotorwelle muss daher ein Kompromiss für die unterschiedlichen Abschnitte und deren Anforderungen gefunden werden.
Da in E-Maschinen teils sehr starke wechselnde Magnetfelder erzeugt werden, bestehen Stator und Rotor z. B. teilweise aus besonderen Blechpaketen (den sogenannten Elekt- roblechen), um einerseits hohe magnetische Flussdichten und andererseits möglichst geringe Ummagnetisierungs- und Wirbelstromverluste zu bewirken.
Mehrteilige Rotoren sind beispielsweise beschrieben in der DE 10 2010 022 621 A1 , DE 10 2011 012 429 A1 , DE 10 2016 215 090 A1 , DE 10 2016 215 979 A1 , DE 10 2017 011 969 A1 oder WO 2018/036952 A1. Einen Rotor eines Asynchronmotors mit einem Blechlamellenpaket beschreibt beispielsweise die DE 10 2012 110 157 A1. Besondere Materia lien für die Blechpakete beschreibt die DE 10 2011 001 488 B4.
Die Rotorwelle trägt den Rotor über Kraft- oder beispielsweise Formschluss und erlaubt die mechanische Lagerung. Weiterhin bietet die Rotorwelle eine Lauffläche für beispielsweise eine Radialdichtung zum Abdichten der E-Maschine zur Außenwelt, z. B. zum Getriebe. Meist leitet die Rotorwelle ein Drehmoment über eine Außen- oder Innenverzahnung in nachfolgende oder vorangehende Einheiten (z. B. das bereits genannte Getriebe). Auf der Rotorwelle befindet sich in der Regel ein Blechpaket. Das Blechpaket trägt je nach Ausgestaltung beispielsweise einen Kurzschlusskäfig oder Permanentmagnete. Dabei rotiert das Blechpaket mit hoher Drehzahl und geringem Abstand zum Stator und leitet vorzugsweise auch den magnetischen Fluss. In der Regel besteht das Blechpaket aus gestapelten Blechen, die elektrisch gegeneinander isoliert sind, um den elektrischen Widerstand in axialer Richtung zu erhöhen. Damit sollen Wirbelströme reduziert und energe tische bzw. thermische Verluste verringert werden.
Die einzelnen Bleche bestehen aus speziellen Eisenlegierungen (sog. Elektroblech), die folgende Eigenschaften aufweisen sollten:
• Es ist eine hohe Permeabilität gegeben, sodass sich ein großer magnetischer Fluss ergibt.
• Es besteht eine geringe Koerzitivfeldstärke, d. h. das Material ist magnetisch weich.
Dies führt nur zu geringen Verlusten beim Ummagnetisieren.
• Schließlich ist ein hoher elektrischer Widerstand gegeben, sodass Wirbelstromverluste weiter verringert werden.
Rotorwellen bestehen üblicherweise aus C-Stählen (C35, C45) oder Vergütungsstählen (42CrMo4), da sie über eine gewisse Härte verfügen müssen. Die Härte ist insbesondere erforderlich für die ein Drehmoment übertragenden Steckverzahnungen, für den Dichtsitz und für die Lagersitze. Aufgrund der Beschränkung auf spezifische Abschnitte, werden häufig lediglich diese Abschnitte durch eine lokale Wärmebehandlung gehärtet. Damit die anderen Bereiche der Rotorwelle gute Eigenschaften für einen Press-/Fügeverband liefern sowie eine gewisse Biegesteifigkeit für ein auch bei hohen Drehzahlen stabiles Rotieren aufweisen, sind größere Durchmesser und hohe Wandstärken vorgesehen.
Es hat sich gezeigt, dass in den Bereichen des Rotors, in denen magnetische Wechselfelder erzeugt werden, die heute üblichen Materialien (z. B. C-Stähle oder Vergütungs stähle) zu erhöhten Verlusten und dadurch zu Erwärmungen führen. Daher sind im Stand der Technik teilweise aufwändige Kühlsysteme für die Rotoren vorgesehen. Die Erwärmung des Rotors hat im Wesentlichen drei Ursachen: Es ergeben sich Verluste im Kurzschlussläufer durch induzierte Ströme. Dazu kommen Verluste durch ungewollte Wirbelströme und durch die Ummagnetisierung im Rotor.
Eine dreiteilige Welle eines Prüfstands offenbart die AT 008 876 U2. Dabei besteht ein Mittenteil der Welle aus einem magnetisch leitenden Material und dient als Rückschlussrohr. Auf dem Mittenteil selbst sind dabei permanentmagnetische Pole angebracht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Rotor - z. B. für einen Elektromotor - vor zuschlagen, der sich gegenüber dem Stand der Technik vorteilhaft auszeichnet.
Die Aufgabe löst die Erfindung durch eine Rotorwelle, einen Elektromotor mit einer Ro torwelle sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer Rotorwelle.
Die Aufgabe wird gemäß einer ersten Lehre mit einem Rotor gelöst, wobei die Welle zumindest in einem mittleren Abschnitt, der das Blechpaket trägt, aus einem Elektroblech- Material besteht. Die im Stand der Technik bekannten hohen elektrischen und thermischen Verluste werden erfindungsgemäß verringert, indem zumindest der Abschnitt des Rotors, der das Blechpaket trägt und in dem somit die besagen Magnetfelder erzeugt werden, aus einem Elektroblech-Material besteht.
Die Erfindung reduziert somit zumindest Verluste, die sich in der Rotorwelle als tragendem Element des Rotors ergeben. Dies baut auf der Überlegung, dass auch die Rotorwel le einen Teil des magnetischen Flusses überträgt und damit zu den oben genannten Ver lusten beitragen kann.
Elektroblech hat spezielle Eigenschaften, die für den Einsatz in Elektromotoren und Tra fos optimiert sind. Diese Eigenschaften werden z. B. erreicht, in dem der Kohlenstoffgeh alt reduziert (weniger als 100 ppm) wird, indem auf einige Legierungselemente (z. B. Chrom oder Titan) verzichtet wird oder indem andere Legierungselemente (beispielsweise Silizium oder Aluminium) mit einem bestimmten Anteil hinzugefügt werden. So zeigt sich in Versuchen beispielsweise:
• dass Kohlenstoff und Chrom als Materialanteil die Permeabilität verringern, • dass eine Erhöhung eines Anteils von Silizium den elektrischen Widerstand erhöht, ohne dass andere magnetische Eigenschaften negativ beeinflusst werden, oder
• dass reines Eisen zu sehr guten magnetischen Eigenschaften führt.
Durch eine Reduktion von Kohlenstoff hat Elektroblech eine im Allgemeinen verringerte Festigkeit und lässt sich in der Regel nicht wärmebehandeln. Allerdings lässt es sich gut kaltumformen, da hohe Dehnungen möglich sind. Es kann sogar durch Kaltumformung die Festigkeit erhöht werden.
Das Material des mittleren Abschnitts hat insbesondere folgende Eigenschaften:
• Es besteht eine betragsmäßig möglichst große Permeabilität.
• Es ist eine möglichst reduzierte Koerzitivfeldstärke gegeben.
• Der elektrische Widerstand ist möglichst hoch.
Diese Eigenschaften werden vorzugsweise durch die Wahl der Bestandteile der Materials und/oder durch den Herstellprozess bewirkt.
Eine Ausgestaltung des Rotors besteht darin, dass die Welle teilweise - beispielsweise zumindest im mittleren Abschnitt - als Hohlwelle ausgestaltet ist.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Welle aus mehreren, miteinander verbundenen Komponenten besteht. Es handelt sich somit um eine gebaute Welle, deren Komponenten vorzugsweise zumindest für die Übertragung eines Drehmoments miteinander verbunden sind.
Eine Ausgestaltung des Rotors besteht darin, dass die Komponenten aus unterschiedli chen Materialien bestehen. Diese Ausgestaltung erlaubt es, für die unterschiedlichen Funktionen der Teilabschnitte der Welle jeweils möglichst passende Materialien zu verwenden.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Welle den mittleren Abschnitt und zwei Endkomponenten aufweist, dass der mittlere Abschnitt als Hohlwelle ausgestaltet ist und das Blechpaket trägt, und dass die zwei Endkomponenten mit dem mittleren Abschnitt ver- blinden sind und aus einem von dem Elektroblech-Material verschiedenen Material bestehen. So werden für die Endkomponenten beispielsweise Materialien mit einer höheren Härte oder einer höheren Festigkeit eingesetzt. Die Endkomponenten bestehen in einer Ausgestaltung aus dem gleichen Material und unterscheiden sich in einer alternativen Ausgestaltung hinsichtlich des verwendeten Materials voneinander.
Eine Ausgestaltung des Rotors besteht darin, dass mindestens eine der zwei Endkomponenten teilweise in dem mittleren Abschnitt angeordnet ist. In dieser Ausgestaltung ist der mittlere Abschnitt zumindest teilweise hohl ausgestaltet, sodass zumindest eine Endkom ponente zumindest teilweise darin aufgenommen werden kann. Bei dem mittleren Ab schnitt handelt es sich beispielsweise um ein Präzisionsrohr.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens eine der zwei Endkomponenten über einen kraftschlüssigen Presssitz und einen sich axial daran anschließenden Rändelpresssitz mit dem mittleren Abschnitt verbunden ist. In dieser Ausgestaltung ist eine Art von Hybridverbindung vorgesehen, die aus zwei unterschiedlichen axialen hintereinanderliegenden Arten eines Presssitzes besteht.
Es zeigt sich, dass die Festigkeit von Elektroblech nur bis zu gewissen Grenzen reicht. Dabei müssen ggf. hohe Drehmomente vom Rotorwellen-Rohr auf Steckwellen übertra gen werden, sodass ein rein kraftschlüssiger Fügesitz ggf. nicht oder kaum ausreicht. Die Situation kann sich weiter zuspitzen, wenn zur Belastung durch den Fügesitz zwischen der Welle des Rotors und den damit verbundenen Steckwellen noch die Belastung durch den Fügesitz zwischen der Welle und dem Blechpaket hinzukommt.
Wegen dieser Problematik sieht es die vorgenannte Ausgestaltung vor, eine hybride Verbindung zu verwenden. Der kraftschlüssige Presssitz stellt einen definierten, spielfreien Sitz sicher. Die sich axial anschließende Rändelverzahnung formt sich in den Fügepartner ein, der für eine kraft- und formschlüssige Verbindung sorgt, die vor allem die Übertragung hoher Drehmomente erlaubt.
Gemäß einer zweiten Lehre löst die Erfindung die Aufgabe mit einem Elektromotor mit einem Rotor nach einem der vorgenannten Ausgestaltungen. Die Ausführungen zu den Varianten des Rotors gelten entsprechend auch für den Elektromotor mit einem solchen Rotor.
Gemäß einer dritten Lehre löst die Erfindung die Aufgabe mit einem Verfahren zur Herstellung eines Rotors, vorzugsweise für einen Elektromotor. Dabei weist das Verfahren zumindest die Schritte auf, dass zumindest ein mittlerer Abschnitt einer Welle zumindest teilweise aus einem Elektroblech-Material erzeugt wird, und dass auf den mittleren Abschnitt ein Blechpaket aufgebracht wird. Die obigen Ausgestaltungen betreffend des Rotors gelten entsprechend auch für das Verfahren und umgekehrt.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens beinhaltet, dass die Welle aus dem mittleren Ab schnitt und zwei Endkomponenten erzeugt wird, dass der mittlere Abschnitt zumindest teilweise aus einem Elektroblech-Material erzeugt wird, dass die zwei Endkomponenten aus einem von dem Elektroblech-Material verschiedenen Material erzeugt werden, und dass die zwei Endkomponenten mit dem mittleren Abschnitt verbunden werden.
Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Rotor, den Elektromotor und das Verfahren zur Herstellung eines Rotors auszugestalten und weiter zubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die den unabhängigen Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die folgende Beschreibung von Aus führungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 eine geschnittene räumliche Darstellung einer ersten Variante eines Rotors,
Fig. 2 eine geschnittene räumliche Darstellung einer zweiten Variante eines Rotors und
Fig. 3 eine teilweise geschnittene Explosionsdarstellung der Welle der Fig. 2.
Die Fig. 1 zeigt einen Rotor, der beispielsweise zu einem Elektromotor gehört.
Der Rotor verfügt über eine Welle 1. Die Welle 1 ist z. B. im Fall der Anwendung mit drehbaren Komponenten oder z. B. einem Getriebe verbunden und überträgt auf diese ein Drehmoment. Auf dem mittleren Abschnitt 10 der Welle 1 befindet sich ein Blechpaket 2. Das Blechpaket 2 besteht - wie im Stand der Technik üblich - aus Elektroblech und fungiert als Träger eines - hier nicht dargestellten - Kurzschlussläufers.
Die Welle 1 ist hier einteilig ausgestaltet und besteht zumindest teilweise aus einem Elekt- roblech-Material. Dabei ist in einer Ausgestaltung das Material der Welle 1 gleich dem Material des Blechpakets 2. In einer alternativen Ausgestaltung kommen für Welle 1 und Blechpaket 2 zwei unterschiedliche Elektroblech-Materialien zur Anwendung. Um die notwendigen Festigkeiten zu erzeugen, sind je nach Ausgestaltung beispielsweise Einlagerungen oder Stützstrukturen in der Welle 1 vorgesehen.
Die Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführung der Welle 1 für einen Rotor. Hierbei handelt es sich insbesondere um eine sogenannte gebaute Welle 1. Dies erlaubt es, im Gegensatz zur einteiligen Welle 1 der Ausgestaltung der Fig. 1 für unterschiedliche Abschnitte die jeweils passenden Materialien zu verwenden,
Die Welle 1 besteht aus drei Komponenten: dem mittleren Abschnitt 10 für das Elektrob- lechpaket 2 und zwei Endkomponenten 1 1 für die Verbindung mit weiteren Bauteilen oder z. B. Komponenten eines Fahrzeugs. Die Endkomponenten 1 1 bilden somit auch die Stirnseiten der Welle 1. Der mittlere Abschnitt 10 besteht aus einem Elektroblech- Material. Die zwei Endkomponenten 1 1 bestehen nicht aus Elektroblech-Material, sondern z. B. aus üblichem Stahl, z. B. den vorgenannten C-Stählen.
Der mittlere Abschnitt 10 ist hier als Hohlwelle ausgestaltet und die beiden Endkomponen ten 1 1 stecken in dem mittleren Abschnitt 10.
Die mechanische Verbindung zwischen dem mittleren Abschnitt 10 und den zwei End komponenten 1 1 wird hier über eine hybride Verbindungsart realisiert: es gibt einen kraftschlüssigen Presssitz 15 und einen sich axial daran anschließenden Rändelpresssitz 16. Für den Rändelpresssitz 16 ist ein Abschnitt eines Endbereichs 1 1 mit einer Rändelung versehen worden. Der Rändelpresssitz 16 wird jeweils axial in Richtung fort vom mittleren Abschnitt 10 erzeugt, sodass der Presssitz 15 jeweils axial innen liegt. In der Fig. 3 ist der hier dreiteilige Aufbau der Welle 1 dargestellt. Die zwei Endkomponenten 1 1 werden in dem als Hohlrohr ausgestalteten mittleren Abschnitt 10 fixiert. Zu erkennen ist hier insbesondere bei der auf der linken Seite dargestellten Endkomponente 11 zum einen der axial innen liegenden Bereich für den Presssitz 15 und zum anderen der gerändelte, axial weiter außen liegende Bereich für den Rändelpresssitz 16.

Claims

Patentansprüche
1. Rotor für einen Elektromotor,
mit einer Welle (1) und einem Blechpaket (2) aus einem Elektroblech-Material, wobei die Welle (1) das Blechpaket (2) trägt, und
wobei das Blechpaket (2) als Träger von Permanentmagneten oder einem Kurzschlussläufer dient,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Welle (1) zumindest in einem mittleren Abschnitt (10), der das Blechpaket (2) trägt, aus einem Elektroblech-Material besteht.
2. Rotor nach Anspruch 1 ,
wobei die Welle (1) teilweise als Hohlwelle ausgestaltet ist.
3. Rotor nach Anspruch 1 ,
wobei die Welle (1) den mittleren Abschnitt (10) und zwei Endkomponenten (11 ) aufweist,
wobei der mittlere Abschnitt (10) als Hohlwelle ausgestaltet ist und das Blechpaket (2) trägt, und
wobei die zwei Endkomponenten (11) mit dem mittleren Abschnitt (11) verbunden sind und aus einem von dem Elektroblech-Material verschiedenen Material bestehen.
4. Rotor nach Anspruch 3,
wobei mindestens eine der zwei Endkomponenten (11) teilweise in dem mittleren Abschnitt (10) angeordnet ist.
5. Rotor nach Anspruch 3 oder 4,
wobei mindestens eine der zwei Endkomponenten (11) über einen kraftschlüssi gen Presssitz (15) und einen sich axial daran anschließenden Rändelpresssitz (16) mit dem mittleren Abschnitt (10) verbunden ist.
6. Elektromotor mit einem Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
7. Verfahren zur Herstellung eines Rotors für einen Elektromotor,
wobei zumindest ein mittlerer Abschnitt (10) einer Welle (1) zumindest teilweise aus einem Elektroblech-Material erzeugt wird, und
wobei auf den mittleren Abschnitt (10) ein Blechpaket (2) aus einem Elektroblech-
Material aufgebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
wobei die Welle (1) aus dem mittleren Abschnitt (10) und zwei Endkomponenten (11 ) erzeugt wird,
wobei der mittlere Abschnitt (10) zumindest teilweise aus einem Elektroblech- Material erzeugt wird,
wobei die zwei Endkomponenten (11) aus einem von dem Elektroblech-Material verschiedenen Material erzeugt werden, und
wobei die zwei Endkomponenten (11 ) mit dem mittleren Abschnitt (10) verbunden werden.
EP19849015.3A 2018-12-14 2019-10-09 Rotor für einen elektromotor, elektromotor sowie verfahren zur herstellung eines rotors Pending EP3895278A1 (de)

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