EP4186142A1

EP4186142A1 - Rotorblech, rotorblechpaket, rotor, elektrische maschine und fahrzeug

Info

Publication number: EP4186142A1
Application number: EP21736577.4A
Authority: EP
Inventors: Christine Beck; Florian Beyer
Original assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Current assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2021-06-23
Publication date: 2023-05-31
Also published as: DE202021004445U1; JP2023535422A; CN116157981A; US20230299626A1; KR20230042015A; DE102020119296A1; WO2022017712A1

Abstract

Rotorblech (1) für einen Rotor (100) einer elektrischen Maschine (111), umfassend eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen (2a-2f), die jeweils zum Ausbilden einer Magnettasche (102) eines Rotorblechpakets (101) vorgesehen sind sowie eine erste Langseite (4) und eine zur ersten Langseite (4) parallele zweite Langseite (5) aufweisen, wobei bei Paaren von in Umfangsrichtung benachbarten, achsensymmetrisch bezüglich einer radialen Symmetrieachse (3) zueinander liegenden Durchgangsöffnungen (2a-2f) eine Außenkontur (8) einer jeweiligen Durchgangsöffnung (2a-2f) eines jeweiligen Paares zur Symmetrieachse (3) weisende Enden (6, 7) der Langseiten (4, 5) miteinander verbindet, wobei sich die Außenkontur (8) von der ersten Langseite (4) her in eine Richtung erstreckt, die beiden Langseiten (4, 5) abgewandt ist, und über einen bogenförmigen Abschnitt (12), der zur Symmetrieachse (3) hin gewölbt ist, entlang einer von der ersten Langseite (4) zur zweiten Langseite (5) definierten Erstreckungsrichtung zur zweiten Langseite (5) verläuft.

Description

Rotorblech, Rotorblechpaket, Rotor, elektrische Maschine und Fahrzeug

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rotorblech für einen Rotor einer elektrischen Maschine, umfassend eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen, die jeweils zum Ausbilden einer Magnettasche eines Rotorblechpakets vorgesehen sind sowie eine erste Langseite und eine zur ersten Langseite parallele zweite Langseite auf weisen, wobei bei Paaren von in Umfangsrichtung benachbarten, achsensymmet risch bezüglich einer radialen Symmetrieachse zueinander liegenden Durchgangs- Öffnungen eine Außenkontur einer jeweiligen Durchgangsöffnung eines jeweiligen Paares zur Symmetrieachse weisende Enden der Langseiten miteinander verbin det.

Daneben betrifft die Erfindung ein Rotorblechpaket für eine elektrische Maschine, einen Rotor für eine elektrische Maschine, eine elektrische Maschine für ein Fahr zeug und ein Fahrzeug.

Die DE 102018 118275 A1 offenbart eine Rotoranordnung für eine elektrische Maschine, umfassend einen durch ein Blechpaket ausgebildeten Rotorkern und mehrere Permanentmagnete, die jeweils innerhalb einer im Rotorkern ausgebilde ten Magnettasche unter Ausbildung eines sich in axialer Richtung erstreckenden Freiraums angeordnet sind. Dabei sind mehrere Magnettaschenanordnungen jeweils aus mehreren der Magnettaschen ausgebildet, wobei jede Magnettaschen anordnung zwei radial voneinander beabstandete Paare V-förmig angeordneter Magnettaschen umfasst.

Bisweilen sollten Rotorbleche beim Betrieb eines durch sie ausgebildeten Rotors, insbesondere bei hochausgenutzten elektrischen Maschinen für automotive An wendungen, großen mechanischen Lasten standhalten. Diese ergeben sich ins- besondere aus einer während der Rotation auf das Rotorblech wirkenden Volumenkraft bzw. Zentrifugalkraft, aus einer Oberflächenkraft bzw. einem Kontakt- druck, der aus einem Presssitz des Rotorblechs auf einer Welle resultiert, und zusätzlichen Oberflächenlasten, die auf das Rotorblech wirken, weil Permanentmag nete in Magnettaschen des Rotors angeordnet sind und gegen eine radiale Ver schiebung abgestützt werden. Die Kombination derartiger Lasten führt zu einem lokalen Spitzenwert einer mechanischen Spannung in einem Steg zwischen Außenkonturen eines Paares symmetrischer Durchgangsöffnungen. Je breiter dieser Steg ist, desto geringer ist die Gefahr eines Materialversagens aufgrund der me chanischen Spannungen. Andererseits soll der Steg jedoch möglichst schmal aus gebildet sein, um eine magnetische Sättigung im Bereich des Stegs gering zu hal- ten.

Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Reduktion mechanischer Spannungen in einem Bereich von sich gegenüberliegenden Außenkonturen symmetrischer Magnettaschen anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Rotorblech für einen Rotor einer elektrischen Maschine, umfassend eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen, die jeweils zum Ausbilden einer Magnettasche eines Rotorblechpakets vorgesehen sind sowie eine erste Langseite und eine zur ersten Langseite parallele zweite Langseite aufweisen, wobei bei Paaren von in Umfangsrichtung benachbarten, achsensymmetrisch bezüglich einer radialen Symmetrieachse zueinander liegenden Durchgangsöffnungen eine Außenkontur einer jeweiligen Durchgangsöffnung eines jeweiligen Paares zur Symmetrieachse weisende Enden der Langseiten mit einander verbindet, wobei sich die Außenkontur von der ersten Langseite her in eine Richtung erstreckt, die beiden Langseiten abgewandt ist, und über einen bogenförmigen Abschnitt, der zur Symmetrieachse hin gewölbt ist, entlang einer von der ersten Langseite zur zweiten Langseite definierten Erstreckungsrichtung zur zweiten Langseite verläuft. Das erfindungsgemäße Rotorblech für einen Rotor einer elektrischen Maschine umfasst folglich eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen. Die Durchgangsöffnun gen sind jeweils zum Ausbilden einer Magnettasche eines Rotorblechpakets vorgesehen sind. Die Durchgangsöffnungen weisen jeweils eine erste Langseite und eine zur ersten Langseite parallele zweite Langseite auf. Bei Paaren von in Um- fangsrichtung benachbarten, achsensymmetrisch bezüglich einer radialen Sym- metrieachse zueinander liegenden Durchgangsöffnungen verbindet eine Außenkontur einer jeweiligen Durchgangsöffnung eines jeweiligen Paares zur Symmet rieachse weisende Enden der Langseiten miteinander. Die Außenkontur erstreckt sind von der ersten Langseite her in eine Richtung, die beiden Langseiten abge wandt ist. Entlang einer von der ersten Langseite zur zweiten Langseite definierten Erstreckungsrichtung verläuft die Außenkontur über einen bogenförmigen Abschnitt, der zur Symmetrieachse hin gewölbt ist.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich hohe mechanische Spannungen insbesondere in solchen Bereichen der Außenkontur ausbilden, die aufgrund ihres geringen Radius eine hohe Kerbwirkung verursachen, da die Kerbwirkung mit sinkendem Radius steigt. Da sich die Außenkontur erfindungsgemäß zunächst von den Langseiten weg erstreckt und dann über den bogenförmigen Abschnitt zurück zur zweiten Langseite verläuft, kann ein größerer Wert eines minimalen Radius des bogenförmigen Abschnitts im Bereich eines Stegs zwischen den Au- ßenkonturen der Durchgangsöffnungen eines jeweiliges Paars erzielt werden.

Im Vergleich zu einem herkömmlichen Rotorblech, bei welchem sich die Außenkontur nicht zuerst in die von beiden Langseiten abgewandte Richtung erstreckt, kann so vorteilhafterweise das lokale Maximum der mechanischen Spannung im Bereich des Stegs reduziert werden. Bei gleicher mechanischer Spannungsbeständigkeit des Rotorblechs kann dieses einerseits einer höheren Volumenkraft, insbesondere durch höhere Drehzahlen, und andererseits höheren Oberflächen kräften, insbesondere durch die Verwendung leistungsfähigerer, schwererer Per manentmagnete, standhalten. Alternativ kann bei gleichen auftretenden Oberflä- chen- und Körperkräften ein kostengünstigeres, weniger spannungsbeständiges Material verwendet werden. Dabei lässt sich die zuvor beschriebene Geometrie der Außenkontur bei einer großen Zahl bekannter Formen und Anordnungen von Magnettaschen anwenden.

Das Rotorblech ist typischerweise aus einem weichmagnetischen Material ausge- bildet. Das Rotorblech weist zweckmäßigerweise eine zentrale Ausnehmung zur Befestigung auf einer Welle, insbesondere mittels eines Presssitzes, auf. Typi scherweise ist zwischen den Außenkonturen eines jeweiligen Paares der Durch gangsöffnungen ein Steg (oder mit anderen Worten eine Brücke) des Rotorblechs ausgebildet. Vorzugsweise weist das Rotorblech wenigstens vier, bevorzugt we- nigstens sechs, in Umfangsrichtung äquidistant angeordnete Paare der Durchgangsöffnungen auf.

In der Regel ist der Abstand der Langseiten geringer als die Länge einer jeweiligen Langseite. Typischerweise liegen die Enden der Langseiten im Wesentlichen auf einer Geraden, die senkrecht auf den Langseiten steht, Bevorzugt erstreckt sich ein Permanentmagnet innerhalb der Magnettasche bzw. der Durchgangsöff nung in Richtung der Symmetrieachse höchstens bis zum Ende der Langseiten. Es kommen somit typischerweise Magnete mit einem, gegebenenfalls abgerundeten, rechteckigen Querschnitt zum Einsatz, wobei Langseiten der Permanentmag- nete sich parallel zu den Langseiten der Durchgangsöffnungen erstrecken. Die Außenkontur begrenzt typischerweise eine Lufttasche der Magnettasche. An den der Außenkontur gegenüberliegenden Enden der Langseiten kann eine weitere Lufttasche ausgebildet sein. Es wird bei dem erfindungsgemäßen Rotorblech bevorzugt, wenn der bogenförmige Abschnitt einen ersten Unterabschnitt und einen zweiten Unterabschnitt aufweist, wobei ein minimaler Radius des ersten Unterabschnitts größer als ein mini maler Radius des zweiten Unterabschnitts ist. Dadurch kann ein Maximum der mechanischen Spannungen vorteilhafterweise in den Bereich des zweiten Unter- abschnitts verlagert werden, welcher den geringeren minimalen Radius aufweist. Es wird bevorzugt, wenn sich der erste Unterabschnitt bezüglich der Erstreckungsrichtung vor dem zweiten Unterabschnitts befindet. Dies ermöglicht es, die Außen kontur entlang des bogenförmigen Abschnitt zunächst mit dem größeren minima len Radius und damit mit einer geringen Kerbwirkung zum Punkt des geringsten Abstands zwischen den Außenkonturen der Durchgangsöffnungen eines Paares zu führen und dann entlang des zweiten Unterabschnitts mit dem geringeren mini malen Radius in Richtung der zweiten Langseite.

Grundsätzlich ist es denkbar, die Unterabschnitte elliptisch oder anderweitig bo- genförmig auszubilden. Es wird jedoch besonders bevorzugt, wenn der erste Unterabschnitt kreisbogenförmig ist und/oder der zweite Unterabschnitt kreisbogen förmig ist. Der minimale Radius eines jeweiligen Unterabschnitts ist dann ein kon stanter Wert des Radius des entsprechenden Unterabschnitts. Bevorzugt schließt der zweite Unterabschnitt unmittelbar an den ersten Unterab schnitt an. Der erste Unterabschnitt geht bevorzugt glatt in den zweiten Unterab schnitt über. Ein Punkt eines geringsten Abstands zwischen den Außenkonturen der Durchgangsöffnungen eines jeweiligen Paares liegt bevorzugt im zweiten Unterabschnitt.

Bei dem erfindungsgemäßen Rotorblech kann ferner vorgesehen sein, dass die Außenkontur zwischen dem Ende der ersten Langseite und dem bogenförmigen Abschnitt einen geraden Abschnitt aufweist. Die Außenkontur kann so auf kurzem Weg von den beiden Langseiten weggeführt werden, um die gewünschte Vergrö- ßerung des minimalen Radius des bogenförmigen Abschnitts zu realisieren.

In besonders bevorzugter Weiterbildung ist vorgesehen, dass sich eine Gerade, entlang welcher die erste Langseite verläuft, und eine Gerade, entlang welcher der gerade Abschnitt verläuft, unter einem im Wesentlichen rechtwinkligen Winkel, dessen Schenkel entlang der ersten Langseite und des geraden Abschnitts verlaufen, schneiden. Durch den im Wesentlichen rechtwinkligen Verlauf kann einerseits eine unerwünschte Verkleinerung der Lufttasche verhindert werden, wenn der Winkel wesentlich größer als 90° ist, und andererseits eine negative Beeinflussung des magnetischen Feldlinienverlaufes vermieden werden, wenn der Winkel we sentlich größer als 90° ist. Unter „im Wesentlichen rechtwinklig“ ist insbesondere ein Winkelbereich zwischen 85° und 95°, bevorzugt zwischen 87° und 93°, beson- ders bevorzugt zwischen 89° und 91°, zu verstehen. Außerdem bevorzugt beträgt der Winkel jedoch höchstens 90°.

Grundsätzlich ist es fertigungstechnisch vorteilhaft, wenn ein Übergang zwischen der ersten Langseite und dem geraden Abschnitt und/oder ein Übergang zwischen dem geraden Abschnitt und dem bogenförmigen Abschnitt abgerundet, insbesondere mit einem geringeren Radius als der minimale Radius des zweiten Unterab schnitts, ausgebildet ist.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Rotorblechs ist vorgesehen, dass der bogenförmige Abschnitt zwischen zwei Ge raden, entlang welcher sich die Langseiten erstrecken, endet und die Außenkontur bezüglich der Erstreckungsrichtung jenseits des bogenförmigen Abschnitts einen Vorsprungabschnitt, der bevorzugt gerade verläuft, aufweist. Ein solcher Vorsprungabschnitt erleichtert die Positionierung der Permanentmagnete in den Durchgangsöffnungen während der Fertigung. Der Vorsprungabschnitt ist dazu ausgebildet, eine Bewegung der Permanentmagnete entlang der Langseiten zu hindern.

Auch hier kann fertigungstechnisch vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein Über- gang zwischen dem bogenförmigen Abschnitt und dem Vorsprungabschnitt und/oder ein Übergang zwischen dem Vorsprungabschnitt und der zweiten Langseite abgerundet, insbesondere mit einem geringeren Kurvenradius als dem zweiten Kurvenradius, ausgebildet. Gemäß einer alternativen Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Rotorblechs ist vorgesehen, dass der bogenförmige Abschnitt glatt in die zweite Langseite oder in einen Übergangsabschnitt der Außenkontur, der sich von beiden Langseiten abgewandt zur zweiten Langseite hin erstreckt, übergeht. Mithin kann der bogenförmige Abschnitt unmittelbar in die zweite Langseite oder sogar über eine Gerade, entlang der sich die zweite Langseite erstreckt, hinausgehen, sodass eine noch weitergehende Vergrößerung des minimalen Radius des bogenförmigen Abschnitts möglich ist. Allerdings erfordert eine solche Ausgestaltung der Außenkontur regelmäßig, dass die in die Durchgangsöffnung eingesetzten Permanent magneten während ihrer Befestigung den Magnettaschen aktiv gehalten werden müssen. In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Rotorblechs liegt das Ende der ersten Langseite radial weiter innen als das Ende der zweiten Langseite. Dadurch wird erreicht, dass sich die Außenkontur zunächst in radial innere Rich tung erstreckt, um eine hinreichende Breite des Stegs zu erzielen. Bei dem erfindungsgemäßen Rotorblech ist in bevorzugter Ausgestaltung vorge sehen, dass die Durchgangsöffnungen der Paare radial nach außen geöffnet V- förmig angeordnet sind. Vorteilhafterweise kann so eine der Anzahl der Paare der Durchgangsöffnung entsprechende Anzahl von Rotorpolen ausgebildet werden. Typischerweise ist ein Winkel, dessen Schenkel sich entlang der Symmetrieachse und der ersten Langseite erstrecken kleiner als 90°, bevorzugt kleiner als 75°, be sonders bevorzugt kleiner als 65°, und/oder größer als 20°, bevorzugt größer als 45°, besonders bevorzugt größer als 50°.

In bevorzugter Weiterbildung wird eine Doppel-V-Anordnung der Permanentmag- nete realisiert, wenn das Rotorblech für jedes der Paare ein paar weitere Durchgangsöffnungen aufweist, die nach außen geöffnet V-förmig und achsensymmetrisch bezüglich der Symmetrieachse angeordnet sind. Typischerweise sind die Langseiten der weiteren Durchgangsöffnungen kürzer als jene der Durchgangsöff nungen. Im Übrigen lassen sich alle vorangegangenen Ausführungen zu den Durchgangsöffnungen auf die weiteren Durchgangsöffnungen übertragen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Delta-Anordnung von Durchgangsöffnung realisiert werden, wenn das Rotorblech für jedes der Paare eine weitere Durchgangs öffnungen aufweist, die sich senkrecht zur Symmetrieachse erstreckt. In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass ein radial innerster Punkt der oder einer jeweiligen weiteren Durchgangsöffnung radial weiter außen liegt als ein radial innerster Punkt der Durchgangsöffnungen.

Es ist ferner möglich, dass die Paare der Durchgangsöffnungen jeweils aus zwei unmittelbar in Umfangsrichtung benachbarter Durchgangsöffnungen gebildet sind, wobei die Langseiten in ihrer Mitte senkrecht zur Radialrichtung stehen. Dabei bil det typischerweise jedes Paar der Durchgangsöffnungen Magnettaschen für zwei benachbarte Rotorpole aus. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Ro torblechpaket für eine elektrische Maschine, umfassend eine Vielzahl von axial ge schichtet angeordneten erfindungsgemäßen Rotorblechen. Zweckmäßigerweise sind die Rotorbleche derart angeordnet, dass die Magnettaschen in axialer Richtung durchgängige Aufnahmeräume für die Permanentmagnete ausbilden. Typi- scherweise sind die Rotorbleche gegeneinander elektrisch isoliert. Es wird ferner bevorzugt, wenn die Rotorbleche drehfest miteinander verbunden sind, beispielsweise durch stoffschlüssiges verfügen, bevorzugt Schweißnähte, die auf einer Mantelfläche des Rotorblechpakets ausgebildet sind. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Rotor für eine elektrische Maschine, umfassend ein erfindungsgemäßes Rotorblechpaket, wobei in den Magnettaschen Permanentmagnete angeordnet sind. Es ist möglich, dass in jeder Magnettasche genau ein Permanentmagnet ist oder meh rere axial geschichtet angeordnete Permanentmagnete angeordnet sind. Typi- scherweise sind die Permanentmagnete in den Magnettaschen vergossen. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine elektrische Maschine für ein Fahrzeug, umfassend einen Stator und einen erfindungsge mäßen Rotor, wobei der Rotor drehbar innerhalb des Stators gelagert ist. Die er findungsgemäße elektrische Maschine kann insbesondere ein Elektromotor sein. Die erfindungsgemäße elektrische Maschine ist bevorzugt eine Drehfeldmaschine, insbesondere eine permanenterregte Synchronmaschine.

Außerdem wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Fahrzeug gelöst, umfassend eine erfindungsgemäße elektrische Maschine, welche dazu ein- gerichtet ist, das Fahrzeug anzutreiben. Bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug kann es sich mithin um ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) oder um ein Hyb ridfahrzeug handeln.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeich nungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rotorblechs;

Fig. 2 eine Detailansicht eines Sektors des in Fig. 1 gezeigten Rotorblechs;

Fig. 3 eine Detailansicht der Außenkontur einer Durchgangsöffnung des in Fig. 1 gezeigten Rotorblechs;

Fig. 4 eine Detailansicht der Außenkontur gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rotorblechs;

Fig. 5 eine geschnittene Ansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemä- ßen Rotors mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rotorblechpakets; und Fig. 6 eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen elektri schen Maschine. Fig. 1 und Fig. 2 sind eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiels eines Rotorblechs 1 , wobei Fig. 2 ist eine Detailansicht eines Sektors des Rotorblechs 1 ist.

Das Rotorblech 1 umfasst eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 2a bis 2f, die jeweils zum Ausbilden einer Magnettasche eines Rotorblechpakets vorgesehen sind. Es sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel sechs Paare von in Umfangs richtung unmittelbar benachbarten Durchgangsöffnungen 2a bis 2f vorgesehen. Die ein jeweiliges Paar ausbildenden Durchgangsöffnungen 2a bis 2f liegen achsensymmetrisch bezüglich einer radialen Symmetrieachse 3 zueinander.

Wie insbesondere aus Fig. 2, die repräsentativ eine Durchgangsöffnung 2a zeigt, ersichtlich ist, weist jede Durchgangsöffnung 2a bis 2f eine erste Langseite 4 und eine dazu parallele zweite Langseite 5 auf, wobei die erste Langseite 4 ein zur Symmetrieachse 3 weisendes Ende 6 und die zweite Langseite 5 ein zur Symmet- rieachse 3 weisendes Ende 7 aufweist. Die Enden 6, 7 liegen auf einer senkrecht zu den Langseiten 4, 5 verlaufenden Geraden. Die Enden 6, 7 sind durch eine Außenkontur 8 miteinander verbunden, sodass zwischen den Außenkonturen 8 der Durchgangsöffnungen 2a bis 2f eines jeweiligen Paares ein Steg 9 (siehe Fig. 1) ausgebildet ist.

Fig. 3 ist eine Detailansicht der Außenkontur 8 der in Fig. 2 gezeigten Durchgangsöffnung 2a.

Ersichtlich erstreckt sich die Außenkontur 8 vom Ende 6 der ersten Langseite 4 in eine durch einen Pfeil 10 symbolisierte Richtung, die beiden Langseiten 4, 5 abgewandt ist, und über einen durch gestrichelte Begrenzungslinien 11a, 11b gekenn zeichneten bogenförmigen Abschnitt 12 zur zweiten Langseite 5 bzw. deren Ende 7. Eine Erstreckungsrichtung der Außenkontur 8 ist dabei von der ersten Langseite 4 zur zweiten Langseite 5 definiert.

Die Außenkontur 8 weist zunächst einen geraden Abschnitt 13 zwischen dem Ende 6 der ersten Langseite 4 und dem borgenförmigen Abschnitt 12 auf. Der gerade Abschnitt 13 erstreckt sich in die von beiden Langseiten 4, 5 abgewandte Richtung (siehe Pfeil 10) entlang einer Geraden 14, die rechtwinklig auf einer Ge raden 15 steht, entlang welcher sich die erste Langseite 4 erstreckt. Dabei sind Übergänge zwischen der ersten Langseite 4 und dem geraden Abschnitt 13 sowie zwischen dem geraden Abschnitt 13 und dem bogenförmigen Abschnitt 12 abgerundet ausgebildet.

Der bogenförmige Abschnitt 12 weist einen ersten Unterabschnitt 16 und einen zweiten Unterabschnitt 17 auf, wobei der erste Unterabschnitt 16 bezüglich der Er- Streckungsrichtung vor dem zweiten Unterabschnitt 17 liegt. Die Unterabschnitte 16, 17 grenzen unmittelbar aneinander an, was durch eine Begrenzungslinie 11 c gekennzeichnet ist. Die Unterabschnitte 16, 17 sind jeweils kreisbogenförmig ausgebildet, wobei der Radius des ersten Unterabschnitts 16 größer als jeder des zweiten Unterabschnitts 17 ist. Dabei gehen die Unterabschnitte 16, 17 an der Po- sition der Begrenzungslinie 11 c glatt ineinander über.

Jenseits des bogenförmigen Abschnitt 12 weist die Außenkontur 8 einen gerade verlaufenden Vorsprungabschnitt 18 auf. Der Vorsprungabschnitt 18 liegt zwi schen der Geraden 15 und einer Geraden 19, entlang der sich die zweite Lang- Seite 5 erstreckt. Der Vorsprungabschnitt 18 erstreckt sich senkrecht zur Geraden 19. Übergänge zwischen dem bogenförmigen Abschnitt 12 und der Vorsprungabschnitt 18 sowie zwischen dem Vorsprungabschnitt 18 und der zweiten Langseite 5 sind abgerundet ausgebildet. Mit Bezug zu Fig. 1 ist zu sehen, dass beim Rotorblech 1 die Durchgangsöffnungen 2a bis 2f der Paare radial nach außen geöffnet V-förmig angeordnet sind. Da- bei schließen die Geraden 15, 19 (siehe Fig. 3), entlang welcher sich die Langseiten 4, 5 erstrecken, einen Winkel von ca. 58° mit der Symmetrieachse 3 ein. Für jedes der Paare von Durchgangsöffnungen 2a bis 2f sind ferner weitere Durch gangsöffnungen 21 vorgesehen, die nach außen geöffnet V-förmig und achsen- symmetrisch bezüglich der Symmetrieachse 3 angeordnet sind. Die weiteren Durchgangsöffnungen 21 sind radial weiter außen als die Durchgangsöffnungen 2a bis 2f angeordnet, insbesondere ist liegt ein radial innerster Punkt der weiteren Durchgangsöffnungen 21 radial weiter außen als ein radial innerster Punkt der Durchgangsöffnungen 2a bis 2f. Ferner sind parallele Langseiten 22 der weiteren Durchgangsöffnungen 21 kürzer als die Langseiten 4, 5 der Durchgangsöffnungen 2a bis 2f. Es wird so eine Doppel-V-Anordnung der Durchgangsöffnungen 2a bis 2f, 21 realisiert.

Schließlich ist in Fig. 1 auch noch eine zentrale Ausnehmung 23 des Rotorblechs 1 zu erkennen, durch welche eine Welle durchführbar ist. Die zentrale Ausneh mung 23 ist hier exemplarisch kreisförmig. Sie kann aber auch eine andere Form aufweisen, beispielsweise gegenüberliegende parallele Abschnitte, die durch gegenüberliegende kreisbogenförmige Abschnitte verbunden sind, aufweisen. Fig. 4 ist eine Detailansicht der Außenkontur 8 gemäß einem zweiten Ausfüh rungsbeispiel eines Rotorblechs 1. Alle Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel lassen sich dabei auf das zweite Ausführungsbeispiel übertragen, soweit im Folgenden nichts Abweichendes beschrieben ist. Gleiche oder gleichwirkende Komponenten sind dabei mit identischen Bezugszeichen versehen.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel weist die Außenkontur 8 der Durchgangsöffnung 2a keinen Vorsprungabschnitt auf. Der bogenförmige Abschnitt 12 bzw. sein zweiter Unterabschnitt 17 geht glatt in die zweite Langseite 5 über. Eine solche Außenkontur 8 ist beispielsweise zweckmäßig, wenn während der Fertigung eines Rotors Permanentmagnete nicht durch einen Vorsprungabschnitt an ihrer Bewegung entlang der Langseiten gehindert werden müssen, weil die Permanentmag nete anderweitig gehalten werden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Rotorblechs, das im Übrigen dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht, erstreckt sich der bogenförmige Ab schnitt 12 über die Gerade 19 hinaus in eine beiden Langseiten 4, 5 abgewandte Richtung und geht dann in die zweite Langseite 5 über. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel können insbesondere die Mitten der Langseiten 4, 5 senkrecht zur Radialrichtung angeordnet sein.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Rotorblechs 1 , das im Übrigen dem ersten Ausführungsbeispiel oder dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht, ist für jedes Paar der Durchgangsöffnungen 2a bis 2f anstelle der V-förmig angeordneten weiteren Durchgangsöffnungen 21 eine weitere Durchgangsöffnung vorgesehen, deren Langseiten senkrecht auf der Symmetrieachse 3 stehen. So kann eine Delta-Anordnung der Durchgangsöffnungen ausgebildet werden.

Fig. 5 ist eine geschnittene Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Rotors 100 mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotorblechpakets 101.

Das Rotorblechpaket 101 ist aus einer Vielzahl axial geschichteter, gegeneinander elektrisch isolierter Rotorbleche 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gebil det. Die Durchgangsöffnungen 2a bis 2f, 21 , von denen in Fig. 5 aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich eine Durchgangsöffnung 2a und eine weitere Durchgangsöffnung 21 mit einem Bezugszeichen versehen ist, der Rotorbleche 1 liegen dabei deckungsgleich übereinander, sodass Magnettaschen 102, die sich axial durch das Rotorblechpaket 101 erstrecken, ausgebildet sind. Jede Magnettasche 102 umfasst dabei einen Aufnahmeraum 103 zwischen den Langseiten 4, 5 sowie eine durch die Außenkontur 8 begrenzente, zur Symmetrieachse 3 weisende Luft tasche 104. Eine weitere Lufttasche 105 ist an den der Lufttasche 104 gegenüber liegenden Enden der Langseiten 4, 5 ausgebildet. Die Rotorbleche 1 sind exemp- larisch stoffschlüssig, beispielsweise durch Laserschweißen, drehfest verbunden. Der Rotor 100 umfasst ferner eine Vielzahl von Permanentmagneten 106, die in den Magnettaschen 102 angeordnet sind und den Aufnahmeraum 103 einer jewei ligen Magnettasche 102 durchsetzen. Dabei kann in jeder Magnettasche 102 ein einziger Permanentmagnet 106 oder eine Vielzahl axial hintereinander angeordne- ter Permanentmagnete 106 angeordnet sein. In den Lufttaschen 104, 105 befindet sich kein Permanentmagnet. Die Lufttaschen 104, 105 und Zwischenräume zwi schen den Permanentmagneten und den Langseiten 4, 5 sind durch ein Harz ver gossen. Daneben umfasst der Rotor 100 eine Rotorwelle 107, welche die zentrale Ausnehmung 23 der Rotorbleche 1 durchsetzt. Die Rotorwelle 107 ist vorliegend exempla risch als Hohlwelle ausgebildet.

Weitere Ausführungsbeispiele des Rotors 100 umfassen eine Vielzahl von Rotor- blechen 1 gemäß den weiteren Ausführungsbeispielen.

Fig. 6 ist eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugs 110 mit einem Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine 111. Die elektrische Maschine 111 umfasst einen Stator 112 und einen innerhalb des 112 drehbar gelagerten Rotor 100 gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Die elektrische Maschine 111 ist eine permanenterregte Synchronmaschine und als Elektromotor ausgebildet. Die elektrische Maschine 111 ist dazu eingerichtet, das Fahrzeug 110 anzutreiben, welches beispielsweise ein batterie- elektrisches Fahrzeug (BEV) oder ein Hybridfahrzeug ist.

Claims

Patentansprüche

1. Rotorblech (1 ) für einen Rotor (100) einer elektrischen Maschine (111), um fassend eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen (2a-2f), die jeweils zum Ausbil- den einer Magnettasche (102) eines Rotorblechpakets (101 ) vorgesehen sind sowie eine erste Langseite (4) und eine zur ersten Langseite (4) parallele zweite Langseite (5) aufweisen, wobei bei Paaren von in Umfangsrichtung benachbarten, achsensymmetrisch bezüglich einer radialen Symmetrieachse (3) zueinander lie genden Durchgangsöffnungen (2a-2f) eine Außenkontur (8) einer jeweiligen Durchgangsöffnung (2a-2f) eines jeweiligen Paares zur Symmetrieachse (3) weisende Enden (6, 7) der Langseiten (4, 5) miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Außenkontur (8) von der ersten Langseite (4) her in eine Richtung erstreckt, die beiden Langseiten (4, 5) abgewandt ist, und über einen bogenförmi- gen Abschnitt (12), der zur Symmetrieachse (3) hin gewölbt ist, entlang einer von der ersten Langseite (4) zur zweiten Langseite (5) definierten Erstreckungsrich tung zur zweiten Langseite (5) verläuft.

2. Rotorblech nach Anspruch 1 , wobei der bogenförmige Abschnitt (12) einen ersten Unterabschnitt (16) und einen zwei ten Unterabschnitt (17) aufweist, wobei ein minimaler Radius des ersten Unterabschnitts (16) größer als ein minimaler Radius des zweiten Unterabschnitts (17) ist.

3. Rotorblech nach Anspruch 2, wobei sich der erste Unterabschnitt (16) bezüglich der Erstreckungsrichtung vor dem zweiten Unterabschnitt (17) befindet.

4. Rotorblech nach Anspruch 2 oder 3, wobei der erste Unterabschnitt (16) kreisbogenförmig ist und/oder der zweite Unterab- schnitt (17) kreisbogenförmig ist.

5. Rotorblech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Außenkontur (8) zwischen dem Ende (6) der ersten Langseite (4) und dem bo genförmigen Abschnitt (12) einen geraden Abschnitt (13) aufweist.

6. Rotorblech nach Anspruch 5, wobei sich eine Gerade (15), entlang welcher die erste Langseite (4) verläuft, und eine Gerade (14), entlang welcher der gerade Abschnitt (13) verläuft, im Wesentlichen rechtwinklig schneiden.

7. Rotorblech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der bogenförmige Abschnitt (12) zwischen zwei Geraden (15, 19), entlang welcher sich die Langseiten (4, 5) erstrecken, endet und die Außenkontur (8) bezüglich der Erstreckungsrichtung jenseits des bogenförmigen Abschnitts (12) einen Vorsprun- gabschnitt (18), der bevorzugt gerade verläuft, aufweist.

8. Rotorblech nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der bogenförmige Abschnitt (12) glatt in die zweite Langseite (5) oder in einen Übergangsabschnitt der Außenkontur (8), der sich von beiden Langseiten (4, 5) abgewandt zur zweiten Langseite (5) hin erstreckt, übergeht.

9. Rotorblech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ende (6) der ersten Langseite (4) radial weiter innen liegt das Ende (7) der zweiten Langseite (5).

10. Rotorblech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Durchgangsöffnungen (2a-2f) der Paare radial nach außen geöffnet V-förmig angeordnet sind.

11. Rotorblech nach Anspruch 9, wobei das Rotorblech

-für jedes der Paare ein Paar weiterer Durchgangsöffnungen (21) aufweist, die nach außen geöffnet V-förmig und achsensymmetrisch bezüglich der Symmetrieachse (3) angeordnet sind und/oder

-für jedes der Paare eine weitere Durchgangsöffnung (2a-2f) aufweist, die sich senkrecht zur Symmetrieachse (3) erstreckt, wobei ein radial innerster Punkt der oder einer jeweiligen weiteren Durchgangsöff- nung (21) radial weiter außen liegt als ein radial innerster Punkt der Durchgangsöffnungen (2a-2f).

12. Rotorblechpaket (101 ) für eine elektrische Maschine (111), umfassend eine Vielzahl von axial geschichtet angeordneten Rotorblechen (1) nach einem der vor- hergehenden Ansprüche.

13. Rotor (100) für eine elektrische Maschine (111), umfassend ein Rotorblechpaket (101) nach Anspruch 12, wobei in den Magnettaschen (102) Permanentmagnete (106) angeordnet sind.

14. Elektrische Maschine (111) für ein Fahrzeug (110), umfassend einen Stator (112) und einen Rotor (100) nach Anspruch 13, wobei der Rotor (100) drehbar innerhalb des Stators (112) gelagert ist.

15. Fahrzeug (110), umfassend eine elektrische Maschine (111) nach Anspruch

14, welche dazu eingerichtet ist, das Fahrzeug (110) anzutreiben.