KR20240052052A

KR20240052052A - 로터, 로터의 제조 방법 및 전기 기계

Info

Publication number: KR20240052052A
Application number: KR1020247010923A
Authority: KR
Inventors: 아멜리에 마그네넷; 막시밀리안 네콜라; 도미니크 크노프
Original assignee: 섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
Priority date: 2021-10-15
Filing date: 2022-09-27
Publication date: 2024-04-22
Also published as: DE102021126750B4; WO2023061525A1; DE102021126750A1; CN118202552A

Abstract

본 발명은 전기 기계(2)용 로터(1)에 관한 것으로, 로터는 적층된 로터 코어(3)로부터 형성되고 로터 자석(6)을 수용하기 위한 복수의 포켓(5)을 갖는 원통형 로터 바디(4), 실질적으로 접선 방향으로 연장하는 포켓(5)의 적어도 제1 그룹(7)을 포함하고, 로터 자석(6)은 주입된 플라스틱(8)에 의해 제1 그룹(7)의 포켓(5)에 고정되고, 제1 그룹(7)의 포켓(5)은 원통형 로터 바디(4)의 방사상으로 외부 아치형 윤곽에 실질적으로 대응하는 방사상으로 외부 윤곽(9)을 갖고, 각 경우에 제1 그룹(7)의 포켓(5) 위에 방사상으로, 플라스틱(8)은 각각의 경우에 제1 그룹(7)의 포켓(5) 중 하나의 방사상으로 외부 윤곽(9)과 포켓(5)에 고정된 로터 자석(6) 사이에 제공된다.

Description

로터, 로터의 제조 방법 및 전기 기계

본 발명은 전기 기계용 로터에 관한 것으로서, 로터 자석을 수용하기 위한 복수의 포켓을 갖는 적층된 로터 코어로부터 형성된 원통형 로터 바디, 실질적으로 접선 방향으로 연장하는 포켓의 적어도 제1 그룹을 포함하고, 로터 자석은 주입된 플라스틱에 의해 제1 그룹의 포켓에 고정된다. 또한, 본 발명은 로터를 생산하는 방법 및 전기 기계에 관한 것이다.

전기 모터는 화석 연료를 필요로 하는 내연기관의 대안을 창출하기 위해 자동차를 구동하는 데 점점 더 많이 사용되고 있다. 일상적인 사용을 위한 전기 구동의 적합성을 개선하고 사용자에게 익숙한 운전 편의성을 제공할 수 있도록 이미 상당한 노력이 이루어졌다.

전기 구동에 대한 자세한 설명은 에릭 슈나이더, 프랭크 피클, 베른트 세불스키 및 옌스 리볼트가 쓴 독일 자동차 잡지 ATZ, 113권, 2011년 5월, 360~365쪽에 실린 다음 제목의 기사에서 찾을 수 있다: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit f

r E-Fahrzeuge [전기차용 고도로 통합적이고 유연한 전기 구동 장치]. 본 기사는 베벨기어 차동장치와 동심 및 동축이 되도록 배치된 전기 모터를 포함하는 차량의 차축용 구동 유닛에 있어서, 변속 가능한 2단 유성기어 세트가 전기 모터와 베벨 기어 차동장치 사이의 구동 트레인에 배치되고 유사하게 전기 모터 및 베벨기어 차동장치 또는 스퍼 기어 차동장치와 동축이 되도록 위치 설정되는, 구동 유닛을 기술한다. 구동 유닛은 매우 콤팩트하고, 변속 가능 2단 유성기어 세트로 인해 등반 능력, 가속 및 에너지 소비 간의 양호한 절충을 가능하게 한다. 이러한 구동 유닛은 e-차축 또는 전기적으로 작동 가능한 구동 트레인으로도 지칭된다.

순수하게 전기적으로 작동되는 구동 트레인 외에, 하이브리드 구동 트레인도 알려져 있다. 하이브리드 차량의 이러한 구동 트레인은 일반적으로 내연기관과 전기 모터의 조합을 포함하고, 예를 들어 도시 지역에서, 특히 크로스컨트리 주행 시 충분한 범위와 가용성을 동시에 모두 허용하는 순수 전기 작동 모드를 가능하게 한다. 또한, 특정 작동 상황에서 내연기관과 전기 모터를 동시에 구동할 가능성도 있다.

작동 중에 전기 기계는 자기 역전 및 와전류로 인해 손실을 입을 수 있으며, 이는 함께 철 손실로 분류되어 기계 효율을 감소시킨다. 모바일 응용 분야에서, 특히 하이브리드 또는 완전 전기 자동차의 구동 트레인 내에서 전기 기계를 사용할 때 전기 기계의 낮은 효율은 차량의 주행 거리가 짧아지거나 배터리 용량에 대한 필요성이 증가함을 의미한다.

하이브리드 전기차 또는 완전 전기차의 구동 트레인 내에서 사용될 수 있는 바와 같은 그러한 전기 기계의 예는 "영구 여자" 동기식 기계이다. 다른 유형의 기계에 비해 출력 밀도가 높기 때문에 사용 가능한 설치 공간이 종종 제한 요소인 전기 이동성 분야에서 사용하는 것이 바람직하다. 기계의 여기 장은 일반적으로 기계의 로터에 배열된 영구 자석에 의해 생성된다. 영구 여자 동기 기계에서, 로터에 배치된 여자 코일에 전력을 공급하기 위해 전기 여자 동기 기계에 필요한 슬립링 접점을 생략할 수 있다.

e-액슬 또는 하이브리드 모듈용으로 의도된 전기 기계를 개발할 때 출력 밀도를 지속적으로 높여야 하며, 로터와 스테이터 사이의 공극을 최대한 정확하게 형성하는 것이 성능을 결정하는 중요한 변수이다. 드라이브에서 발생하는 소음과 무게는 특히 하이브리드 또는 완전 전기 구동 개념의 경우 중요한 역할을 한다. 그러나 이 두 가지 요구 사항은 서로 상반되게 작용하며 드라이브의 소음 차단 성능도 향상되어 일반적으로 무게가 더 높아진다. 전기 기계 또는 구동 트레인의 구조적 구성요소에 음향 진동을 유발할 수도 있는 높은 전자기 여기는 하이브리드 또는 완전 전기 구동 트레인용 전기 기계를 작동하는 동안 시스템 관련 이유로 발생할 수 있다. 이는 차량 내부에서도 들을 수 있으며, 이는 정기적으로 방해가 되는 것으로 인식된다.

따라서 본 발명의 하나의 목적은 작동 중에 향상된 출력 밀도와 낮은 소음을 제공할 수 있는 전기 기계용 로터를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 로터를 생산하는 개선된 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 최종 목적은 또한 개선된 전기 기계를 제공하는 것이다.

본 목적은 전기 기계용 로터에 의해 달성되고, 이는 로터 자석을 수용하기 위한 복수의 포켓을 갖는 적층된 로터 코어로부터 형성된 원통형 로터 바디, 실질적으로 접선 방향으로 연장하는 포켓의 적어도 제1 그룹을 포함하고, 로터 자석은 주입된 플라스틱에 의해 제1 그룹의 포켓에 고정되고, 제1 그룹의 포켓은 원통형 로터 바디의 방사상으로 외부 아치형 윤곽에 실질적으로 대응하는 방사상으로 외부 윤곽을 갖고, 각 경우에 제1 그룹의 포켓 위에 방사상으로, 플라스틱은 각각의 경우에 제1 그룹의 포켓 중 하나의 방사상으로 외부 윤곽과 포켓에 고정된 로터 자석 사이에 제공된다.

이는 로터가 방사상으로 외부 측방향 표면에 매우 정밀한 진원도를 가지며, 이는 로터와 스테이터 사이에 상응하는 정확하고 균일한 공극을 제공하는 데 도움이 된다는 이점을 달성한다. 이러한 방식으로 바람직하지 않은 진동과 관련 소음을 줄이거나 심지어 완전히 방지할 수 있다.

본 발명의 청구된 주제의 개별 요소가 청구범위에서 명명된 순서로 먼저 설명되고, 이어서 본 발명의 주제의 특히 바람직한 구현예가 설명될 것이다.

전기 기계는 전기 에너지를 기계적 에너지로 및/또는 그 반대로 변환하기 위해 사용되며, 일반적으로 스테이터 또는 고정 전기자로 지칭되는 고정부 및 로터로 지칭되거나 전기자를 이동시키고 고정부에 대해 이동 가능하게 배열되는 부분을 포함한다.

전기 기계는 특히 회전식 기계로 설계될 수 있다. 전기 기계는 방사상 자속 기계 또는 축방향 자속 기계로 구성될 수 있다. 방사상 자속 기계는 로터와 스테이터 사이에 형성된 공극에서 자기장선이 방사상 방향으로 연장하는 한편, 축방향 자속 기계의 경우에, 로터와 스테이터 사이에 형성된 공극에서 자기장선이 축방향으로 연장하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 맥락에서, 전기 기계가 방사상 흐름 기계로서 구성되는 것이 특히 바람직하다.

로터와 스테이터 사이의 간격을 공극이라고 한다. 방사상 자속 기계에서, 이는 로터 바디와 스테이터 바디 사이의 거리에 해당하는 방사상 폭을 갖는 환형 간격이다.

전기 기계는 바람직하게 모터 하우징을 구비할 수 있다. 모터 하우징은 전기 기계를 둘러쌀 수 있다. 또한 모터 하우징은 제어 장치, 특히 제어 및 전력 전자 장치를 수용할 수 있다. 모터 하우징은 또한 전기 기계용 냉각 시스템의 일부일 수 있으며, 냉각 유체가 모터 하우징을 통해 전기 기계에 공급될 수 있고/있거나 열이 하우징 표면을 통해 외부로 소산될 수 있는 바와 같이 설계될 수 있다. 추가로, 모터 하우징은 외부 영향으로부터 존재할 수 있는 전기 기계 및 임의의 전자 장치를 보호한다.

모터 하우징은 특히 금속 물질로부터 형성될 수 있다. 유리하게, 모터 하우징은 회주철 또는 주강과 같은 주조 금속 물질로 형성될 수 있다. 원칙적으로, 모터 하우징을 전부 또는 부분적으로 플라스틱으로 형성하는 것도 고려 가능하다.

본 발명에 따른 로터는 로터 바디를 포함할 수 있다. 본 발명의 목적을 위한 로터 바디는 로터 샤프트가 없는 로터를 의미하는 것으로 이해된다. 따라서, 로터 바디는 특히 적층된 로터 코어 및 적층된 로터 코어의 포켓에 도입되거나 적층된 로터 코어에 원주방향으로 고정된 자기 요소, 및 포켓을 닫기 위해 존재하는 임의의 축방향 커버부로 구성된다.

적층된 로터 코어의 포켓에 삽입되는 영구 자석은 로터 자석으로 이해된다. 막대 자석으로 설계된 단일한 더 큰 로터 자석 또는 복수의 더 작은 영구 자석 요소가 각 포켓에 제공될 수 있다.

적층된 로터 코어는 일반적으로 전기 금속 시트로 구성되고 하나가 다른 하나 위에 적층되고 패키징되어 스택 또는 “적층된 로터 코어”를 형성하는 복수의 적층된 개별 라이네이션 또는 로터 라이네이션을 의미하는 것으로 이해된다. 이후, 개별 라이네이션은 접착, 용접, 또는 나사 결합에 의해 적층된 코어 내에 함께 홀딩되도록 유지될 수 있다.

로터 라이네이션은 리세스 또는 개구부라고도 지칭될 수 있는 하나 이상의 컷아웃을 가질 수 있으며, 개별 로터 라이네이션의 개별 컷아웃은 함께 자기 요소를 수용하기 위해 로터 라미네이션 스택에서 축방향으로 제공되는 포켓을 형성한다.

로터는 바람직하게 로터 샤프트와 로터 샤프트에 회전 불가능한 방식으로 배열된 하나 이상의 로터 바디를 포함한다. 로터 샤프트는 중공일 수 있고, 이는 한편으로는 중량을 절감시키고 다른 한편으로는 로터 바디에 윤활제 또는 냉각제가 공급되도록 한다.

또한, 전기 기계는 제어 유닛을 구비할 수 있다. 본 발명에서 사용된 바와 같이, 제어 유닛은 특히 자동차의 하나 이상의 기술 시스템의 개방 및/또는 폐쇄 루프 전자 제어에서 역할을 한다.

특히, 제어 유닛은 예를 들어, 센서 신호와 같은 특히 전기 신호를 수신하기 위한 유선 또는 무선 신호 입력을 가진다. 또한, 제어 유닛은 마찬가지로 바람직하게 특히, 전기 신호를 예를 들어, 자동차의 전기적으로 작동되는 축방향 구동 트레인의 전기 액추에이터 또는 전기 컨슈머에 전송하기 위한 유선 또는 무선 신호 출력을 가진다.

개방 루프 제어 작동 및/또는 폐쇄 루프 제어 작동은 제어 유닛 내에서 수행될 수 있다. 제어 유닛이 소프트웨어를 실행하도록 설계된 하드웨어를 포함하는 것이 매우 특히 바람직하다. 제어 유닛은 바람직하게 소프트웨어에 정의된 프로그램 시퀀스를 실행하기 위한 적어도 하나의 전자 프로세서를 포함한다.

제어 유닛은 또한 제어 유닛으로 전송된 신호에 포함된 데이터가 저장되고 다시 판독될 수 있는 하나 이상의 전자 메모리를 가질 수도 있다. 또한, 제어 유닛은 데이터가 수정 가능 및/또는 수정 불가능 방식으로 저장될 수 있는 하나 이상의 전자 메모리를 가질 수 있다.

제어 유닛은 특히 자동차 내에서 서로 공간적으로 분리되어 배치되는 복수의 제어 장치를 포함할 수 있다. 제어 장치는 전자 제어 유닛(ECU) 또는 전자 제어 모듈(ECM)로도 지칭되고, 특히 바람직하게 소프트웨어를 사용하여 데이터를 처리하기 위한 컴퓨팅 작업을 수행하기 위한 전자 마이크로컨트롤러를 가지는 것이 바람직하다. 제어 장치는 바람직하게 제어 장치 사이의 유선 및/또는 무선 데이터 교환이 가능하도록 서로 상호연결될 수 있다. 특히, 예를 들어 CAN 버스 또는 LIN 버스와 같이, 자동차에 존재하는 버스 시스템을 통해 제어 장치를 서로 상호연결하는 것도 가능하다.

매우 특히 바람직하게, 제어 유닛은 적어도 하나의 프로세서 및, 특히 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 적어도 하나의 메모리를 갖고, 메모리 및 컴퓨터 프로그램 코드는 제어 유닛이 컴퓨터 프로그램 코드를 실행하게 하도록 프로세서와 함께 구성된다.

제어 유닛은 특히 바람직하게 스테이터 또는 로터에 에너지를 공급하기 위한 전력 전자 모듈을 포함할 수 있다. 전력 전자 모듈은 바람직하게 냉각 요소 또는 전원 공급 장치와 같이 이러한 목적에 필요한 주변 구성요소를 바람직하게 포함하는 전기 기계에 전류의 개방 또는 폐쇄 루프 제어를 제공하는 다른 구성요소의 조합이다. 특히, 전력 전자 모듈은 전류의 개방 또는 폐쇄 루프 제어를 제공하도록 구성된 하나 이상의 전력 전자 구성요소를 포함한다. 이는 특히 바람직하게 전력 트랜지스터와 같은 하나 이상의 전력 스위치이다. 전력 전자 유닛은 특히 바람직하게 서로 분리되어 있고 각각이 적어도 하나의 별도의 전력 전자 구성요소를 갖는 2개 초과, 특히 바람직하게 3개의 위상 또는 전류 경로를 가진다. 전력 전자 유닛은 바람직하게 적어도 10 W, 바람직하게 적어도 100 W, 특히 바람직하게 적어도 1000 W의 피크 전력, 바람직하게 연속 전력으로 위상당 전력의 개방 또는 폐쇄 루프 제어를 제공하도록 설계된다.

전기 기계는 특히 하이브리드 또는 완전 구동 자동차의 구동 트레인 내에서 사용하도록 의도된다. 특히, 전기 기계는 50 km/h 초과, 바람직하게는 80 km/h 초과, 특히 100 km/h 초과의 차량 속도가 달성될 수 있도록 치수가 결정된다. 전기 모터는 특히 바람직하게 30 kW 초과, 바람직하게는 50 kW 초과, 특히 70 kW 초과의 출력을 가진다. 또한, 전기 기계는 5,000 rpm 초과, 특히 바람직하게 10,000 rpm 초과, 매우 특히 바람직하게 12,500 rpm 초과의 속도를 제공하는 것이 바람직하다.

전기 기계는 전기로 작동되는 차축 구동 트레인에 설치될 수 있다. 자동차의 전기 차축 구동 트레인은 전기 기계 및 변속기를 포함하고, 전기 기계 및 변속기는 구조적 유닛을 형성한다. 특히, 전기 기계 및 변속기가 공통 구동 트레인 하우징에 배열되도록 제공될 수 있다. 대안적으로, 전기 기계가 모터 하우징을 갖고 변속기가 변속기 하우징을 갖는 것도 물론 가능하며, 이 경우에, 구조적 유닛은 이어서 전기 기계에 대해 변속기를 고정함으로써 유효화될 수 있다. 이러한 구조적 유닛은 종종 e-차축으로도 지칭된다.

전기 기계는 특히 하이브리드 모듈에 사용하도록 의도될 수도 있다. 하이브리드 모듈에서, 하이브리드화된 구동 트레인의 구조적 및 기능적 요소는 하이브리드 모듈이 특히 간단한 방식으로 자동차의 구동 트레인에 통합될 수 있는 바와 같이 공간적 및/또는 구조적으로 조합되고 미리 구성될 수 있다. 특히, 전기 모터 및 클러치 시스템, 특히 구동 트레인에 전기 모터를 결합 및/또는 구동 트레인으로부터 전기 모터를 분리하기 위한 연결해제형 클러치를 구비한 클러치 시스템이 하이브리드 모듈에 존재할 수 있다.

본 발명의 유리한 일 구현예에 따르면, 포켓의 방사상으로 내부 윤곽이 실질적으로 접선의 직선 연장부를 가져서 유리한 자기 여기가 생성될 수 있다는 것이 제공될 수 있다.

본 발명의 더 바람직한 전개에 따르면, 제1 그룹의 포켓이 직사각형 기본 형상을 갖는 것도 제공될 수 있다. 게다가, 본 발명의 유사한 유리한 구현예에 따라서, 로터 자석이 축방향으로 직사각형 포켓에 조립이 용이한 방식으로 삽입될 수 있는 바와 같이 로터 자석이 실질적으로 직사각형 횡단면 윤곽을 갖는 막대 자석으로서 설계되는 것이 제공될 수 있다.

본 발명의 더욱 특히 바람직한 구현예에 따라서, 포켓의 제1 그룹이 원통형 로터 바디 직경의 0.8 내지 0.97배에 해당하는 피치 원 상에 배열되는 것이 제공될 수 있고, 이는 또한 자기 여기에 대해 포지티브한 것으로 입증되었다.

게다가, 본 발명은 또한 제1 그룹의 포켓 각각이 접선 단부에 플라스틱용 주입 구역을 갖는 바와 같이 추가로 개발될 수 있고, 이는 포켓에서 로터 자석의 상응하는 정의된 고정을 용이하게 한다.

또한, 본 발명의 목적은 로터 자석을 수용하기 위한 복수의 포켓이 있는 적층된 로터 코어로부터 형성된 실질적으로 원통형 로터 바디를 포함하는 전기 기계용 로터를 생산하는 방법에 의해 달성되고, 포켓의 적어도 제1 그룹은 실질적으로 접선 방향으로 위치되고, 방법은 다음 단계를 포함한다:

로터 바디를 제공하는 단계, 로터 바디는 제1 그룹의 포켓 위에 방사상으로 외부 윤곽 부분을 가지며, 윤곽 부분은 원통형 로터 바디의 아치형 윤곽에서 벗어나는 윤곽을 갖고,

로터 자석을 포켓의 제1 그룹에 삽입하는 단계,

로터 자석이 제1 그룹의 포켓에 고정되는 바와 같이 포켓의 제1 그룹에 플라스틱을 주입하는 단계를 포함하고,

주입 중 플라스틱의 주입 압력 및 온도뿐만 아니라 플라스틱이 주입되기 전에 제1 그룹의 포켓의 방사상으로 외부 윤곽 및 외부 윤곽 부분은,

일단 상기 플라스틱이 주입되면, 외부 윤곽 부분이 포켓의 외부 윤곽과 원통형 로터 바디의 아치형 윤곽에 실질적으로 상응하는 외부 윤곽 부분 사이의 물질 오프셋으로 인해 윤곽을 갖는 바와 같이 선택된다.

이는 로터의 방사상으로 외부 측방향 표면이 매우 정확한 진원도를 가지며, 원형 형상과 가능한 가장 적고 작은 편차를 가짐을 보장할 수 있다.

또한, 플라스틱이 주입되기 전에 외부 윤곽 부분이 각각 포켓의 접선 범위에 실질적으로 평행하게 이어지는 직선인 바와 같이 본 발명을 더 발전시키는 것이 유리할 수 있고, 이는 생산 공학의 관점에서 특히 유리한 것으로 입증되었다.

플라스틱은 바람직하게 이송 성형 공정을 사용하여 로터 바디의 포켓에 도입될 수 있다. 플라스틱은 바람직하게 10~150 bar, 특히 20~100 bar의 압력에서 로터 바디의 포켓에 주입된다. 로터 바디의 포켓 내로 주입 시, 플라스틱은 특히 바람직하게 120 내지 250℃, 바람직하게 140 내지 200℃의 온도를 가진다. 포켓에 주입할 때 플라스틱의 유속은 바람직하게 0.5~20 mm/s, 바람직하게 1~15 mm/s이다.

본 발명의 목적은 또한 전기 기계의 로터의 로터 바디의 적층된 로터 코어를 형성하기 위한 전기 금속 시트에 의해 달성될 수 있으며, 전기 금속 시트는 로터 자석을 수용하기 위한 복수의 포켓, 실질적으로 접선 방향으로 연장하는 포켓의 적어도 제1 그룹을 갖고, 및 전기 금속 시트는 제1 그룹의 포켓 위에 방사상으로 외부 윤곽 부분을 가지며, 윤곽 부분은 전기 금속 시트의 원형 외부 윤곽의 아치형 윤곽에서 벗어나는 윤곽을 갖고 방사상으로 내부로 오프셋된다. 이러한 전기 금속 시트는 특히 청구항 제7항에 따른 방법에서 사용하도록 의도된다.

본 발명의 목적은 또한 청구항 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따라 로터를 포함하는, 특히 하이브리드 전기차 또는 완전 전기차의 구동 트레인을 위한 전기 기계에 의해 달성된다.

도면에서,
도 1은 개략적인 축방향 단면도에서 전기 방사상 자속 기계를 도시하고,
도 2는 횡단면 표현으로 방사상 흐름 기계의 로터를 도시하고,
도 3은 개략적인 횡단면 표현으로 제1 제조 단계에서 로터의 포켓의 상세도를 도시하고,
도 4는 개략적인 횡단면 표현으로 제2 제조 단계에서 로터의 포켓의 상세도를 도시한다.

도 1은 스테이터(15)에 대해 회전 가능하게 장착된 로터(1)를 포함하는 특히 하이브리드 또는 완전 전기 작동 자동차의 구동 트레인을 위한 전기 기계(2)를 도시한다. 전기 기계(2)는 스테이터(15)가 원통형 링처럼 구성되고 로터(1)가 스테이터(15) 내에 동축으로 배열되는 방사상 자속 기계로서 설계된다. 로터(1)는 또한 로터 바디(4)가 배열되는 로터 샤프트(16)를 가진다.

도 2는 횡단면도에서 도 1로부터 알려진 조립체를 도시한다. 로터는 로터 자석(6)을 수용하기 위한 복수의 포켓(5)을 갖는 적층된 로터 코어(3)로부터 형성된 원통형 로터 바디(4)를 포함한다. 로터(1)의 원주에 걸쳐 등거리로 배열된 실질적으로 동일한 형상의 포켓(5)의 제1 그룹(7)은 실질적으로 접선 방향으로 연장한다. 제1 그룹(7)의 포켓(5)은 직사각형 기본 형상을 가진다. 로터 자석(6)은 각각 실질적으로 직사각형 횡단면 윤곽(10)을 갖는 막대 자석으로서 설계된다.

로터 자석(6)은 축방향에서 포켓(5)에 유극으로 삽입될 수 있지만, 주입된 플라스틱(8)에 의해 제1 그룹(7)의 포켓(5)에 고정된다. 제1 그룹(7)의 포켓(5)은 방사상으로 외부 윤곽(9)을 가지며, 이는 도 4의 상세도로부터도 용이하게 명백해지는 바와 같이 각각의 경우에 제1 그룹(7)의 포켓(5) 위에 방사상으로 원통형 로터 바디(4)의 방사상으로 외부 아치형 윤곽에 실질적으로 대응한다. 방사상으로 외부 윤곽(9)과 대조적으로, 포켓(5)의 방사상으로 내부 윤곽(12)은 실질적으로 접선의 직선 연장부를 가진다. 제1 그룹(7)의 포켓(5) 각각은 접선 단부에서 상기 플라스틱(8)용 주입 구역(13)을 가진다.

로터 자석(6)과 포켓(5) 사이의 유극에 의해 형성된 공간에서, 주입된 플라스틱(8)은 방사상으로 외부 윤곽(9)과 로터 자석(6) 사이에 위치된다. 달리 말해서, 플라스틱(8)이 제1 그룹(7)의 포켓(5) 중 하나의 방사상으로 외부 윤곽(9)과 포켓(5)에 고정된 로터 자석(6) 사이에 존재하고, 그로써 상응하는 로터 자석(6)도 임의의 방사상 유극 없이 완전히 포켓(5)에 고정된다. 로터 자석(6)은 또한 주입된 플라스틱(8)에 의해 포켓(5)의 방사상으로 내부 윤곽(12)에 유지된다.

도 2-4에 도시된 로터(1)의 구현예에서, 제1 그룹(7)의 포켓(5)의 각각의 아래에 방사상으로 로터 자석(6)이 장착된 포켓(5)의 제2의 V형 그룹(14)이 있다. 포켓(5)의 V형 그룹(14)은 도 2-4로부터 용이하게 명백해지는 바와 같이, 서로 분리되어 있고 서로에 대해 V형 포지셔닝을 갖는 2개의 직사각형 포켓(5)에 의해 형성된다. 그룹(14)의 포켓(5)의 V형 배열의 꼭짓점은 방사상으로 내부로 가리킨다. 따라서 그룹(14)의 포켓(5)의 개수는 제1 그룹(7)의 포켓(5)의 개수의 두 배이다.

도 2는, 포켓(5)의 제1 그룹(7)이 원통형 로터 바디(4)의 직경의 0.8 내지 0.97배에 해당하는 피치 원(11) 상에 배열되는 것을 추가로 도시한다.

도 2로부터 알려진 바와 같이 전기 기계(2)용 로터(1)를 생산하기 위한 방법은 도 2-3을 참조하여 아래에서 더 자세히 설명된다.

먼저, 로터 바디(4)가 제공되며, 로터 바디(4)는 각각의 경우에 도 3으로부터 용이하게 명백해지는 바와 같이 원통형 로터 바디(4)의 아치형 윤곽(21)에서 벗어나는 윤곽을 갖는 제1 그룹(7)의 포켓(5) 위에 방사상으로 외부 윤곽 부분(20)을 가진다. 플라스틱(8)이 주입되기 전에, 이들 외부 윤곽 부분(20)은 각각 포켓(5)의 접선 범위에 실질적으로 평행하게 이어지는 직선으로서 형성된다. 윤곽 부분(20)은 예를 들어 펀칭 또는 밀링에 의해 형성될 수 있다.

그런 다음 로터 자석(6)은 포켓(5)의 제1 그룹(7)에 유극으로 삽입될 수 있다. 이러한 생산 상태에서, 그런 후에, 로터 자석(6)이 제1 그룹(7)의 포켓(5)에 고정되는 바와 같이 플라스틱(8)은 주입 구역(13)을 통해 포켓(5)의 제1 그룹(7)에 주입된다.

플라스틱(8)이 주입되면, 외부 윤곽 부분(20)이 포켓(5)의 외부 윤곽(9)과 원통형 로터 바디(4)의 아치형 윤곽(21)에 실질적으로 상응하는 외부 윤곽 부분(20) 사이의 물질 오프셋으로 인해 윤곽을 갖는 바와 같이, 주입 중 플라스틱(8)의 주입 압력 및 온도뿐만 아니라 플라스틱(8)이 주입되기 전 제1 그룹(7)의 포켓(5)의 방사상으로 외부 윤곽(9) 및 외부 윤곽 부분(20)이 선택된다. 달리 말해서, 윤곽 부분(20)에 벌지가 생성되는 바와 같이, 직선의 윤곽 부분(20)은 포켓(5)으로의 플라스틱(8)의 주입 압력에 의해 방사상으로 외부로 변위되고, 벌지는 도 4에 용이하게 명백한 바와 같이 로터 바디(4)의 아치형 윤곽(21)에 대응한다.

이 경우 플라스틱(8)은 20~100 bar의 주입 압력 및 140 내지 200℃의 주입 시의 플라스틱(8)의 온도에서 이송 성형 공정에 의해 로터 바디(4)의 제1 그룹(7)의 포켓(5)에 주입되었다. 포켓(5)에 주입 시 플라스틱(8)의 유속은 바람직하게는 1-15 mm/s이다.

도 3은 위에서 설명한 생산 방법에 사용된 바와 같이 로터 바디(4)의 적층된 로터 코어(3)의 전기 금속 시트의 상부도를 도시한다. 전기 금속 시트는 실질적으로 접선 방향으로 연장하는 포켓(5)의 적어도 제1 그룹(7)을 갖는 로터 자석(6)을 수용하기 위한 복수의 포켓(5)을 구비하고, 전기 금속 시트는 제1 그룹(7)의 포켓(5) 위에 방사상으로 외부 윤곽 부분(20)을 갖고, 윤곽 부분은 전기 금속 시트의 원형 외부 윤곽의 아치형 윤곽(21)에서 벗어난 윤곽을 갖고 방사상으로 내부로 오프셋된다. 도시된 예시적인 구현예에서, 전기 금속 시트의 원형 외부 윤곽으로부터 벗어나는 윤곽은 포켓(5)의 내부 윤곽(12)에 평행하게 이어지는 접선 방향 직선 부분으로서 설계된다. 도시된 예시적인 구현예에서, 접선 방향의 직선 부분은 포켓(5)의 전체 종방향 범위에 걸쳐 원주 방향으로 완전히 연장한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예들로 제한되지 않는다. 따라서, 위의 설명은 제한적인 것으로 간주되지 않고, 그보다는 설명적인 것으로 간주되어야 한다. 다음의 청구범위는 언급된 특징이 본 발명의 적어도 하나의 구현예에 존재한다는 의미로 이해되어야 한다. 이는 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다. 청구범위 및 위의 설명이 ‘제1’ 및 ‘제2’ 특징을 정의하는 경우, 이러한 지정은 우선 순위를 정의하지 않고 동일한 유형의 2개의 특징 사이에 구별하는 역할을 한다.

1 로터
2 전기 기계
3 적층된 로터 코어
4 로터 바디
5 포켓
6 로터 자석
7 그룹
8 플라스틱
9 윤곽
10 횡단면 윤곽
11 피치 원
12 윤곽
13 주입 구역
14 그룹
15 스테이터
16 로터 샤프트
20 윤곽 부분
21 윤곽

Claims

로터 자석(6)을 수용하기 위해 복수의 포켓(5)을 갖는 적층된 로터 코어(3)로부터 형성된 원통형 로터 바디(4), 실질적으로 접선 방향에서 포켓(5)으로부터 연장하는 적어도 제1 그룹(7)을 포함하는 전기 기계(2)용 로터(1)로서, 상기 로터 자석(6)은 주입된 플라스틱(8)에 의해 상기 제1 그룹(7)의 상기 포켓(5)에 고정되고,
상기 제1 그룹(7)의 상기 포켓(5)은 상기 원통형 로터 바디(4)의 방사상으로 외부 아치형 윤곽에 실질적으로 대응하는 방사상으로 외부 윤곽(9)을 가지며, 각각의 경우에 상기 제1 그룹(7)의 상기 포켓(5) 위에 방사상으로, 플라스틱(8)은 상기 제1 그룹(7)의 상기 포켓(5) 중 하나의 상기 방사상으로 외부 윤곽(9)과 상기 포켓(5)에 고정된 상기 로터 자석(6) 사이에 제공되는, 로터(1).
제1항에 있어서,
상기 포켓(5)의 방사상으로 내부 윤곽(12)은 실질적으로 접선의 직선 연장부를 갖는, 로터(1).
전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 그룹(7)의 상기 포켓(5)은 직사각형 기본 형상을 갖는, 로터(1).
전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 로터 자석(6)은 실질적으로 직사각형 횡단면 윤곽(10)을 갖는 막대 자석으로서 설계되는, 로터(1).
전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
포켓(5)의 상기 제1 그룹(7)은 상기 원통형 로터 바디(4) 직경의 0.8 내지 0.97배에 해당하는 피치 원(11)에 배열되는, 로터(1).
전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 그룹(7)의 상기 포켓(5) 각각은 접선 단부에서 상기 플라스틱(8)용 주입 구역(13)을 갖는, 로터(1).
로터 자석(6)을 수용하기 위한 복수의 포켓(5)을 갖는 적층된 로터 코어(3)로부터 형성된 실질적으로 원통형 로터 바디(4), 실질적으로 접선 방향으로 연장하는 포켓(5)의 적어도 제1 그룹(7)을 포함하는 전기 기계(2)용 로터(1)를 생산하는 방법으로서,
상기 로터 바디(4)를 제공하는 단계, 상기 로터 바디(4)는 상기 제1 그룹(7)의 상기 포켓(5) 위에 방사상으로 외부 윤곽 부분(20)을 가지며, 상기 윤곽 부분은 상기 원통형 로터 바디(4)의 상기 아치형 윤곽(21)에서 벗어나는 윤곽을 갖고,
상기 로터 자석(6)을 포켓(5)의 상기 제1 그룹(7)에 삽입하는 단계,
상기 로터 자석(6)이 상기 제1 그룹(7)의 상기 포켓(5)에 고정되는 바와 같이 포켓(5)의 상기 제1 그룹(7)에 플라스틱(8)을 주입하는 단계를 포함하고,
주입 중 상기 플라스틱(8)의 주입 압력 및 온도뿐만 아니라 상기 플라스틱(8)이 주입되기 전에 상기 제1 그룹(7)의 상기 포켓(5)의 방사상으로 외부 윤곽(9) 및 상기 외부 윤곽 부분(20)은,
일단 상기 플라스틱(8)이 주입되면, 상기 외부 윤곽 부분(20)이 상기 포켓(5)의 상기 외부 윤곽(9)과 상기 원통형 로터 바디(4)의 상기 아치형 윤곽(21)에 실질적으로 상응하는 상기 외부 윤곽 부분(20) 사이의 물질 오프셋으로 인해 윤곽을 갖는 바와 같이 선택되는, 방법.
제7항에 있어서,
상기 플라스틱(8)이 주입되기 전에, 상기 외부 윤곽 부분(20)은 각각 상기 포켓(5)의 접선 범위에 실질적으로 평행하게 이어지는 직선인, 방법.
전기기계(2)의 로터(1)의 로터 바디(4)의 적층된 로터 코어(3)를 형성하기 위한 전기 금속 시트로서,
상기 전기 금속 시트는 로터 자석(6)을 수용하기 위한 복수의 포켓(5), 실질적으로 접선 방향으로 연장하는 포켓(5)의 적어도 제1 그룹(7)을 갖고, 상기 전기 금속 시트는 상기 제1 그룹(7)의 상기 포켓(5) 위에 방사상으로 외부 윤곽 부분(20)을 갖고, 윤곽 부분은 상기 전기 금속 시트의 상기 원형 외부 윤곽의 상기 아치형 윤곽(21)에서 벗어난 윤곽을 갖고 방사상으로 내부로 오프셋되는, 전기 금속 시트.
청구항 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따라 로터(1)를 포함하는, 특히 하이브리드 전기차 또는 완전 전기차의 구동 트레인을 위한 전기 기계(2).