WO2016169676A1 - Elektrische maschine und verfahren zur herstellung einer elektrischen maschine - Google Patents

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electric machine
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Gabriel ISAC
Gereon Johannes Pusch
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Magna Powertrain GmbH and Co KG
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    • H02K15/02—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
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    • H02K2213/12—Machines characterised by the modularity of some components

Definitions

  • the present invention relates to an electric machine and a method for manufacturing an electric machine. State of the art
  • Electromechanical converters such as electric motors or generators, convert electrical energy into mechanical energy (electric motor) or mechanical energy into electrical energy (generator). This electromechanical transformation is based on electromagnetic induction.
  • Electric machines generally include a fixed stator and an annular movable rotor.
  • the rotor is rotatable about an axis of rotation in or around the annular stator.
  • Both rotor and stator are usually made of a laminated core.
  • the rotor After a frequent design of an electric machine, the rotor also comprises a plurality of permanent magnets and the stator a plurality of stator windings (electromagnets) on which one or more switching rings are arranged.
  • a permanent magnet synchronous machine PSM
  • a current flow in the stator winding can be generated (generator), or due to the magnetic field generated by the stator, a rotation of the rotor can be effected (electric motor).
  • a reverse construction in which the stator has permanent magnets and the rotor has wire windings is also known.
  • connection of the stator to a housing part of the electric machine, or the connection of the rotor to a drive shaft, for example, presents a challenge in the manufacture of all electrical machines.
  • This problem is especially true for stators and / or rotors which are constructed from individual segments , In this case, dimensional deviations of the individual segments when assembling the rotor and / or stator individual segments and during assembly of the rotor and / or stator on a carrier element add up to an intolerable overall deviation.
  • connection methods for connecting a rotor and / or stator to a respective carrier element are the pressing or the shrinking.
  • the rotor and / or the stator and the carrier element are made of materials with appreciably different coefficients of thermal expansion, then occurring temperature changes come to a relaxation of the seat / the connection.
  • the document EP 1 079 498 A2 describes, for example, an electrical machine for which a respective laminated core is proposed for the non-rotatable connection of a laminated core to a rotor or a stator, which has a profiled contact surface for an associated rotor hub or an associated stator housing.
  • the laminated core has a profiled contact surface for the associated rotor hub, by means of an at least partially effective deformation of the rotor hub whose positive engagement with the profiled contact surface of the laminated core is achieved.
  • an electric machine comprising a rotor and / or a stator, wherein the rotor is divided into a plurality of rotor segments and / or the stator into a plurality of stator segments, wherein the rotor segments by friction welding with a first carrier element and / or the stator segments are connected by friction welding to a second carrier element.
  • the electric machine has a rotor and / or a stator. Both rotor and stator are segmented, that is, the rotor comprises a plurality of rotor segments and / or the stator comprises a plurality of stator segments.
  • the rotor segments are connected by means of friction welding to a first carrier element, the stator segments are connected by means of friction welding to a second carrier element.
  • the connection according to the invention of the rotor segments with the first carrier element and / or the stator segments with the second carrier element by means of friction welding requires a reliable connection between rotor segments and first carrier element and / or between stator segments and second carrier element.
  • connection of the rotor segments with the first carrier element by means of friction welding results in that the individual rotor segments no longer have to be connected to each other, whereby material costs can be saved and result in weight advantages.
  • the compound formation during friction welding essentially takes place by diffusion processes in the interfaces between the two joining partners.
  • the welding heat is thus generated by friction on the joining surfaces.
  • the temperatures that occur here are below the melting temperature of the materials of the joining partners.
  • the rotor segments are preferably connected along their inner contour to the first carrier element.
  • stator segments are preferably connected along their outer contour to the second carrier element.
  • the rotor is annular, substantially cylindrical, and has a central rotor opening.
  • stator is ring-shaped, substantially cylindrical, and has a central stator opening.
  • All rotor segments form an annular, substantially cylindrical, rotor; All the stator segments form an annular, essentially cylindrical, stator. In the center of the rotor and / or stator so a central cylindrical opening (rotor opening, stator opening) is formed.
  • the inner contour of the rotor and / or stator accordingly corresponds to the lateral surface of the cylindrical opening.
  • the outer contour of the rotor and / or stator corresponds to the lateral surface of the annular, substantially cylindrical, rotor and / or stator.
  • a connection of the rotor segments (rotor) to the first carrier part and / or a connection of the stator segments (stator) with the second carrier part by means of friction welding leads to a full-surface and thus reliable and reliable welding along the entire inner and / or outer contour of the rotor and / or stator.
  • the rotor is arranged coaxially with the stator in the region of the stator opening.
  • the rotor segments have a wave-like inner contour and the stator segments have a wave-like outer contour.
  • the wave-like inner contour preferably results from a plurality of uniformly distributed on the lateral surface of the rotor opening longitudinal beads.
  • the wave-like outer contour preferably results from a large number of longitudinal beads uniformly distributed on the lateral surface of the stator.
  • longitudinal describes a direction along a central axis of rotation.
  • the wave-like inner contour of the rotor allows centering of the rotor on the first carrier element and / or the wave-like outer contour of the stator allows centering of the stator on the second carrier element.
  • a uniform welding of the rotor segments with the first carrier part and / or the stator segments is achieved with the second carrier part.
  • the first carrier element is a shaft, in particular a drive shaft, or a component to be connected to a shaft (for example hub) and the second carrier element is a housing part, in particular a housing part of the electrical machine.
  • the rotor is preferably divided into at least two rotor segments.
  • the stator is preferably divided into at least two stator segments.
  • the object of the invention is achieved by a method for producing an electrical machine according to the invention, wherein the rotor segments are connected by means of friction welding with a first support member and / or the stator segments are connected by friction welding with a second support member.
  • Fig. 1 a rotor with wave-like inner contour.
  • Fig. 2 is a stator with wave-like outer contour.
  • FIG 3 shows a schematic representation of a joining process of a stator with a second carrier element.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the friction welding process of rotor segments on a first carrier part.
  • the electric machine according to the invention has a rotor 1 and / or a stator 2. Both rotor 1, as well as stator 2 are formed segmented, that is, the rotor 1 includes a plurality of rotor segments 12 (Fig. 4) and / or the stator 2 comprises a plurality of stator segments 13. All rotor segments 12 form an annular, essentially cylindrical rotor 1 (FIG. 1).
  • All of the stator segments 13 form an annular, substantially cylindrical stator 2 (FIG. 2).
  • stator opening 8 In the center of the stator 2, a central cylindrical opening, a stator opening 8, is likewise formed in each case.
  • the inner contour 3 of the rotor 1 therefore corresponds to the lateral surface of the rotor opening 7.
  • the outer contour 4 of the stator 2 corresponds to the lateral surface of the annular, substantially cylindrical stator 2.
  • Fig. 1 the wave-like inner contour 3 of the rotor 1 of the electric machine according to the invention is further shown.
  • Fig. 2 shows the wave-like outer contour 4 of the stator of the electric machine according to the invention.
  • the wave-like inner contour 3 of the rotor 1 preferably results from a multiplicity of longitudinal gaps distributed uniformly on the lateral surface of the rotor opening 7.
  • the wave-like outer contour 4 of the stator 2 preferably results from a plurality of uniformly distributed on the lateral surface of the stator 2 longitudinal beads.
  • the term "longitudinal” describes a direction along a central axis of rotation 1 1.
  • the rotor 1 is connected by friction welding to a first carrier element 5 (FIG. 4).
  • the rotor 1 is connected along its wave-like inner contour 3 with the first carrier element 5.
  • stator segments 13 are connected by friction welding to a second carrier element 6 (FIG. 3).
  • stator segments 13 are connected to the second carrier element 6 along their wave-like outer contour 4.
  • the rotor segments 12 are connected by friction welding to a first carrier element 5 and / or the stator segments 13 (the stator 2) are connected by friction welding to a second carrier element 6.
  • FIG. 3 is intended to illustrate, by way of example, the joining process of a stator 2 with a second carrier element 6 by means of friction welding.
  • connection is made in this exemplary representation of the wave-like outer contour 4 of the stator 2.
  • the heat required in this case is usually generated by a movement between a rotating or oscillating component, here the stator 2, and a fixed joining part, here the second carrier element 6.
  • Rotating or vibrating component (Stator 2) and Joining part (second support member 6) are then connected without additional material.
  • the arrow shown in FIG. 3 describes the insertion direction, along a central axis of rotation 1 1 of the electric machine into the second carrier element 6.
  • the welding surface 9 is formed along the entire outer contour 4 of the stator 2.
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of the friction welding process of rotor segments 12 (of the rotor 1) to the first carrier element 5.
  • the connection in this exemplary illustration takes place on the wave-like inner contour 3 of the rotor 1.
  • rotor segments 12 of the rotor 1 are also shown schematically.
  • the rotor segments 12 are pre-positioned in a suitable device 10. The positioning takes place via a groove, not shown.
  • the first support member 5 is positioned within the central rotor opening 7, the first support member 5 is positioned.
  • the first carrier element 5 is rotated about the rotation axis 1 1.
  • the device 10 Via the device 10, it is possible to move the rotor segments 12 in the direction of the arrows shown in FIG. 4, that is to say radially in the direction of the central axis of rotation 11. In addition, the rotor segments 12 are acted upon by the device 10 with the necessary pressure for the friction welding. Due to the interaction of friction (rotation of the first support member 5 about the axis of rotation 1 1) and pressure (positioning of the rotor segments 12 on the rotating first support member 5 by means of the device 10) heat is generated, the micro-welds between the rotor segments 12 and the first carrier element 5 leads.

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Abstract

Elektrische Maschine umfassend einen Rotor (1) und/oder einen Stator (2), wobei der Rotor (1) in mehrere Rotor-Segmente (12) und/oder der Stator (2) in mehrere Stator-Segmente (13) gegliedert ist, wobei die Rotor-Segmente (12) vermittels Reibschweißen mit einem ersten Trägerelement (5) und/oder die Stator-Segmente (13) vermittels Reibschweißen mit einem zweiten Trägerelement (6) verbunden sind.

Description

Elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine und ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine. Stand der Technik
Elektrische Maschinen (elektromechanische Wandler), wie beispielsweise Elektromotoren oder Generatoren, wandeln elektrische Energie in mechanische Energie (Elektromotor), beziehungsweise mechanische Energie in elektrische Energie (Generator) um. Diese elektromechanische Umwandlung beruht auf elektromagnetischer Induktion.
Elektrische Maschinen umfassen im Allgemeinen einen feststehenden Stator und einen ringförmigen beweglichen Rotor. Der Rotor ist um eine Drehachse drehbar in oder um den ringförmig ausgebildeten Stator gelagert. Sowohl Rotor, wie auch Stator sind in der Regel aus einem Blechpaket gefertigt.
Nach einer häufigen Bauart einer elektrischen Maschine umfasst der Rotor zudem eine Vielzahl von Permanentmagneten und der Stator mehrere Statorwicklungen (Elektromagnete) auf denen ein oder mehrere Schaltringe angeordnet sind. Eine derartige elektrische Maschine wird als Permanentmagneterregte Synchronmaschine (PSM) bezeichnet. Dabei kann aufgrund des bewegten Magnetfeldes des Rotors ein Stromfluss in der Statorwicklung erzeugt werden (Generator), oder aufgrund des durch den Stator erzeugten Magnetfeldes eine Rotation des Rotors bewirkt werden (Elektromotor). Eine umgekehrte Bauweise, bei der der Stator Permanentmagnete und der Rotor Drahtwicklungen aufweist ist ebenso bekannt.
Bei der Herstellung sämtlicher elektrischer Maschinen stellt insbesondere die Anbindung des Stators beispielweise an einem Gehäuseteil der elektrischen Maschine, oder die Anbindung des Rotors beispielsweise an einer Antriebswelle eine Herausforderung dar. Diese Problematik trifft insbesondere bei Statoren und/oder Rotoren zu, die aus Einzelsegmenten aufgebaut werden. Hierbei summieren sich Maßabweichungen der Einzelsegmente beim Zusammensetzen der Rotor- und/oder Stator-Einzelsegmente und bei der Montage des Rotors und/oder Stators an einem Trägerelement zu einer nicht tolerierbaren Gesamtabweichung.
Insbesondere bei hohen Drehzahlen kann es bei ungenügender Verbindung des Rotors zu einem Trägerelement, wie beispielsweise einer Antriebswelle, zum Ablösen des Rotors von der Welle kommen.
Gängige Verbindungsmethoden um einen Rotor und/oder Stator mit einem jeweiligen Trägerelement zu verbinden stellen das Aufpressen oder das Aufschrumpfen dar. Sind jedoch der Rotor und/oder der Stator und das Trägerelement aus Mate- rialien mit merklich unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten gefertigt, so kann es bei auftretenden Temperaturänderungen zu einer Lockerung des Sitzes/der Verbindung kommen.
Das Dokument EP 1 079 498 A2 beschreibt beispielsweise eine elektrische Ma- schine für die zur drehfesten Verbindung eines Blechpakets mit einem Rotor oder einem Stator ein jeweiliges Blechpaket vorgeschlagen wird, dass eine profilierte Anlagefläche für eine zugeordnete Rotornabe oder ein zugeordnetes Statorgehäuse aufweist. Zur Erzielung einer hochbelastbaren drehfesten Verbindung zwischen beispielsweise dem Blechpaket und der Rotornabe weist das Blechpaket eine profilierte Anlagefläche für die zugeordnete Rotornabe auf, wobei mittels einer zumindest bereichsweise wirksamen Umformung der Rotornabe deren formschlüssige Anlage an der profilierten Anlagefläche des Blechpaketes erzielt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine elektrische Maschine mit einem segmentierten Rotor und/oder Stator vorzustellen, bei der die Rotor- wie auch Stator- Segmente auf einfache Weise, zeitsparend und insbesondere zuverlässig mit einem jeweiligen Trägerelement verbunden sind. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen elektrischen Maschine zu beschreiben.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine elektrische Maschine umfassend einen Rotor und/oder einen Stator, wobei der Rotor in mehrere Rotor-Segmente und/oder der Stator in mehrere Stator-Segmente gegliedert ist, wobei die Rotor- Segmente vermittels Reibschweißen mit einem ersten Trägerelement und/oder die Stator-Segmente vermittels Reibschweißen mit einem zweiten Trägerelement verbunden sind.
Erfindungsgemäß weist die elektrische Maschine einen Rotor und/oder einen Stator auf. Sowohl Rotor, wie auch Stator sind segmentiert ausgebildet, das heißt der Rotor umfasst mehrere Rotor-Segmente und/oder der Stator umfasst mehrere Stator-Segmente.
Die Rotor-Segmente sind vermittels Reibschweißen mit einem ersten Trägerelement verbunden, die Stator-Segmente sind vermittels Reibschweißen mit einem zweiten Trägerelement verbunden. Die erfindungsgemäße Verbindung der Rotor-Segmente mit dem ersten Trägerelement und/oder der Stator-Segmente mit dem zweiten Trägerelement vermittels Reibschweißen bedingt eine zuverlässige Verbindung zwischen Rotor- Segmenten und erstem Trägerelement und/oder zwischen Stator-Segmenten und zweitem Trägerelement.
Insbesondere das Verbinden der Rotor-Segmente mit dem ersten Trägerelement vermittels Reibschweißen führt dazu, dass die einzelnen Rotor-Segmente untereinander nicht mehr verbunden werden müssen, wodurch Material kosten gespart werden können und sich Gewichtsvorteile ergeben.
Die Verbindungsbildung beim Reibschweißen findet im Wesentlichen durch Diffusionsprozesse in den Grenzflächen zwischen den beiden Fügepartnern statt. Die Schweißwärme wird somit über Reibung an den Fügeflächen erzeugt. Die Tempe- raturen die dabei auftreten liegen unterhalb der Schmelztemperatur der Materialien der Fügepartner. Durch diese Vorgänge wird eine sehr hohe Festigkeit der Verbindung von Rotor-Segmenten mit dem ersten Trägerelement und/oder von Stator-Segmenten mit dem zweiten Trägerelement bei geringerem Wärmeeintrag gegenüber konventionellen (Schmelz-) Schweißverfahren erreicht.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung, sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.
Bevorzugt sind die Rotor-Segmente entlang ihrer Innenkontur mit dem ersten Trägerelement verbunden.
Des Weiteren bevorzugt sind die Stator-Segmente entlang ihrer Außenkontur mit dem zweiten Trägerelement verbunden. Besonders bevorzugt ist der Rotor ringförmig, im Wesentlichen zylindrisch, ausgebildet und weist eine zentrale Rotor-Öffnung auf.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Stator ringför- mig, im Wesentlichen zylindrisch, ausgebildet und weist eine zentrale Stator- Öffnung auf.
Sämtliche Rotor-Segmente bilden einen ringförmigen, im Wesentlichen zylindrischen, Rotor aus; sämtliche Stator-Segmente bilden einen ringförmigen, im We- sentlichen zylindrischen, Stator aus. Im Zentrum des Rotors und/oder Stators wird so eine zentrale zylindrische Öffnung (Rotor-Öffnung; Stator-Öffnung) gebildet.
Die Innenkontur des Rotors und/oder Stators entspricht demnach der Mantelfläche der zylindrischen Öffnung.
Die Außenkontur des Rotors und/oder Stators entspricht der Mantelfläche des ringförmigen, im Wesentlichen zylindrischen, Rotors und/oder Stators.
Eine Verbindung der Rotor-Segmente (Rotor) mit dem ersten Trägerteil und/oder eine Verbindung der Stator-Segmente (Stator) mit dem zweiten Trägerteil vermittels Reibschweißen führt zu einer vollflächigen und damit zuverlässigen und betriebssicheren Verschweißung entlang der gesamten Innen- und/oder Außenkontur des Rotors und/oder Stators. In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist der Rotor koaxial mit dem Stator im Bereich der Stator-Öffnung angeordnet.
Besonders bevorzugt weisen die Rotor-Segmente eine wellenartige Innenkontur und die Stator-Segmente eine wellenartige Außenkontur auf. Die wellenartige Innenkontur ergibt sich vorzugsweise durch eine Vielzahl gleichmäßig an der Mantelfläche der Rotor-Öffnung verteilter Längssicken.
Die wellenartige Außenkontur ergibt sich bevorzugt durch eine Vielzahl gleichmä- ßig an der Mantelfläche des Stators verteilter Längssicken.
Der Begriff „längs" beschreibt eine Richtung entlang einer zentralen Drehachse.
Die wellenartige Innenkontur des Rotors ermöglicht eine Zentrierung des Rotors auf dem ersten Trägerelement und/oder die wellenartige Außenkontur des Stators ermöglichte eine Zentrierung des Stators auf dem zweiten Trägerelement. Somit wird eine gleichmäßige Verschweißung der Rotor-Segmente mit dem ersten Trägerteil und/oder der Stator-Segmente mit dem zweiten Trägerteil erzielt. In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist das erste Trägerelement eine Welle, insbesondere eine Antriebswelle, oder ein mit einer Welle zu verbindendes Bauteil (z.B. Nabe) und das zweite Trägerelement ein Gehäuseteil, insbesondere ein Gehäuseteil der elektrischen Maschine. Der Rotor ist bevorzugt in zumindest zwei Rotor-Segmente gegliedert.
Der Stator ist bevorzugt in zumindest zwei Stator-Segmente gegliedert.
Des Weiteren wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine gelöst, wobei die Rotor- Segmente vermittels Reibschweißen mit einem ersten Trägerteil verbunden werden und/oder die Stator-Segmente vermittels Reibschweißen mit einem zweiten Trägerteil verbunden werden. Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeich- nungen beschrieben.
Fig. 1 einen Rotor mit wellenartiger Innenkontur.
Fig. 2 einen Stator mit wellenartiger Außenkontur.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Fügevorgangs eines Stators mit einem zweiten Trägerelement.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung des Reibschweiß- Vorgangs von Rotor-Segmenten an ein erstes Trägerteil.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung Die erfindungsgemäße elektrische Maschine weist einen Rotor 1 und/oder einen Stator 2 auf. Sowohl Rotor 1 , wie auch Stator 2 sind segmentiert ausgebildet , das heißt der Rotor 1 umfasst mehrere Rotor-Segmente 12 (Fig. 4) und/oder der Stator 2 umfasst mehrere Stator-Segmente 13. Sämtliche Rotor-Segmente 12 bilden einen ringförmigen, im Wesentlichen zylindrischen Rotor 1 aus (Fig. 1 ).
Sämtliche Stator-Segmente 13 bilden einen ringförmigen, im Wesentlichen zylindrischen Stator 2 aus (Fig. 2). lm Zentrum des Rotors 1 ist eine zentrale zylindrische Öffnung, eine Rotor- Öffnung 7, ausgebildet.
Im Zentrum des Stators 2 ist ebenso jeweils eine zentrale zylindrische Öffnung, eine Stator-Öffnung 8, ausgebildet.
Die Innenkontur 3 des Rotors 1 entspricht demnach der Mantelfläche der Rotor- Öffnung 7. Die Außenkontur 4 des Stators 2 entspricht der Mantelfläche des ringförmigen, im Wesentlichen zylindrischen Stators 2.
In Fig. 1 ist weiters die wellenartigen Innenkontur 3 des Rotors 1 der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine dargestellt.
Fig. 2 zeigt die wellenartigen Außenkontur 4 des Stators der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
Die wellenartige Innenkontur 3 des Rotors 1 ergibt sich vorzugsweise durch eine Vielzahl gleichmäßig an der Mantelfläche der Rotor-Öffnung 7 verteilter Längssi- cken.
Die wellenartige Außenkontur 4 des Stators 2 ergibt sich bevorzugt durch eine Vielzahl gleichmäßig an der Mantelfläche des Stators 2 verteilter Längssicken.
Der Begriff „längs" beschreibt eine Richtung entlang einer zentralen Drehachse 1 1 . Der Rotor 1 ist vermittels Reibschweißen mit einem ersten Trägerelement 5 verbunden (Fig. 4).
Der Rotor 1 ist dabei entlang seiner wellenartigen Innenkontur 3 mit dem ersten Trägerelement 5 verbunden.
Die Stator-Segmente 13 (der Stator 2) sind vermittels Reibschweißen mit einem zweiten Trägerelement 6 verbunden (Fig. 3). Die Stator-Segmente 13 (Stator 2) sind dabei entlang ihrer wellenartigen Außenkontur 4 mit dem zweiten Trägerelement 6 verbunden.
Bei dem Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine werden die Rotor-Segmente 12 (der Rotor 1 ) vermittels Reibschweißen mit einem ersten Trägerelement 5 verbunden und/oder die Stator-Segmente 13 (der Stator 2) vermittels Reibschweißen mit einem zweiten Trägerelement 6 verbunden.
Fig. 3 soll beispielhaft den Fügevorgang eines Stators 2 mit einem zweiten Trä- gerelement 6 vermittels Reibschweißen darstellen.
Die Verbindung erfolgt in dieser beispielhaften Darstellung an der wellenartigen Außenkontur 4 des Stators 2. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Fügevorgang erfolgt die Verbindung zwischen den zu fügenden Bauteilen - dem Stator 2 mit zweitem Trägerelement 6 - durch das Zusammenwirken von Reibung und Druck. Die dabei benötigte Wärme wird in der Regel durch eine Bewegung zwischen einem rotierenden oder schwingenden Bauteil, hier dem Stator 2, und einem feststehenden Fügeteil, hier dem zweiten Trägerelement 6, erzeugt. Rotierendes oder schwingendes Bauteil (Stator 2) und Fügeteil (zweites Trägerelement 6) werden sodann ohne Zusatzwerkstoff verbunden.
Der in Fig. 3 dargestellte Pfeil beschreibt die Einführrichtung, entlang einer zentra- len Drehachse 1 1 der elektrischen Maschine in das zweite Trägerelement 6.
Nach Positionierung des Stators 2 innerhalb des zweiten Trägerelements 6 kommt es zu einer Drehung des Stators 2 um die Drehachse 1 1 . Die Schweißfläche 9 bildet sich entlang der gesamten Außenkontur 4 des Stators 2 aus.
Fig. 4 stellt eine schematische Darstellung des Reibschweiß-Vorgangs von Rotor- Segmenten 12 (des Rotors 1 ) an das erste Trägerelement 5 dar. Die Verbindung in dieser beispielhaften Darstellung erfolgt an der wellenartigen Innenkontur 3 des Rotors 1 .
In Fig. 4 sind auch schematisch die Rotor-Segmente 12 des Rotors 1 dargestellt. Die Rotor-Segmente 12 werden in einer passenden Vorrichtung 10 vorpositioniert. Die Positionierung erfolgt über eine nicht dargestellte Nut.
Innerhalb der zentralen Rotor-Öffnung 7 wird das erste Trägerelement 5 positioniert. Das erste Trägerelement 5 wird um die Drehachse 1 1 gedreht.
Über die Vorrichtung 10 ist es möglich die Rotor-Segmente 12 in Richtung der in Fig. 4 dargestellten Pfeile, also radial in Richtung zur zentralen Drehachse 1 1 , zu verschieben. Darüber hinaus werden die Rotor-Segmente 12 über die Vorrichtung 10 mit dem für die Reibschweißung notwendigen Druck beaufschlagt. Durch das Zusammenwirken von Reibung (Drehung des ersten Trägerelements 5 um die Drehachse 1 1 ) und Druck (Positionierung der Rotor-Segmente 12 an dem rotierenden ersten Trägerelement 5 mittels der Vorrichtung 10) entsteht Wärme, die zu Mikroschweißungen zwischen den Rotor-Segmenten 12 und dem ersten Trägerelement 5 führt.
Bezuqszeichenliste
1 Rotor
2 Stator
3 Wellenartige Innenkontur
4 Wellenartige Außenkontur
5 Erstes Trägerelement
6 Zweites Trägerelement
7 Rotor-Öffnung
8 Stator-Öffnung
9 Schweißfläche
10 Vorrichtung
1 1 Drehachse
12 Rotor-Segment
13 Stator-Segment
20

Claims

Patentansprüche
Elektrische Maschine umfassend einen Rotor (1) und/oder einen Stator (2), wobei der Rotor (1) in mehrere Rotor-Segmente (12) und/oder der Stator (2) in mehrere Stator-Segmente (13) gegliedert ist, wobei die Rotor- Segmente (12) vermittels Reibschweißen mit einem ersten Trägerelement (5) und/oder die Stator-Segmente (13) vermittels Reibschweißen mit einem zweiten Trägerelement (6) verbunden sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Rotor- Segmente (12) entlang ihrer Innenkontur (3) mit dem ersten Trägerelement (5) verbunden sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Stator- Segmente (13) entlang ihrer Außenkontur (4) mit dem zweiten Trägerelement (6) verbunden sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1, 2 oder 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Rotor- Segmente (12) eine wellenartige Innenkontur (3) aufweisen.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Stator- Segmente (13) eine wellenartige Außenkontur (4) aufweisen.
6. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das erste Trägerelement (5) eine Welle, insbesondere eine Antriebswelle, ist.
7. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das zweite Trägerelement (6) ein Gehäuseteil, insbesondere ein Gehäuseteil der elektrischen Maschine, ist.
8. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Rotor (1) in zumindest drei, bevorzugt in vier, Rotor-Segmente (12) gegliedert ist.
9. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Stator (2) in zumindest drei, bevorzugt in vier, Stator-Segmente (13) gegliedert ist.
10. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Rotor (1) ringförmig, im Wesentlichen zylindrisch, ausgebildet ist und eine zentrale Rotor-Öffnung (7) aufweist.
11. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Stator (2) ringförmig, im Wesentlichen zylindrisch, ausgebildet ist und eine zentrale Stator-Öffnung (8) aufweist Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Rotor (1) koaxial mit dem Stator (2) im Bereich der Stator-Öffnung (8) angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Rotor-Segmente (12) vermittels Reibschweißen mit dem ersten Trägerelement (5) verbunden werden und/oder die Stator-Segmente (13) vermittels Reibschweißen mit dem zweiten Trägerelement (6) verbunden werden.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016207232A1 (de) * 2016-04-28 2017-11-02 Magna powertrain gmbh & co kg Elektrische Maschine
FR3134257A1 (fr) * 2022-04-05 2023-10-06 Renault S.A.S Procédé d’assemblage des dents d’un stator à un carter

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1026814A2 (de) * 1999-02-04 2000-08-09 Siemens Westinghouse Power Corporation Verfahren zum Herstellen eines Stators an Ort und Stelle
DE19939528A1 (de) * 1999-08-20 2001-02-22 Bayerische Motoren Werke Ag Elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator
JP2010142067A (ja) * 2008-12-15 2010-06-24 Mazda Motor Corp 回転電機およびその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1026814A2 (de) * 1999-02-04 2000-08-09 Siemens Westinghouse Power Corporation Verfahren zum Herstellen eines Stators an Ort und Stelle
DE19939528A1 (de) * 1999-08-20 2001-02-22 Bayerische Motoren Werke Ag Elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator
EP1079498A2 (de) 1999-08-20 2001-02-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator
JP2010142067A (ja) * 2008-12-15 2010-06-24 Mazda Motor Corp 回転電機およびその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016207232A1 (de) * 2016-04-28 2017-11-02 Magna powertrain gmbh & co kg Elektrische Maschine
FR3134257A1 (fr) * 2022-04-05 2023-10-06 Renault S.A.S Procédé d’assemblage des dents d’un stator à un carter
WO2023194124A1 (fr) * 2022-04-05 2023-10-12 Renault S.A.S. Procédé d'assemblage des dents d'un stator à un carter

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