WO2019042750A1 - Rotor for an electrical machine - Google Patents

Rotor for an electrical machine Download PDF

Info

Publication number
WO2019042750A1
WO2019042750A1 PCT/EP2018/071862 EP2018071862W WO2019042750A1 WO 2019042750 A1 WO2019042750 A1 WO 2019042750A1 EP 2018071862 W EP2018071862 W EP 2018071862W WO 2019042750 A1 WO2019042750 A1 WO 2019042750A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
collar
permanent magnet
peripheral surface
collars
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/071862
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Robert Goraj
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2019042750A1 publication Critical patent/WO2019042750A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets
    • 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
    • H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures

Definitions

  • a rotor for an electrical machine The invention relates to a rotor for an electrical machine Ma ⁇ and in particular the attachment of magnetic With ⁇ stuffs on the rotor.
  • Such an electric or hybrid-electric drive system usually has one or more electrical machines, depending on the purpose in the drive system as a generator
  • the electrical drives to be used for such mobile applications and the corresponding machines must be characterized by extremely high power densities in order to generate the required power. While power densities of orders of magnitude of up to 2 kW / kg are sufficient for many technical applications, electrical machines with power densities of at least for example are used for the electrification of aviation, ie for electrically or hybrid electric powered aircraft, but also for other applications, in particular mobile applications 20kW / kg desired. Accordingly, high-power-density electrical machines are required for the mobile applications mentioned, with extreme demands placed on the components of the electrical machine with increasing power density. For example.
  • the rotor has a substantially cylindrical rotor base body with a radially outer peripheral surface, wherein the rotor base body in the axial direction spaced from each other and with respect to the peripheral surface in radia ⁇ ler direction outwardly projecting collar comprises.
  • the rotor has at least one, but typically a plurality of arranged in the axial direction between the collar permanent magnets. Between a respective collar and the permanent magnet in each case a gap is formed, which has an axial Aussteckung, wherein in a respec ⁇ genic gap between a respective collar and the permanent magnet, a material is introduced, which has a larger volume in the solid state than in the liquid state ,
  • the collars can be thought of as circumferentially continuous annular structures whose inner radius is similar to that of the outer ring.
  • arcradius corresponds to the rotor body and whose Jardinra ⁇ dius by a difference D is greater than the outer radius of the rotor body.
  • the rotor base body and the collar are provided as a one-piece, integral component, which can be produced, for example, with the aid of the method of additive manufacturing ("additive manufacturing”), these are inner and outer radii of course not actually present, but rather the rotor main body has an area with a smaller outer radius, which is adjacent in the axial direction of two areas with a larger outer radius
  • the size of the difference D can be, for example, the thickness of the permanent magnets, ie the extent the permanent magnets in the radial direction
  • Each of the collars has a collar surface facing the respective other collar and the permanent magnet, which collar is designed such that it assumes an increased frictional engagement with the material at least in the solid state.
  • the permanent magnet has two axial ends, wherein the permanent magnet comprises ⁇ at each of axial ends of a respective magnetic ⁇ surface.
  • Each of the magnet surfaces is one per ⁇ réelle collar surface facing so that in the located JE pier gap material between facing collar and magnet surfaces, and wherein the Mag ⁇ netobervid are such that they with the material at least in the solid state also take an increased frictional engagement.
  • the term "increased" friction should be interpreted to mean that the surfaces mentioned, for example, roughened. And are not smooth. The Incr ⁇ te friction causes improved compensation of the centrifugal force.
  • the collar surfaces, the magnetic surfaces and the material are in particular selected and designed such that, during operation of the rotor, at least under normal conditions, that is to say with a rotating rotor and during normal, interference-free operation of the electrical machine, a permanent magnet is applied. Neten due to the rotation acting centrifugal force is at least partially compensated by the frictional engagement between the permanent magnet and the material and between the collar and the material.
  • the material is so angeord ⁇ net in the respective space that it is in certain areas of the peripheral surface in contact with the peripheral surface. In addition, it is chosen so and has the property that it is liable in the particular Be ⁇ rich on the peripheral surface. This adhesion of the mate rials ⁇ on the circumferential surface also contributes to the compensation of the centrifugal force occurring during operation.
  • the material may be, for example, a multi-component adhesive, in particular a two-component adhesive.
  • the essentially cylindrical rotor base body with the collar is provided in a first method step.
  • the permanent magnet between the collars is arranged such that there is a respective one of the interspaces between the Perma ⁇ mag- nets and the respective collar.
  • a predetermined amount of the Materi ⁇ as in the liquid state is placed in each of the spaces, and then the specific material is solidified in a fourth method step, ie a phase transition from the liquid to the solid state is effected.
  • the collars protrude with respect to the circumferential surface in the radial direction by an amount D and the permanent magnet has a predetermined thickness B, ie an extent in the radial direction.
  • the third method step only so much liquid material is added to each of the intermediate spaces that a resulting radial filling height H of the material is both less than the amount D and less than the thickness B, ie H ⁇ D, H ⁇ B .
  • the exact fill level depends on how much the volume increases as the material makes the phase transition from liquid to solid. For example. may be desired that the filling level H after solidification is as large as the smaller of the two parameters B, D. Alterna tively ⁇ can be provided that the filling height H after solidification is as large as the larger of the two parameters B, D.
  • the material is selected such that it is in the solid state at a first temperature Tl in the liquid state and at a second temperature T2 with T2 ⁇ T1, wherein the second temperature T2 in the Essentially at least the temperature TB of the rotor or in the electric machine in normal conditions corresponds, ie T2 ⁇ TB, or even higher, ie T2> TB, to ensure that the material remains in the solid state, even if the operating temperature temporarily over the normal operating temperature rises.
  • the predetermined amount of the material in the first, hö ⁇ heren temperature Tl is placed in the interstices.
  • the material can be actively cooled to accelerate the solidification. This can be done, for example, by supplying a cooling medium, for example air.
  • the step of consolidating may be realized in these exporting ⁇ approximate shape of the process so that the material is cooled.
  • the cooling can either be actively pursued or it will wait until the temperature has fallen Tempe ⁇ automatically to the desired size.
  • the material when introduced into the free areas would therefore when it needs to be upstream in the liquid state, are ⁇ introduced with correspondingly elevated temperature Tl.
  • the material must be chosen such that it is present at the typical operating temperature TB ⁇ temperatures of the rotor in solid form.
  • the material is chosen such that it consists of at least a first and a second component.
  • the material may be a Mehrkomponen ⁇ tenkleber, for example. be a two-component adhesive.
  • these components are originally separate and in a liquid state.
  • the components are chosen such that when they mix with each other, the thus formed mixture changes from the liquid to the solid state.
  • the third method step therefore, first the first and then added the second component into the interstices and ensure that the compo nents ⁇ mix with each other in the alternative embodiment.
  • the components could be mixed just before the mixture or material, while still in the liquid state, enters the intermediate state. given space. It must be ensured that the time required for filling in the gaps is kür ⁇ zer than the time that the mixture to solidify Need Beer ⁇ Untitled.
  • FIG. 3 shows a cross section of a rotor according to the invention at an earlier point in time of the production process
  • FIG. 4 shows a cross section of a rotor according to the invention for an alternative production process.
  • Normal vector of this surface is oriented in the axial direction.
  • FIG 1 shows an exemplary of an electric motor madebil ⁇ finished electrical machine 100.
  • the electrical machine can always be operated 100 in a similar construction as a generator.
  • the structure of the machine described below is greatly simplified and in particular does not show the details explained in connection with the other figures, but merely serves to illustrate the operation of the electric motor. It can be assumed as known that, depending on the design of the electric machine as a generator or as an electric motor and / or as, for example, radial or axial flow machine with a trained as internal or external rotor rotor, etc., the various components of the machine may be arranged differently can.
  • the electric motor 100 has a stator 120 and a rotor 110 designed as an internal rotor, wherein the rotor 110 is disposed within the stator 120 and rotates in the Laczu ⁇ state of the electric motor 100 about a rotation axis.
  • the rotor 110 is non-rotatably connected to a shaft 130, so that a rotation of the rotor 110 via the shaft 130 to a not shown driven component, for example.
  • a propeller of an aircraft transferable.
  • the stator 120 has first magnetic means 121 which, for example, can be realized as stator windings 121. Each of the windings 121 is formed by an electrical conductor, which is traversed by ei ⁇ nem electrical current in the operating state of the electric motor 100.
  • the rotor 110 has second magnetic means 111, which for example may be trained det. As permanent magnets or as ⁇ excited or energizable windings. In the following, it is assumed that they are permanent magnets 111.
  • the first and the second magnetic means 111, 121 are formed in such a manner and spaced from one another by an air gap that they interact electromagnetically with one another in the operating state of the electric motor 100.
  • an electrical consumer ⁇ cher is electrically connected to the stator windings 121st
  • the Rotor 110 is rotated by means of shaft 130 so that electrical voltages are induced in windings 121 by the electromagnetic interaction between permanent magnets 111 and stator windings 121. These can be tapped via corresponding, but not shown, contacts and made available to the electrical consumer.
  • FIGS 2, 3 show the section marked "II" in FIG 1.
  • the stator 120 with its components is not shown in FIGS 2, 3. Furthermore, only one half of the rotor 110 is shown in FIGS ,
  • the rotor 110 shown in FIG. 2 comprises a substantially cylindrical rotor base body 112, which is arranged rotationally fixed on the shaft 130.
  • the permanent magnets ⁇ 111 are mounted such that they rotate during rotation of the Ro ⁇ gate 110.
  • the permanent magnets 111 must in particular be such non-rotatably attached to the body 112 so that they can transmit the torque generated by the electromagnetic interactions ⁇ effect with the current-carrying stator windings 121 to the rotor base body 112th
  • the rotor base body 112 has at its axial ends in each case from the peripheral surface 113 radially outwardly projecting collar 114, 115.
  • the collars 114, 115 as circumferentially continuous, per se seen annular structures whose inner radii R114i, R115i the outer radius R112a of the rotor body 112 ent ⁇ speaks and their outer radii R114a, R115a is greater by a difference D than the outer radius R112a of the rotor base body 112.
  • the rotor base body 112 provided with the collar 114, 115 as an integral component the ⁇ who, for example.
  • these inner and outer radii are R112a, R114i, R115i, R114a, Of course, R115a is not concretely present, but the rotor main body 112 has a region with a smaller outer radius, which is adjacent to two axially spaced-apart regions with a larger outer radius.
  • the thickness B of the permanent magnets 111 can be used, ie the extent B of the permanent magnets 111 in the radial direction.
  • the permanent magnets 111 are centrally in the axial direction see between the collar 114, 115, wherein the axial Er ⁇ stretch L of the permanent magnets 111 and the axial distance A of the collar 114, 115 are coordinated such that the extension L is smaller than the distance A, so that each ⁇ Weil between the permanent magnet 111 and the respective collar 114 and 115, a gap 116 is formed.
  • the material 117 is, in particular, such ge ⁇ selected such that it is in the normal operating state of the electric motors ⁇ 100 in solid state. Accordingly, comparable to the material 117 solidifies, when it is in the spaces 116, wherein the increase in volume in turn causes a jamming of the permanent magnets 111 between the collars 114, 115 and thus the desired fastening of the permanent ⁇ magnets 111 on the rotor 110th
  • the material 117 may be a multi-component adhesive, for example a two-component adhesive.
  • the two adhesive components are successively and each in the liquid state in the Gaps 116 given and mix with each other. Due to the mixing and chemical interaction between the adhesive components, the mixture solidifies along with the volume increase mentioned above.
  • the components could'm not mixed together before the resulting mixture is placed in the intermediate space ⁇ 116th In this case, however, it must be ensured that the time required for mixing the components and, in particular, for introducing the mixture into the intermediate spaces 116 is shorter than the material-specific period for solidification.
  • the material 117 may also be selected such that it is in the liquid state during introduction into the interstices 116 because of a temperature that is higher than the normal operating temperature at this time. After introducing the medium cools 117 and solidifies it, and in turn the volume magnification ⁇ ßert. The cooling can either be actively advanced or it is waited until the temperature has fallen by itself to the desired magnitude. Accordingly, the material would be 117 introduced when introduced into the spaces 116, so if it must be in liquid state, with appropriate ⁇ speaking elevated temperature. It follows that the material 117 must be chosen such that it is definitely in solid form at the typical operating temperatures of the electric motor 100.
  • the material 117 can also have the additional property that it adheres or adheres to the circumferential surface 113 in the region in which it is in contact with the circumferential surface 113 of the rotor base body 112. This Haf ⁇ th of the material 117 on the circumferential surface 113 helps precisely ⁇ if galkraft to compensate for the centrifugal occurring during operation.
  • the permanent magnets 111 at the intended positions on the outer peripheral surface 113 and positioned centrally between the collar 114, 115, so that the gaps 116 are formed. Subsequently, a predetermined amount of the liquid at this time Ma terials ⁇ 117 is placed in the interspaces 116th.
  • This step of adding the liquid material 117 at least in the case where the material 117 is the mentioned Mehrkompo ⁇ nentenkleber consist of several sub-steps, wherein in each sub-step, one of the adhesive components is placed in the respective space 116. After solidification of the material 117 in the gaps 116 wei ⁇ tere steps to manufacture and / or assembly of the rotor 110 may be performed if necessary.
  • the filling level of the intermediate spaces 116 with liquid material 117 ultimately depends on the dimensioning of the collars 114, 115 and the permanent magnets 111, ie on the sizes of the interspaces 116.
  • the collars 114, 115 are at a difference D in the radial direction opposite the peripheral surface 113.
  • the permanent magnets 111 have a Di ⁇ bridge B.
  • a resulting radial filling height H of the material 117 is both smaller than the amount B and less than the thickness D, ie H ⁇ B, H ⁇ D.
  • FIG. 3 shows the state immediately after filling in of the predetermined quantity of the liquid material 117 up to the filling level H.
  • FIG. 2 shows the state at a later time after solidification of the material 117, in which, due to the increase in volume, a filling height ⁇ ⁇ > ⁇ has resulted.
  • FIG 3 is not shown in FIG 4 the sake of clarity, a large part of ⁇ references.
  • the material 117 is filled here in the liquid state up to a height H in the intermediate spaces 116, which substantially corresponds to the parameters B, D.
  • the gaps 116 are so marestge ⁇ starting completely full.
  • the intermediate spaces 116 are covered with a cover 140, for example a bandage, radially on the outside.
  • the cover 140 thus has the shape of a hollow cylinder ⁇ .
  • the solidification of the material 117 with the concomitant increase in volume would be as in the in the in the
  • each collar 114, 115 has a respective other collar 115, 114 and lying between the collar 114, 115
  • Permanentmagenten 111 facing collar surface 118 on.
  • the permanent magnets 111 have two axial ends on which NEN, the permanent magnets 111 have a respective magnetic surface 119.
  • Each of these magnetic surfaces 119 faces a respective collar surface 118, so that intermediate spaces 116, which are already explained, are formed between facing collar and magnet surfaces 118, 119, in which the material 117 is located.
  • This Kragenoberflä ⁇ surfaces 118 and / or the magnet surfaces 119 are such that it comprises at least when it is located with the material 117 in a solid state, undergo an increased friction locking.
  • these collar surfaces 118 and / or magnetic surfaces 119 may be roughened.
  • the collar surfaces 118, the magnetic surfaces 119 and the material 117 itself are selected and designed with respect to their dimensioning and type such that in a Be ⁇ drive of the rotor 110 in all operating conditions acting on the permanent magnets 111 due to the rotation of the rotor 110 centrifugal force partially kom ⁇ is compensated by the Reib say between the permanent magnet 111 and the material 117 and between the collars 114, 115 and the material 117 at least.
  • the permanent magnets 111 may, for example, even with the help of a common adhesive or the like. be fixed to the peripheral surface 113.
  • the rotor is required ⁇ be advantageous ⁇ way can also be used for the case in the same manner in which the electrical machine 100 is not formed as an electric motor but rather as a generator.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

The invention relates to a rotor for an electrical machine and to the production of a rotor of this kind, more particularly to the mounting of magnetic means on the rotor. The rotor has radially outwardly projecting collars on its axial ends, with the permanent magnets being arranged concentrically between the collars. The sizes of the rotor and the permanent magnets are selected such that free areas or intermediate spaces are formed between the permanent magnets and the collars. During production of the rotor a liquid material is poured into these intermediate spaces and then solidifies. The material, for example a two-component adhesive, is selected such that it has a greater volume in the solid state than in the liquid state. This causes the permanent magnets to be held in place between the collars.

Description

Beschreibung description
Rotor für eine elektrische Maschine Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Ma¬ schine und insbesondere die Befestigung von magnetischen Mit¬ teln am Rotor. A rotor for an electrical machine The invention relates to a rotor for an electrical machine Ma ¬ and in particular the attachment of magnetic With ¬ stuffs on the rotor.
Zum Antrieb von Luftfahrzeugen, bspw. für Flugzeuge oder He- likopter, oder auch für elektrisch angetriebene Wasserfahrzeuge etc. werden als Alternative zu den gebräuchlichen Verbrennungskraftmaschinen Konzepte beruhend auf elektrischen Antriebssystemen untersucht und eingesetzt. Ein derartiges elektrisches oder hybrid-elektrisches Antriebssystem weist in der Regel eine oder mehrere elektrische Maschinen auf, die je nach Verwendungszweck im Antriebssystem als Generator For propulsion of aircraft, for example for aircraft or helicopters, or else for electrically powered watercraft, etc., concepts based on electric drive systems are being investigated and used as an alternative to the conventional internal combustion engines. Such an electric or hybrid-electric drive system usually has one or more electrical machines, depending on the purpose in the drive system as a generator
und/oder als Elektromotor konfiguriert sein können. and / or be configured as an electric motor.
Die für derartige mobile Anwendungen einzusetzenden elektri- sehen Antriebe sowie die entsprechenden Maschinen müssen sich, um die benötigten Leistungen erzeugen zu können, durch extrem hohe Leistungsdichten auszeichnen. Während für viele technische Anwendungen Leistungsdichten in Größenordnungen bis zu 2kW/kg ausreichend sind, werden bspw. für die Elektri- fizierung der Luftfahrt, d.h. für elektrisch oder hybridelektrisch angetriebene Luftfahrzeuge, aber auch für andere - insbesondere mobile- Anwendungen elektrische Maschinen mit Leistungsdichten von mindestens 20kW/kg angestrebt. Für die genannten mobilen Anwendungen werden demnach hochleistungsdichte, elektrische Maschinen benötigt, wobei mit steigender Leistungsdichte teilweise extreme Anforderungen an die Komponenten der elektrischen Maschine gestellt werden. Bspw. ist davon auszugehen, dass die Rotoren der elektrischen Maschinen mit hohen Drehzahlen betrieben werden, was zur Folge hat, dass entsprechend hohe Zentrifugalkräfte auf die an der Rotoroberfläche positionierten Magnete wirken. Diese müs¬ sen daher mit entsprechendem Aufwand am Rotor gehalten wer- den, was die Dimensionierung der Maschine und ggf. des Luft¬ spalts und/oder das Gewicht der Anordnung negativ beein- flusst. Dies wirkt sich in der Folge negativ auf die Leis¬ tungsdichte aus. The electrical drives to be used for such mobile applications and the corresponding machines must be characterized by extremely high power densities in order to generate the required power. While power densities of orders of magnitude of up to 2 kW / kg are sufficient for many technical applications, electrical machines with power densities of at least for example are used for the electrification of aviation, ie for electrically or hybrid electric powered aircraft, but also for other applications, in particular mobile applications 20kW / kg desired. Accordingly, high-power-density electrical machines are required for the mobile applications mentioned, with extreme demands placed on the components of the electrical machine with increasing power density. For example. It can be assumed that the rotors of the electric machines are operated at high speeds, with the result that correspondingly high centrifugal forces act on the magnets positioned on the rotor surface. Advertising therefore held Müs ¬ sen on the rotor with corresponding effort this to which negatively influenced the dimensioning of the machine and possibly of the air ¬ gap and / or the weight of the assembly. This has a negative as a result of the Leis ¬ tung dense from.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Möglichkeit für einen Rotor für eine hochleis¬ tungsdichte elektrische Maschine anzugeben. It is therefore an object of the present invention to provide an alternative way for a rotor for a high slightest ¬ tung tight electrical machine.
Diese Aufgabe wird durch den in Anspruch 1 beschriebenen Rotor für eine elektrische Maschine sowie durch das in Anspruch 6 beschriebene Herstellverfahren gelöst. Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen. This object is achieved by the rotor described in claim 1 for an electric machine and by the manufacturing method described in claim 6. The subclaims describe advantageous embodiments.
Der Rotor weist einen im Wesentlichen zylindrischen Rotorgrundkörper mit einer radial äußeren Umfangsflache auf, wobei der Rotorgrundkörper in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnete und gegenüber der Umfangsflache in radia¬ ler Richtung nach außen vorstehende Kragen umfasst. Desweite¬ ren weist der Rotor zumindest einen, typischerweise aber mehrere in axialer Richtung zwischen den Kragen angeordnete Permanentmagnete auf. Zwischen einem jeweiligen Kragen und dem Permanentmagneten ist jeweils ein Zwischenraum gebildet, der eine axiale Ersteckung aufweist, wobei in einen jeweili¬ gen Zwischenraum zwischen einem jeweiligen Kragen und dem Permanentmagneten ein Material eingebracht ist, welches in festem Zustand ein größeres Volumen aufweist als in flüssigem Zustand . The rotor has a substantially cylindrical rotor base body with a radially outer peripheral surface, wherein the rotor base body in the axial direction spaced from each other and with respect to the peripheral surface in radia ¬ ler direction outwardly projecting collar comprises. Desweit ¬ Ren, the rotor has at least one, but typically a plurality of arranged in the axial direction between the collar permanent magnets. Between a respective collar and the permanent magnet in each case a gap is formed, which has an axial Aussteckung, wherein in a respec ¬ genic gap between a respective collar and the permanent magnet, a material is introduced, which has a larger volume in the solid state than in the liquid state ,
Dadurch, dass das Material in flüssigem Zustand eingebracht wird und sich anschließend verfestigt, ergibt sich dass die Permanentmagnete aufgrund der Volumenvergrößerung des Materials zwischen den Kragen mechanisch eingeklemmt werden, so dass die bei drehendem Rotor auftretende Zentrifugalkraft zu¬ mindest teilweise kompensiert wird. The fact that the material is introduced in the liquid state and then solidifies, it follows that the permanent magnets are clamped due to the increase in volume of the material between the collar mechanically, so that the centrifugal force occurring when the rotor is rotating ¬ at least partially compensated.
Man kann sich die Kragen als in Umfangsrichtung durchgehende, ringförmige Strukturen vorstellen, deren Innenraudius dem Au- ßenradius des Rotorgrundkörpers entspricht und deren Außenra¬ dius um eine Differenz D größer ist als der Außenradius des Rotorgrundkörpers. Für den ebenfalls vorgesehenen Fall, dass der Rotorgrundkörper und die Kragen als einstückiges, integ- rales Bauteil zur Verfügung gestellt werden, welches bspw. mit Hilfe des Verfahrens der additiven Fertigung hergestellt werden kann („Additive Manufacturing" ) , sind diese Innen- und Außenradien natürlich nicht konkret vorhanden, sondern der Rotorgrundkörper weist einen Bereich mit einem geringeren Au- ßenradius auf, der in axialer Richtung von zwei Bereichen mit größerem Außenradius benachbart ist. Als Größenordnung für Differenz D kann bspw. die Dicke der Permanentmagnete herangezogen werden, d.h. die Erstreckung der Permanentmagnete in radialer Richtung. Um das hier angestrebte optimale The collars can be thought of as circumferentially continuous annular structures whose inner radius is similar to that of the outer ring. ßenradius corresponds to the rotor body and whose Außenra ¬ dius by a difference D is greater than the outer radius of the rotor body. For the also provided case that the rotor base body and the collar are provided as a one-piece, integral component, which can be produced, for example, with the aid of the method of additive manufacturing ("additive manufacturing"), these are inner and outer radii of course not actually present, but rather the rotor main body has an area with a smaller outer radius, which is adjacent in the axial direction of two areas with a larger outer radius The size of the difference D can be, for example, the thickness of the permanent magnets, ie the extent the permanent magnets in the radial direction
Jeder der Kragen weist eine dem jeweils anderen Kragen und dem Permanentmagenten zugewandte Kragenoberfläche auf, die derart beschaffen ist, dass sie mit dem Material zumindest in festem Zustand einen erhöhten Reibschluss eingeht. Der Perma- nentmagnet weist zwei axiale Enden auf, wobei der Permanent¬ magnet an jedem dieser axialen Enden eine jeweilige Magnet¬ oberfläche aufweist. Jede der Magnetoberflächen ist einer je¬ weiligen Kragenoberfläche zugewandt, so dass sich zwischen einander zugewandten Kragen- und Magnetoberflächen in dem je- weiligen Zwischenraum Material befindet, und wobei die Mag¬ netoberflächen derart beschaffen sind, dass sie mit dem Material zumindest in festem Zustand ebenfalls einen erhöhten Reibschluss eingehen. Hierbei soll der Begriff „erhöhter" Reibschluss dahingehend zu verstehen sein, dass die genannten Oberflächen bspw. aufgerauht und nicht glatt sind. Der erhöh¬ te Reibschluss bewirkt eine verbesserte Kompensation der Zentrifugalkraft . Each of the collars has a collar surface facing the respective other collar and the permanent magnet, which collar is designed such that it assumes an increased frictional engagement with the material at least in the solid state. The permanent magnet, has two axial ends, wherein the permanent magnet comprises ¬ at each of axial ends of a respective magnetic ¬ surface. Each of the magnet surfaces is one per ¬ weiligen collar surface facing so that in the located JE weiligen gap material between facing collar and magnet surfaces, and wherein the Mag ¬ netoberflächen are such that they with the material at least in the solid state also take an increased frictional engagement. Here, the term "increased" friction should be interpreted to mean that the surfaces mentioned, for example, roughened. And are not smooth. The Incr ¬ te friction causes improved compensation of the centrifugal force.
Die Kragenoberflächen, die Magnetoberflächen und das Material sind insbesondere derart gewählt und ausgebildet, dass bei einem Betrieb des Rotors zumindest unter Normalbedingungen, also bei rotierendem Rotor und bei normalem, störungsfreiem Betrieb der elektrischen Maschine, eine auf den Permanentmag- neten aufgrund der Rotation wirkende Zentrifugalkraft durch die Reibschlüsse zwischen dem Permanentmagneten und dem Material sowie zwischen den Kragen und dem Material zumindest teilweise kompensiert wird. The collar surfaces, the magnetic surfaces and the material are in particular selected and designed such that, during operation of the rotor, at least under normal conditions, that is to say with a rotating rotor and during normal, interference-free operation of the electrical machine, a permanent magnet is applied. Neten due to the rotation acting centrifugal force is at least partially compensated by the frictional engagement between the permanent magnet and the material and between the collar and the material.
Bezüglich der Forderung nach einem Auftreten eines Reibschlusses sei angemerkt, dass streng genommen natürlich immer einen Reibschluss auftritt, wenn die Oberflächen von zwei Ma¬ terialien miteinander in Kontakt kommen. An dieser Stelle ist natürlich gemeint, dass der Reibschluss zwischen der jeweili¬ gen Kragenoberfläche und dem Material derart groß bzw. „er¬ höht" ist, dass die bei Rotation des Rotors auftretende Zent¬ rifugalkraft auf das Material und letztlich auch auf den Per¬ manentmagneten durch den Reibschluss zumindest teilweise kom- pensiert wird. With regard to the demand for an occurrence of a frictional engagement is to be noted that, strictly speaking, of course, always a frictional engagement occurs when the surfaces of two Ma ¬ terialien come into contact with each other. At this point, of course, meant that the frictional engagement between the jeweili ¬ gen collar surface and the material so large and "he ¬ höht" is that which occurs during rotation of the rotor centering ¬ rifugalkraft to the material and, ultimately, to the Per ¬ Magnetic magnets is at least partially compensated by the frictional engagement.
Das Material ist derart im jeweiligen Zwischenraum angeord¬ net, dass es in bestimmten Bereichen der Umfangsfläche mit der Umfangsfläche in Kontakt ist. Zudem ist es derart gewählt bzw. weist die Eigenschaft auf, dass es in den bestimmten Be¬ reichen an der Umfangsfläche haftet. Diese Haftung des Mate¬ rials an der Umfangsfläche trägt ebenfalls zur Kompensation der im Betrieb auftretenden Zentrifugalkraft bei. Das Material kann bspw. ein Mehrkomponentenkleber sein, insbesondere ein Zweikomponentenkleber. The material is so angeord ¬ net in the respective space that it is in certain areas of the peripheral surface in contact with the peripheral surface. In addition, it is chosen so and has the property that it is liable in the particular Be ¬ rich on the peripheral surface. This adhesion of the mate rials ¬ on the circumferential surface also contributes to the compensation of the centrifugal force occurring during operation. The material may be, for example, a multi-component adhesive, in particular a two-component adhesive.
Zur Herstellung eines solchen Rotors wird in einem ersten Verfahrensschritt der im Wesentlichen zylindrische Rotor- grundkörper mit den Kragen bereitgestellt wird. In einem zweiten Verfahrensschritt wird der Permanentmagnet zwischen den Kragen derart angeordnet, dass sich zwischen dem Perma¬ nentmagneten und dem jeweiligen Kragen jeweils einer der Zwischenräume befindet. In einem dritten Verfahrensschritt wird in jeden der Zwischenräume eine vorgegebene Menge des Materi¬ als in flüssigem Zustand gegeben, woraufhin in einem vierten Verfahrensschritt das bestimmte Material verfestigt wird, d.h. es wird ein Phasenübergang vom flüssigen in den festen Zustand bewirkt. To produce such a rotor, the essentially cylindrical rotor base body with the collar is provided in a first method step. In a second process step, the permanent magnet between the collars is arranged such that there is a respective one of the interspaces between the Perma ¬ mag- nets and the respective collar. In a third method step, a predetermined amount of the Materi ¬ as in the liquid state is placed in each of the spaces, and then the specific material is solidified in a fourth method step, ie a phase transition from the liquid to the solid state is effected.
Die Kragen stehen gegenüber der Umfangsflache in radialer Richtung um einen Betrag D vor und der Permanentmagnet weist eine vorgegebene Dicke B, d.h. eine Erstreckung in radiale Richtung, auf. In dem dritten Verfahrensschritt wird in jeden der Zwischenräume nur soviel flüssiges Material gegeben, dass eine dabei entstehende radiale Füllhöhe H des Materials so- wohl geringer ist als der Betrag D als auch geringer ist als die Dicke B, d.h H<D, H<B . Die genaue Füllhöhe hängt davon ab, wie stark sich das Volumen vergrößert, wenn das Material den Phasenübergang von flüssig zu fest ausführt. Bspw. kann angestrebt sein, dass die Füllhöhe H nach Verfestigung so groß ist wie der kleinere der beiden Parameter B, D. Alterna¬ tiv kann vorgesehen sein, dass die Füllhöhe H nach Verfestigung so groß ist wie der größere der beiden Parameter B, D. The collars protrude with respect to the circumferential surface in the radial direction by an amount D and the permanent magnet has a predetermined thickness B, ie an extent in the radial direction. In the third method step, only so much liquid material is added to each of the intermediate spaces that a resulting radial filling height H of the material is both less than the amount D and less than the thickness B, ie H <D, H <B , The exact fill level depends on how much the volume increases as the material makes the phase transition from liquid to solid. For example. may be desired that the filling level H after solidification is as large as the smaller of the two parameters B, D. Alterna tively ¬ can be provided that the filling height H after solidification is as large as the larger of the two parameters B, D.
Alternativ hierzu kann in dem dritten Verfahrensschritt die vorgegebene Menge des Materials derart gewählt sein, dass die Zwischenräume bis zu einer Füllhöhe H des Materials in flüs¬ sigem Zustand aufgefüllt werden, für die im Wesentlichen gilt H=B=D. Nach dem dritten Verfahrensschritt, aber vor dem vierten Verfahrensschritt wird eine Abdeckung am Rotor über den Zwischenräumen platziert, die ein Austreten des Materials aus den Zwischenräumern verhindert, wobei die Abdeckung nach dem vierten Verfahrensschritt wieder entfernt wird. Aufgrund der Abdeckung wird eine Ausdehnung des Materials in radialer Richtung unterbunden, so dass die Ausdehnung weitestgehd ho- mögen in alle Raumrichtungen und damit insbesondere auch verstärkt in axialer Richtung erfolgt, womit das Einklemmen der Permanentmagente in effizienterer Weise erfolgt, vergleichbar mit den Auswirkungen einer Presspassung. In einer ersten Ausführung ist das Material derart gewählt, dass es sich bei einer ersten Temperatur Tl in dem flüssigen Zustand und bei einer zweiten Temperatur T2 mit T2<T1 in dem festen Zustand befindet, wobei die zweite Temperatur T2 im Wesentlichen zumindest der Temperatur TB des Rotors bzw. in der elektrischen Maschine bei Normalbedingungen entspricht, also T2~TB, oder sogar höher ist, also T2>TB, um sicherzustellen, dass das Material in dem festen Zustand verbleibt, auch wenn die Betriebstemperatur zeitweise über die normale Betriebstemperatur ansteigt. In dem dritten Verfahrensschritt wird die vorgegebene Menge des Materials bei der ersten, hö¬ heren Temperatur Tl in die Zwischenräume gegeben. In dem vierten Verfahrensschritt kann das Material zur Beschleuni- gung der Verfestigung aktiv gekühlt werden. Dies kann bspw. durch Zuführen eines Kühlmediums, bspw. Luft, erfolgen. Alternatively, in the third method step, the predetermined quantity of the material can be chosen such that the spaces up to a filling height H of the material filled in FLÜS ¬ Sigem state for substantially true H = B = D. After the third process step, but before the fourth process step, a cover is placed on the rotor over the gaps, which prevents leakage of the material from the Zwischenräumern, wherein the cover is removed after the fourth step. Due to the cover, expansion of the material in the radial direction is prevented, so that the expansion is largely as high as possible in all spatial directions and therefore in particular also in the axial direction, with which the clamping of the permanent magma takes place in a more efficient manner, comparable to the effects of an interference fit , In a first embodiment, the material is selected such that it is in the solid state at a first temperature Tl in the liquid state and at a second temperature T2 with T2 <T1, wherein the second temperature T2 in the Essentially at least the temperature TB of the rotor or in the electric machine in normal conditions corresponds, ie T2 ~ TB, or even higher, ie T2> TB, to ensure that the material remains in the solid state, even if the operating temperature temporarily over the normal operating temperature rises. In the third method step, the predetermined amount of the material in the first, hö ¬ heren temperature Tl is placed in the interstices. In the fourth method step, the material can be actively cooled to accelerate the solidification. This can be done, for example, by supplying a cooling medium, for example air.
Der Verfahrensschritt des Verfestigens kann in dieser Ausfüh¬ rungsform des Verfahrens also dadurch realisiert werden, dass das Material abgekühlt wird. Das Abkühlen kann entweder aktiv vorangetrieben werden oder es wird abgewartet, bis die Tempe¬ ratur von selbst in die gewünschten Größenordnung gefallen ist. Dementsprechend würde das Material beim Einbringen in die freien Bereiche, wenn es also in flüssigem Zustand vor- liegen muss, mit entsprechend erhöhter Temperatur Tl einge¬ bracht werden. Hieraus folgt auch, dass das Material derart gewählt sein muss, dass es bei den typischen Betriebstempera¬ turen TB des Rotors in fester Form vorliegt. In einer alternativen Ausführung ist das Material derart gewählt, dass es aus zumindest einer ersten und einer zweiten Komponente besteht. Bspw. kann das Material ein Mehrkomponen¬ tenkleber, bspw. ein Zweikomponentenkleber sein. Diese Komponenten liegen ursprünglich separaten und in flüssigem Zustand vor. Die Komponenten sind derart gewählt, dass, wenn sie sich miteinander vermischen, das somit gebildete Gemisch vom flüssigen in den festen Zustand übergeht. In dem dritten Verfahrensschritt wird daher in der alternativen Ausführung zunächst die erste und anschließend die zweite Komponente in die Zwischenräume gegeben und dafür gesorgt, dass die Kompo¬ nenten sich miteinander vermischen. Alternativ könnten die Komponenten vermischt werden, unmittelbar bevor das Gemisch bzw. das Material in noch flüssigem Zustand in die Zwischen- räume gegeben wird. Dabei muss sichergestellt sein, dass die zum Einfüllen in die Zwischenräume benötigte Zeitspanne kür¬ zer ist, als die Zeit, die das Gemisch zum Verfestigen benö¬ tigt . The step of consolidating may be realized in these exporting ¬ approximate shape of the process so that the material is cooled. The cooling can either be actively pursued or it will wait until the temperature has fallen Tempe ¬ automatically to the desired size. Accordingly, the material when introduced into the free areas would therefore when it needs to be upstream in the liquid state, are ¬ introduced with correspondingly elevated temperature Tl. Also, it follows that the material must be chosen such that it is present at the typical operating temperature TB ¬ temperatures of the rotor in solid form. In an alternative embodiment, the material is chosen such that it consists of at least a first and a second component. For example. the material may be a Mehrkomponen ¬ tenkleber, for example. be a two-component adhesive. These components are originally separate and in a liquid state. The components are chosen such that when they mix with each other, the thus formed mixture changes from the liquid to the solid state. In the third method step, therefore, first the first and then added the second component into the interstices and ensure that the compo nents ¬ mix with each other in the alternative embodiment. Alternatively, the components could be mixed just before the mixture or material, while still in the liquid state, enters the intermediate state. given space. It must be ensured that the time required for filling in the gaps is kür ¬ zer than the time that the mixture to solidify Need Beer ¬ Untitled.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den Zeichnungen und der entsprechenden Beschreibung. Further advantages and embodiments will become apparent from the drawings and the corresponding description.
Im Folgenden werden die Erfindung und beispielhafte Ausfüh- rungsformen anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dort werden gleiche Komponenten in verschiedenen Figuren durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Es ist daher möglich, dass sich bei der Beschreibung einer zweiten Figur zu einem bestimmten Bezugszeichen, welches bereits im Zusammenhang mit einer anderen, ersten Figur erläutert wurde, keine näherenThe invention and exemplary embodiments will be explained in greater detail below with reference to drawings. There, the same components in different figures are identified by the same reference numerals. It is therefore possible that in the description of a second figure for a particular reference, which has already been explained in connection with another, the first figure, no closer
Erläuterungen finden. In einem solchen Fall kann bei der Ausführungsform der zweiten Figur davon ausgegangen werden, dass die dort mit diesem Bezugszeichen gekennzeichnete Komponente auch ohne nähere Erläuterung im Zusammenhang mit der zweiten Figur die gleichen Eigenschaften und Funktionalitäten aufweist, wie im Zusammenhang mit der ersten Figur erläutert. Find explanations. In such a case, it can be assumed in the embodiment of the second figure that the component identified there by this reference symbol also without further explanation in connection with the second figure has the same properties and functionalities as explained in connection with the first figure.
Es zeigen: FIG 1 eine bekannte elektrische Maschine, 1 shows a known electrical machine,
FIG 2 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Rotors zu einem späteren Zeitpunkt des Herstellungsprozesses, FIG 3 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Rotors zu einem früheren Zeitpunkt des Herstellungsprozesses, FIG 4 einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Rotors für einen alternativen Herstellungsprozess .  3 shows a cross section of a rotor according to the invention at an earlier point in time of the production process, FIG. 4 shows a cross section of a rotor according to the invention for an alternative production process.
Es sei angemerkt, dass sich Begriffe wie „axial", „radial", „tangential" etc. auf die in der jeweiligen Figur bzw. im je- weils beschriebenen Beispiel zum Einsatz kommende Welle bzw. Achse beziehen. Mit anderen Worten beziehen sich die Richtungen axial, radial, tangential stets auf eine Drehachse des Läufers. Dabei beschreibt „axial" eine Richtung parallel zur Rotationsachse, „radial" beschreibt eine Richtung orthogonal zur Rotationsachse, auf diese zu oder auch von ihr weg, und „tangential" ist eine Bewegung bzw. Richtung, die in konstantem radialen Abstand zur Rotationsachse und bei konstanter Axialposition kreisförmig um die Rotationsachse herum gerichtet ist. It should be noted that terms such as "axial", "radial", "tangential", etc. refer to the shaft or axis used in the respective FIGURE or in the example described in each case Axial, radial, tangential directions always on an axis of rotation of the rotor, where "axially" is a direction parallel to the rotor Axis of rotation, "radial", describes a direction orthogonal to, toward, or away from the axis of rotation, and "tangential" is a direction or direction directed at a constant radial distance from the axis of rotation and at a constant axial position in a circle around the axis of rotation ,
Begriffe wie „oben", „unten", „oberhalb", „unterhalb" etc. beziehen sich auf die Richtung der Gravitationswirkung, die in den Figuren wo nötig mit einem mit „g" gekennzeichneten Pfeil symbolisiert ist. Ein „oben" befindlicher Gegenstand befindet sich also in größerer Entfernung von der Erdoberfläche, als ein „unten" befindlicher Gegenstand. Analog beziehen sich auch die Begriffe „vertikal" und „horizontal" auf die Richtung der Gravitationswirkung. Terms such as "top", "bottom", "above", "below" etc. refer to the direction of the gravitational effect, symbolized in the figures where necessary with an arrow marked "g" Thus, the term "vertical" and "horizontal" refers to the direction of the gravitational effect.
Weiterhin soll der Begriff „axial" im Zusammenhang mit einer Fläche, bspw. einer Oberfläche, bedeuten, dass der Furthermore, the term "axial" in connection with a surface, for example. A surface, mean that the
Normalenvektor dieser Fläche in axialer Richtung orientiert ist. Normal vector of this surface is oriented in the axial direction.
Die FIG 1 zeigt exemplarisch eine als Elektromotor ausgebil¬ dete elektrische Maschine 100. Es sei erwähnt, dass die elektrische Maschine 100 in ähnlichem Aufbau grundsätzlich auch als Generator betrieben werden kann. Weiterhin sei angemerkt, dass der Aufbau der im Folgenden beschriebenen Maschine stark vereinfacht ist und insbesondere die im Zusammenhang mit den weiteren Figuren erläuterten Details nicht zeigt, sondern lediglich zur Veranschaulichung der Funktionsweise des Elektromotors dient. Es kann als bekannt vorausgesetzt werden, dass je nach Ausbildung der elektrischen Maschine als Generator oder als Elektromotor und/oder als bspw. Radialoder Axialflussmaschine mit einem als Innen- oder auch als Außenläufer ausgebildeten Rotor etc. die verschiedenen Kompo- nenten der Maschine unterschiedlich angeordnet sein können. The FIG 1 shows an exemplary of an electric motor ausgebil ¬ finished electrical machine 100. It should be noted that the electrical machine can always be operated 100 in a similar construction as a generator. Furthermore, it should be noted that the structure of the machine described below is greatly simplified and in particular does not show the details explained in connection with the other figures, but merely serves to illustrate the operation of the electric motor. It can be assumed as known that, depending on the design of the electric machine as a generator or as an electric motor and / or as, for example, radial or axial flow machine with a trained as internal or external rotor rotor, etc., the various components of the machine may be arranged differently can.
Der Elektromotor 100 weist einen Stator 120 sowie einen als Innenläufer ausgebildeten Rotor 110 auf, wobei der Rotor 110 innerhalb des Stators 120 angeordnet ist und im Betriebszu¬ stand des Elektromotors 100 um eine Rotationsachse rotiert. Der Rotor 110 ist drehfest mit einer Welle 130 verbunden, so dass eine Rotation des Rotors 110 über die Welle 130 auf eine nicht dargestellte anzutreibende Komponente, bspw. auf einen Propeller eines Flugzeugs, übertragbar ist. The electric motor 100 has a stator 120 and a rotor 110 designed as an internal rotor, wherein the rotor 110 is disposed within the stator 120 and rotates in the Betriebszu ¬ state of the electric motor 100 about a rotation axis. The rotor 110 is non-rotatably connected to a shaft 130, so that a rotation of the rotor 110 via the shaft 130 to a not shown driven component, for example. On a propeller of an aircraft, transferable.
Der Stator 120 weist erste magnetische Mittel 121 auf, die bspw. als Statorwicklungen 121 realisiert sein können. Jede der Wicklungen 121 wird durch einen elektrischen Leiter gebildet, der im Betriebszustand des Elektromotors 100 von ei¬ nem elektrischen Strom durchflössen wird. Der Rotor 110 weist zweite magnetische Mittel 111 auf, die bspw. als Permanent¬ magnete oder als erregte bzw. erregbare Wicklungen ausgebil- det sein können. Im Folgenden wird angenommen, dass es sich um Permanentmagnete 111 handelt. Die ersten und die zweiten magnetischen Mittel 111, 121 sind derart ausgebildet und durch einen Luftspalt voneinander beabstandet zueinander angeordnet, dass sie im Betriebszustand des Elektromotors 100 elektromagnetisch miteinander wechselwirken. Dieses Konzept einschließlich der Bedingungen für die Ausbildung und genaue Anordnung der magnetischen Mittel 111, 121 bzw. von Rotor 110 und Stator 120 sind an sich bekannt und werden daher im Folgenden nicht näher erläutert. Es sei lediglich erwähnt, dass zum Betreiben der elektrischen Maschine 100 als Elektromotor die Statorwicklungen 121 mit Hilfe einer nicht dargestellten Stromquelle mit einem elektrischen Strom beaufschlagt werden, der bewirkt, dass die Wicklungen 121 dementsprechende Magnet¬ felder erzeugen, welche mit den Magnetfeldern der Permanent- magnete 111 des Rotors 110 in elektromagnetische Wechselwir¬ kung treten. Dies resultiert bekanntermaßen darin, dass bei geeigneter Ausbildung und Anordnung der genannten Komponenten zueinander der Rotor 110 und mit ihm die Welle 130 sowie der genannte Propeller in Rotation versetzt werden. The stator 120 has first magnetic means 121 which, for example, can be realized as stator windings 121. Each of the windings 121 is formed by an electrical conductor, which is traversed by ei ¬ nem electrical current in the operating state of the electric motor 100. The rotor 110 has second magnetic means 111, which for example may be trained det. As permanent magnets or as ¬ excited or energizable windings. In the following, it is assumed that they are permanent magnets 111. The first and the second magnetic means 111, 121 are formed in such a manner and spaced from one another by an air gap that they interact electromagnetically with one another in the operating state of the electric motor 100. This concept, including the conditions for the formation and exact arrangement of the magnetic means 111, 121 and of the rotor 110 and stator 120 are known per se and will therefore not be explained in detail below. It should merely be mentioned that for operating the electrical machine 100 as an electric motor, the stator windings 121 are acted upon by means of a current source, not shown, with an electric current, which causes the windings 121 generate corresponding magnetic ¬ fields, which with the magnetic fields of the permanent magnets 111 of the rotor 110 in electromagnetic Wechselwir ¬ kung occur. As is known, this results in that, with suitable design and arrangement of said components relative to one another, the rotor 110 and with it the shaft 130 as well as the named propeller are set in rotation.
Zum Betreiben der elektrischen Maschine 100 als Generator wird anstelle der Spannungsquelle ein elektrischer Verbrau¬ cher elektrisch mit den Statorwicklungen 121 verbunden. Der Rotor 110 wird mit Hilfe der Welle 130 in Rotation versetzt, so dass durch die elektromagnetische Wechselwirkung zwischen den Permanentmagneten 111 und den Statorwicklungen 121 elektrische Spannungen in den Wicklungen 121 induziert werden. Diese können über entsprechende, jedoch nicht dargestellte Kontakte abgegriffen und dem elektrischen Verbraucher zur Verfügung gestellt werden. For operating the electric machine as a generator 100 instead of the voltage source, an electrical consumer ¬ cher is electrically connected to the stator windings 121st The Rotor 110 is rotated by means of shaft 130 so that electrical voltages are induced in windings 121 by the electromagnetic interaction between permanent magnets 111 and stator windings 121. These can be tapped via corresponding, but not shown, contacts and made available to the electrical consumer.
Die FIG 2, 3 zeigen den in FIG 1 mit „II" gekennzeichneten Schnitt. Der Stator 120 mit seinen Komponenten ist in den FIG 2, 3 nicht dargestellt. Desweiteren ist in den FIG 2, 3 aus Symmetriegründen nur eine Hälfte des Rotors 110 dargestellt. 2, 3 show the section marked "II" in FIG 1. The stator 120 with its components is not shown in FIGS 2, 3. Furthermore, only one half of the rotor 110 is shown in FIGS ,
Der in FIG 2 dargestellte Rotor 110 umfasst einen im Wesent- liehen zylindrischen Rotorgrundkörper 112, welcher drehfest auf der Welle 130 angeordnet ist. An der radial äußeren Um- fangsfläche 113 des Rotorgrundkörpers 112 sind die Permanent¬ magnete 111 derart befestigt, dass sie bei Rotation des Ro¬ tors 110 mit rotieren. Die Permanentmagnete 111 müssen dabei insbesondere derart drehfest am Grundkörper 112 befestigt sein, dass sie das durch die elektromagnetische Wechselwir¬ kung mit den stromdurchflossenen Statorwicklungen 121 erzeugte Drehmoment auf den Rotorgrundkörper 112 übertragen können. Der Rotorgrundkörper 112 weist an seinen axialen Enden jeweils von der Umfangsfläche 113 radial nach außen vorstehende Kragen 114, 115 auf. Man kann sich die Kragen 114, 115 demnach als in Umfangsrichtung durchgehende, für sich gesehen ringförmige Strukturen vorstellen, deren Innenradien R114i, R115i dem Außenradius R112a des Rotorgrundkörpers 112 ent¬ spricht und deren Außenradien R114a, R115a um eine Differenz D größer ist als der Außenradius R112a des Rotorgrundkörpers 112. Für den ebenfalls vorgesehenen und bevorzugten Fall, dass der Rotorgrundkörper 112 mit den Kragen 114, 115 als einstückiges, integrales Bauteil zur Verfügung gestellt wer¬ den, welches bspw. mit Hilfe des Verfahrens der additiven Fertigung hergestellt werden kann („Additive Manufacturing" ) , sind diese Innen- und Außenradien R112a, R114i, R115i, R114a, R115a natürlich nicht konkret vorhanden, sondern der Rotorgrundkörper 112 weist einen Bereich mit einem geringeren Außenradius auf, der von zwei in axialer Richtung voneinander beabstandeten Bereichen mit größerem Außenradius benachbart ist. Als Größenordnung für die Differenz D kann bspw. die Dicke B der Permanentmagnete 111 herangezogen werden, d.h. die Erstreckung B der Permanentmagnete 111 in radialer Richtung. The rotor 110 shown in FIG. 2 comprises a substantially cylindrical rotor base body 112, which is arranged rotationally fixed on the shaft 130. On the radially outer circumferential surface 113 of the rotor main body 112, the permanent magnets ¬ 111 are mounted such that they rotate during rotation of the Ro ¬ gate 110. The permanent magnets 111 must in particular be such non-rotatably attached to the body 112 so that they can transmit the torque generated by the electromagnetic interactions ¬ effect with the current-carrying stator windings 121 to the rotor base body 112th The rotor base body 112 has at its axial ends in each case from the peripheral surface 113 radially outwardly projecting collar 114, 115. One can therefore imagine the collars 114, 115 as circumferentially continuous, per se seen annular structures whose inner radii R114i, R115i the outer radius R112a of the rotor body 112 ent ¬ speaks and their outer radii R114a, R115a is greater by a difference D than the outer radius R112a of the rotor base body 112. For the likewise provided and preferred case that the rotor base body 112 provided with the collar 114, 115 as an integral component, the ¬ who, for example. With the aid of the process of additive manufacturing can be made (" Additive Manufacturing "), these inner and outer radii are R112a, R114i, R115i, R114a, Of course, R115a is not concretely present, but the rotor main body 112 has a region with a smaller outer radius, which is adjacent to two axially spaced-apart regions with a larger outer radius. As an order of magnitude for the difference D, for example, the thickness B of the permanent magnets 111 can be used, ie the extent B of the permanent magnets 111 in the radial direction.
Die Permanentmagnete 111 sind in axialer Richtung mittig zwi- sehen den Kragen 114, 115 angeordnet, wobei die axiale Er¬ streckung L der Permanentmagnete 111 und der axiale Abstand A der Kragen 114, 115 derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Erstreckung L kleiner ist als der Abstand A, so dass je¬ weils zwischen den Permanentmagneten 111 und dem jeweiligen Kragen 114 bzw. 115 ein Zwischenraum 116 gebildet ist. Um die oben bereits erwähnte Befestigung der Permanentmagnete 111 am Rotor 110 zu bewerkstelligen, die zum Einen erlaubt, dass das Drehmoment auf den Rotor 110 übertragen wird, und die zum An¬ deren bewirkt, dass die Permanentmagnete 111 bei Rotation des Rotors 110 nicht aufgrund der Zentrifugalkraft vom Rotor 110 weggeschleudert werden, wird bei der Herstellung des Rotors 110, insbesondere beim Herstellungsschritt der Befestigung der Permanentmagnete 111 am Rotor 110, in die Zwischenräume 116 ein Material 117 in flüssigem Zustand eingebracht, wel- ches die besondere Eigenschaft aufweist, dass es in festem Zustand ein größeres Volumen aufweist als in flüssigem Zu¬ stand. Das Material 117 ist dabei insbesondere derart ge¬ wählt, dass es sich im normalen Betriebszustand des Elektro¬ motors 100 in festem Zustand befindet. Dementsprechend ver- festigt sich das Material 117, wenn es sich in den Zwischenräumen 116 befindet, wobei die Volumenvergrößerung ihrerseits ein Einklemmen der Permanentmagnete 111 zwischen den Kragen 114, 115 und damit die angestrebte Befestigung der Permanent¬ magnete 111 am Rotor 110 bewirkt. The permanent magnets 111 are centrally in the axial direction see between the collar 114, 115, wherein the axial Er ¬ stretch L of the permanent magnets 111 and the axial distance A of the collar 114, 115 are coordinated such that the extension L is smaller than the distance A, so that each ¬ Weil between the permanent magnet 111 and the respective collar 114 and 115, a gap 116 is formed. In order to accomplish the above-mentioned fixing of the permanent magnets 111 on the rotor 110, which allows on the one hand, that the torque is transmitted to the rotor 110, and their effect on An ¬ that the permanent magnets 111 during rotation of the rotor 110 is not due to the Centrifugal force are thrown from the rotor 110, in the manufacture of the rotor 110, in particular in the manufacturing step of attaching the permanent magnets 111 on the rotor 110, in the interstices 116 a material 117 is introduced in the liquid state, which has the special property that it solid state has a larger volume than in liquid prior to ¬. The material 117 is, in particular, such ge ¬ selected such that it is in the normal operating state of the electric motors ¬ 100 in solid state. Accordingly, comparable to the material 117 solidifies, when it is in the spaces 116, wherein the increase in volume in turn causes a jamming of the permanent magnets 111 between the collars 114, 115 and thus the desired fastening of the permanent ¬ magnets 111 on the rotor 110th
Bspw. kann das Material 117 ein Mehrkomponentenkleber, bspw. ein Zweikomponentenkleber sein. Die beiden Kleberkomponenten werden nacheinander und jeweils in flüssigem Zustand in die Zwischenräume 116 gegeben und vermischen sich miteinander. Aufgrund der Vermischung und der chemischen Wechselwirkung zwischen den Kleberkomponenten verfestigt sich das Gemisch einhergehend mit der oben erwähnten Volumenvergrößerung. Al- ternativ könnten die Komponenten auch miteinander vermischt werde, bevor das dabei entstehende Gemisch in die Zwischen¬ räume 116 gegeben wird. Hierbei muss jedoch sichergestellt werden, dass der zum Vermischen der Komponenten und insbesondere der zum Verbringen der Gemisches in die Zwischenräume 116 benötigte Zeitraum kürzer ist, als der materialspezifische Zeitraum zur Verfestigung. For example. For example, the material 117 may be a multi-component adhesive, for example a two-component adhesive. The two adhesive components are successively and each in the liquid state in the Gaps 116 given and mix with each other. Due to the mixing and chemical interaction between the adhesive components, the mixture solidifies along with the volume increase mentioned above. As an alternative, the components could'm not mixed together before the resulting mixture is placed in the intermediate space ¬ 116th In this case, however, it must be ensured that the time required for mixing the components and, in particular, for introducing the mixture into the intermediate spaces 116 is shorter than the material-specific period for solidification.
Alternativ kann das Material 117 auch derart gewählt sein, dass es sich beim Einbringen in die Zwischenräume 116 auf- grund einer zu diesem Zeitpunkt gegenüber der normalen Betriebstemperatur erhöhten Temperatur in flüssigem Zustand befindet. Nach dem Einbringen kühlt das Medium 117 ab und verfestigt sich dabei, wobei sich wiederum das Volumen vergrö¬ ßert. Das Abkühlen kann entweder aktiv vorangetrieben werden oder es wird abgewartet, bis die Temperatur von selbst in die gewünschten Größenordnung gefallen ist. Dementsprechend würde das Material 117 beim Einbringen in die Zwischenräume 116, wenn es also in flüssigem Zustand vorliegen muss, mit ent¬ sprechend erhöhter Temperatur eingebracht werden. Hieraus folgt, dass das Material 117 derart gewählt sein muss, dass es bei den typischen Betriebstemperaturen des Elektromotors 100 definitiv in fester Form vorliegt. Alternatively, the material 117 may also be selected such that it is in the liquid state during introduction into the interstices 116 because of a temperature that is higher than the normal operating temperature at this time. After introducing the medium cools 117 and solidifies it, and in turn the volume magnification ¬ ßert. The cooling can either be actively advanced or it is waited until the temperature has fallen by itself to the desired magnitude. Accordingly, the material would be 117 introduced when introduced into the spaces 116, so if it must be in liquid state, with appropriate ¬ speaking elevated temperature. It follows that the material 117 must be chosen such that it is definitely in solid form at the typical operating temperatures of the electric motor 100.
Grundsätzlich kann das Material 117 auch die zusätzliche Ei- genschaft aufweisen, dass es in dem Bereich, in dem es mit der Umfangsfläche 113 des Rotorgrundkörpers 112 in Kontakt ist, an der Umfangsfläche 113 haftet bzw. klebt. Dieses Haf¬ ten des Materials 117 an der Umfangsfläche 113 trägt eben¬ falls zur Kompensation der im Betrieb auftretenden Zentrifu- galkraft bei. In principle, the material 117 can also have the additional property that it adheres or adheres to the circumferential surface 113 in the region in which it is in contact with the circumferential surface 113 of the rotor base body 112. This Haf ¬ th of the material 117 on the circumferential surface 113 helps precisely ¬ if galkraft to compensate for the centrifugal occurring during operation.
Unabhängig von der Art des Materials 117 bzw. vom zum Einsatz kommenden Prinzip der Volumenvergrößerung werden also bei der Herstellung des Rotors 110 zunächst die Permanentmagnete 111 an den vorgesehenen Positionen an der äußeren Umfangsfläche 113 und mittig zwischen den Kragen 114, 115 positioniert, so dass die Zwischenräume 116 gebildet werden. Anschließend wird eine vorgegebene Menge des zu diesem Zeitpunkt flüssigen Ma¬ terials 117 in die Zwischenräume 116 gegeben. Dieser Schritt des Hinzugebens des flüssigen Materials 117 kann zumindest für den Fall, dass das Material 117 der erwähnte Mehrkompo¬ nentenkleber ist, aus mehreren Teilschritten bestehen, wobei in jedem Teilschritt eine der Kleberkomponenten in den jeweiligen Zwischenraum 116 gegeben wird. Nach der Verfestigung des Materials 117 in den Zwischenräumen 116 können ggf. wei¬ tere Schritte zu Herstellung und/oder Montage des Rotors 110 ausgeführt werden. Regardless of the type of material 117 or the coming of the principle of volume increase so be in the Manufacturing the rotor 110 first, the permanent magnets 111 at the intended positions on the outer peripheral surface 113 and positioned centrally between the collar 114, 115, so that the gaps 116 are formed. Subsequently, a predetermined amount of the liquid at this time Ma terials ¬ 117 is placed in the interspaces 116th This step of adding the liquid material 117, at least in the case where the material 117 is the mentioned Mehrkompo ¬ nentenkleber consist of several sub-steps, wherein in each sub-step, one of the adhesive components is placed in the respective space 116. After solidification of the material 117 in the gaps 116 wei ¬ tere steps to manufacture and / or assembly of the rotor 110 may be performed if necessary.
Die vorgegebene Menge des Materials 117 und damit die The predetermined amount of the material 117 and thus the
Füllhöhe der Zwischenräume 116 mit flüssigem Material 117 hängt letztlich von der Dimensionierung der Kragen 114, 115 und der Permanentmagnete 111 ab, d.h. von den Größen der Zwi- schenräume 116. Wie oben erwähnt stehen die Kragen 114, 115 um eine Differenz D in radialer Richtung gegenüber der Um- fangsfläche 113 vor. Die Permanentmagnete 111 weisen eine Di¬ cke B auf. Dabei sind die Kragen 114, 115 und die Permanent¬ magente 111 idealerweise, aber nicht notwendigerweise, derart dimensioniert, dass gilt D=B . Insbesondere wird in jeden der Zwischenräume 116 nur soviel flüssiges Material 117 gegeben, dass eine dabei entstehende radiale Füllhöhe H des Materials 117 sowohl geringer ist als der Betrag B als auch geringer ist als die Dicke D, d.h H<B, H<D. Die genaue Füllhöhe H mit flüssigem Material 117 hängt davon ab, wie stark sich das Vo¬ lumen vergrößert, wenn das Material 117 den Phasenübergang von flüssig zu fest ausführt. Es ist davon auszugehen, dass die Füllhöhe Ηλ nach der Verfestigung größer sein wird, als die Füllhöhe H mit flüssigem Material, d.h. Ηλ>Η. Bspw. kann angestrebt sein, dass die Füllhöhe Ηλ nach der Verfestigung so groß ist wie der kleinere der beiden Parameter B, D. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Füllhöhe Ηλ nach Verfestigung so groß ist wie der größere der beiden Parameter B, D. Im oben genannten Idealfall mit B=D sollte für die The filling level of the intermediate spaces 116 with liquid material 117 ultimately depends on the dimensioning of the collars 114, 115 and the permanent magnets 111, ie on the sizes of the interspaces 116. As mentioned above, the collars 114, 115 are at a difference D in the radial direction opposite the peripheral surface 113. The permanent magnets 111 have a Di ¬ bridge B. The collars 114, 115 and the permanent ¬ magente 111 are ideally, but not necessarily, dimensioned such that d = B. In particular, only so much liquid material 117 is added to each of the intermediate spaces 116 that a resulting radial filling height H of the material 117 is both smaller than the amount B and less than the thickness D, ie H <B, H <D. The exact filling height H of liquid material 117 depends on how much the Vo ¬ volume increased when the material 117 runs the phase transition from liquid to solid. It can be assumed that the fill level Η λ after solidification will be greater than the fill level H with liquid material, ie Η λ > Η. For example. It may be desirable that the fill level Η λ after solidification be as large as the smaller of the two parameters B, D. Alternatively, it may be provided that the fill level Η λ after solidification is as large as the larger of the two parameters B, D. In the above ideal case with B = D should be for the
Füllhöhe Ηλ mit verfestigtem Material 117 gelten HX=B=D. Filling height Η λ with solidified material 117, H X = B = D.
Die FIG 3 zeigt zur Veranschaulichung den Zustand unmittelbar nach Einfüllen der vorgegebenen Menge des flüssigen Materials 117 bis zur Füllhöhe H. Der Übersichtlichkeit wegen ist ein Großteil der Bezugszeichen in der FIG 3 nicht dargestellt. Die FIG 2 zeigt den zu einem späteren Zeitpunkt vorliegenden Zustand nach Verfestigung des Materials 117, bei dem sich aufgrund der Volumenvergrößerung eine Füllhöhe Ηλ>Η ergeben hat . For clarity, FIG. 3 shows the state immediately after filling in of the predetermined quantity of the liquid material 117 up to the filling level H. For the sake of clarity, a large part of the reference symbols is not shown in FIG. FIG. 2 shows the state at a later time after solidification of the material 117, in which, due to the increase in volume, a filling height Η λ > Η has resulted.
Die FIG 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der Prozess der Verfestigung und des einhergehenden Einklemmens der Permanentmagnete 111 alternativ gehandhabt wird. Wie in4 shows a further embodiment in which the process of solidification and concomitant pinching of the permanent magnets 111 is handled alternatively. As in
FIG 3 ist auch in FIG 4 der Übersichtlichkeit wegen ein Gro߬ teil der Bezugszeichen nicht dargestellt. Das Material 117 wird hier in flüssigem Zustand bis zu einer Höhe H in die Zwischenräume 116 gefüllt, die im Wesentlichen den Parametern B, D entspricht. Die Zwischenräume 116 werden also weitestge¬ hend voll aufgefüllt. Anschließend werden die Zwischenräume 116 mit einer Abdeckung 140, bspw. eine Bandage, radial außen abgedeckt. Die Abdeckung 140 weist also die Form eines Hohl¬ zylinders auf. Die Verfestigung des Materials 117 mit der einhergehenden Volumenvergrößerung würde wie in der in denFIG 3 is not shown in FIG 4 the sake of clarity, a large part of ¬ references. The material 117 is filled here in the liquid state up to a height H in the intermediate spaces 116, which substantially corresponds to the parameters B, D. The gaps 116 are so weitestge ¬ starting completely full. Subsequently, the intermediate spaces 116 are covered with a cover 140, for example a bandage, radially on the outside. The cover 140 thus has the shape of a hollow cylinder ¬ . The solidification of the material 117 with the concomitant increase in volume would be as in the in the
FIG 2, 3 beschriebenen Ausführung dazu führen, dass sich das Material 117 im Wesentlichen in radialer Richtung ausdehnt. Aufgrund der Abdeckung 140 wird eine Ausdehnung in radialer Richtung unterbunden und damit automatisch eine homogenere Ausdehnung erreicht, insbesondere eine stärkere Ausdehnung in axialer Richtung, so dass das Einklemmen der Permanentmagente 111 in effizienterer Weise erfolgt, vergleichbar mit den Auswirkungen einer Presspassung. Jeder Kragen 114, 115 weist eine dem jeweils anderen Kragen 115, 114 und dem zwischen den Kragen 114, 115 liegenden 2, 3 lead to execution that the material 117 expands substantially in the radial direction. Due to the cover 140, an expansion in the radial direction is prevented and thus automatically a more homogeneous expansion is achieved, in particular a greater extent in the axial direction, so that the clamping of the permanent magnet 111 takes place in a more efficient manner, comparable to the effects of a press fit. Each collar 114, 115 has a respective other collar 115, 114 and lying between the collar 114, 115
Permanentmagenten 111 zugewandte Kragenoberfläche 118 auf. Die Permanentmagnete 111 weisen zwei axiale Enden auf, an de- nen die Permanentmagnete 111 eine jeweilige Magnetoberfläche 119 aufweisen. Jede dieser Magnetoberflächen 119 ist einer jeweiligen Kragenoberfläche 118 zugewandt, so dass zwischen einander zugewandten Kragen- und Magnetoberflächen 118, 119 die bereits erläuterten Zwischenräume 116 ausgebildet sind, in denen sich das Material 117 befindet. Diese Kragenoberflä¬ chen 118 und/oder die Magnetoberflächen 119 sind derart beschaffen, dass sie mit dem Material 117 zumindest dann, wenn es sich in festem Zustand befindet, einen erhöhten Reib- schluss eingehen. Bspw. können diese Kragenoberflächen 118 und/oder Magnetoberflächen 119 aufgerauht sein. Diese Maßnahme hat zur Folge, dass die auf die Permanentmagnete 111 aus¬ geübte Wirkung zur Kompensation der Zentrifugalkraft vergrö¬ ßert ist. Bezüglich der Forderung nach einem Auftreten eines Reibschlusses sei angemerkt, dass streng genommen natürlich stets ein Reibschluss auftritt, wenn die Oberflächen von zwei Materialien miteinander in Kontakt kommen. An dieser Stelle ist natürlich gemeint, dass der Reibschluss zwischen der je¬ weiligen Kragenoberfläche 118 und dem Material 117 bzw. zwi- sehen der jeweiligen Magnetoberfläche 119 und dem MaterialPermanentmagenten 111 facing collar surface 118 on. The permanent magnets 111 have two axial ends on which NEN, the permanent magnets 111 have a respective magnetic surface 119. Each of these magnetic surfaces 119 faces a respective collar surface 118, so that intermediate spaces 116, which are already explained, are formed between facing collar and magnet surfaces 118, 119, in which the material 117 is located. This Kragenoberflä ¬ surfaces 118 and / or the magnet surfaces 119 are such that it comprises at least when it is located with the material 117 in a solid state, undergo an increased friction locking. For example. For example, these collar surfaces 118 and / or magnetic surfaces 119 may be roughened. This measure means that which is from ¬ experienced effect to compensate for the centrifugal force magnification ¬ ßert to the permanent magnets 111th With regard to the requirement for an occurrence of a frictional connection, it should be noted that, strictly speaking, of course, always a frictional engagement occurs when the surfaces of two materials come into contact with each other. At this point, of course, meant that the frictional engagement between the per ¬ weiligen collar surface 118 and the material 117 or be- see the respective magnetic surface 119 and the material
117 derart groß ist, dass die bei Rotation des Rotor 110 auf¬ tretende Zentrifugalkraft auf die Permanentmagnete 111 durch den Reibschluss im Zusammenwirken mit der erläuterten Volumenvergrößerung signifikant kompensiert wird. 117 is so large that the upon rotation of the rotor 110 on ¬ passing centrifugal force is compensated for the permanent magnets 111 by the frictional engagement in cooperation with the explained increase in volume significantly.
Die Kragenoberflächen 118, die Magnetoberflächen 119 und das Material 117 selbst sind bzgl. ihrer Dimensionierung und ihrer Art derart gewählt und ausgebildet, dass bei einem Be¬ trieb des Rotors 110 in sämtlichen Betriebszuständen eine auf die Permanentmagnete 111 aufgrund der Rotation des Rotors 110 wirkende Zentrifugalkraft durch die Reibschlüsse zwischen dem Permanentmagneten 111 und dem Material 117 sowie zwischen den Kragen 114, 115 und dem Material 117 zumindest teilweise kom¬ pensiert wird. The collar surfaces 118, the magnetic surfaces 119 and the material 117 itself are selected and designed with respect to their dimensioning and type such that in a Be ¬ drive of the rotor 110 in all operating conditions acting on the permanent magnets 111 due to the rotation of the rotor 110 centrifugal force partially kom ¬ is compensated by the Reibschlüsse between the permanent magnet 111 and the material 117 and between the collars 114, 115 and the material 117 at least.
Zusätzlich zu der Verwendung des Materials 117 können die Permanentmagnete 111 bspw. auch noch mit Hilfe eines gängigen Klebers o.ä. an der Umfangsfläche 113 fixiert sein. Wie bereits erwähnt sein darauf hingewiesen, dass der be¬ schriebene Rotor in gleicher Weise auch für den Fall vorteil¬ haft einsetzbar ist, bei dem die elektrische Maschine 100 nicht als Elektromotor sondern als Generator ausgebildet ist. In addition to the use of the material 117, the permanent magnets 111 may, for example, even with the help of a common adhesive or the like. be fixed to the peripheral surface 113. As already mentioned, be noted that the rotor is required ¬ be advantageous ¬ way can also be used for the case in the same manner in which the electrical machine 100 is not formed as an electric motor but rather as a generator.

Claims

Patentansprüche claims
1. Rotor (110) für eine elektrische Maschine (100), aufwei¬ send 1. Rotor (110) for an electrical machine (100), aufwei ¬ send
- einen im Wesentlichen zylindrischen Rotorgrundkörper (112) mit einer radial äußeren Umfangsflache (113), wobei der Ro¬ torgrundkörper (112) in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnete und gegenüber der Umfangsflache (113) in radialer Richtung nach außen vorstehende Kragen (114, 115) aufweist, und - A substantially cylindrical rotor body (112) having a radially outer peripheral surface (113), wherein the Ro ¬ torgrundkörper (112) in the axial direction spaced from each other and with respect to the peripheral surface (113) in the radially outwardly projecting collar (114, 115 ), and
- einen zwischen den Kragen (114, 115) angeordneten Permanentmagneten (111),  a permanent magnet (111) arranged between the collars (114, 115),
wobei in which
- in einem jeweiligen Zwischenraum (116) zwischen einem je- weiligen Kragen (114, 115) und dem Permanentmagneten (111) ein Material (117) eingebracht ist, welches in festem Zustand ein größeres Volumen aufweist als in flüssigem Zustand.  - In a respective intermediate space (116) between a respective collar (114, 115) and the permanent magnet (111) a material (117) is introduced, which in the solid state has a larger volume than in the liquid state.
2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 2. Rotor according to claim 1, characterized in that
- jeder der Kragen (114, 115) eine dem jeweils anderen Kragen (114, 115) und dem Permanentmagenten (111) zugewandte Kragenoberfläche (118) aufweist, die derart beschaffen ist, dass sie mit dem Material (117) zumindest in festem Zustand einen ersten erhöhten Reibschluss eingeht, - Each of the collar (114, 115) has a respective other collar (114, 115) and the Permanentmagenten (111) facing collar surface (118), which is such that they at least in the solid state with the material (117) first increased frictional engagement,
- der Permanentmagnet (111) zwei axiale Enden aufweist, wobei der Permanentmagnet (111) an jedem dieser axialen Enden eine jeweilige Magnetoberfläche (119) aufweist, wobei jede der Magnetoberflächen (119) einer jeweiligen Kragenoberfläche (118) zugewandt ist, so dass sich zwischen einander zugewand- ten Kragen- und Magnetoberflächen (118, 119) in dem jeweiligen Zwischenraum (116) Material (117) befindet, und wobei die Magnetoberflächen (119) derart beschaffen sind, dass sie mit dem Material (117) zumindest in festem Zustand einen zweiten erhöhten Reibschluss eingehen. the permanent magnet (111) has two axial ends, the permanent magnet (111) having at each of these axial ends a respective magnet surface (119), each of the magnet surfaces (119) facing a respective collar surface (118) so that therebetween facing each other collar and magnetic surfaces (118, 119) in the respective space (116) material (117), and wherein the magnetic surfaces (119) are such that they with the material (117) at least in the solid state second increased frictional engagement.
3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kragenoberflächen (118), die Magnetoberflächen (119) und das Material (117) derart gewählt und ausgebildet sind, dass bei einem Betrieb des Rotors (110) in der elektrischen Maschine (100) zumindest unter Normalbedingungen eine auf den Perma¬ nentmagneten (111) wirkende Zentrifugalkraft durch die erhöhten ersten und zweiten Reibschlüsse zumindest teilweise kom- pensiert wird. 3. Rotor according to claim 2, characterized in that the collar surfaces (118), the magnetic surfaces (119) and the material (117) are selected and formed such that at an operation of the rotor (110) in the electric machine (100) at least under normal conditions, a force acting on the Perma ¬ nentmagneten (111) centrifugal force is at least partially compensated by the increased first and second frictional engagements.
4. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (117) 4. Rotor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the material (117)
- derart angeordnet ist, dass es in Bereichen der Umfangsflä- che (113) mit der Umfangsflache (113) in Kontakt ist,  is arranged such that it is in contact with the peripheral surface (113) in regions of the peripheral surface (113),
- derart gewählt ist, dass es in den Bereichen an der Um- fangsfläche (113) haftet.  - Is chosen so that it adheres to the areas on the peripheral surface (113).
5. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Material (117) ein Mehrkomponentenkleber ist, insbesondere ein Zweikomponentenkleber. 5. Rotor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the material (117) is a multi-component adhesive, in particular a two-component adhesive.
6. Verfahren zur Herstellung eines Rotors nach einem der Ansprüche 1 bis 5, aufweisend 6. A method for producing a rotor according to any one of claims 1 to 5, comprising
- einen ersten Verfahrensschritt, bei dem der im Wesentlichen zylindrische Rotorgrundkörper (112) mit den Kragen (114, 115) bereitgestellt wird, a first method step, in which the essentially cylindrical rotor main body (112) is provided with the collars (114, 115),
- einen zweiten Verfahrensschritt, bei dem der Permanentmag¬ net (111) zwischen den Kragen (114, 115) derart angeordnet wird, dass sich zwischen dem Permanentmagneten (111) und dem jeweiligen Kragen (114, 115) jeweils einer der Zwischenräume (116) befindet, - a second step, is arranged in which the Permanentmag ¬ net (111) between the collar (115 114), that between the permanent magnet (111) and the respective collar (114, 115) each one of the clearances (116) is,
- einen dritten Verfahrensschritt, bei dem in jeden der Zwischenräume (116) eine vorgegebene Menge des Materials (117) in flüssigem Zustand gegeben wird,  a third process step, in which a predetermined amount of the material (117) in a liquid state is introduced into each of the intermediate spaces (116),
- einen vierten Verfahrensschritt, bei dem das bestimmte Ma¬ terial (117) verfestigt wird. - A fourth process step, in which the certain Ma ¬ material (117) is solidified.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Kragen (114, 115) ge- genüber der Umfangsfläche (113) in radialer Richtung um einen7. A method according to claim 6, wherein the collars (114, 115) extend radially in relation to the circumferential surface (113)
Betrag D vorstehen und der Permanentmagnet (111) eine vorge¬ gebene Dicke B aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem dritten Verfahrensschritt in jeden der Zwischenräume (116) nur soviel flüssiges Material (117) gegeben wird, dass eine dabei entstehende radiale Füllhöhe H des Materials (117) so¬ wohl geringer ist als der Betrag D als auch geringer ist als die Dicke B. Projecting amount D and the permanent magnet (111) having a pre-¬ added thickness B, characterized in that in the third process step in each of the gaps (116) only so much liquid material (117) is given that a resulting radial filling height H of the material (117) is so ¬ probably less than the amount D and is less than the thickness B.
8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Kragen (114, 115) gegenüber der Umfangsflache (113) in radialer Richtung um einen Betrag D vorstehen und der Permanentmagnet (111) eine vorge¬ gebene Dicke B aufweist, wobei gilt B=D, dadurch gekennzeich- net, dass in dem dritten Verfahrensschritt die vorgegebene Menge des Materials (117) derart gewählt ist, dass die Zwi¬ schenräume bis zu einer Füllhöhe H des Materials (117) in flüssigem Zustand aufgefüllt werden, für die im Wesentlichen gilt H=B=D, wobei nach dem dritten Verfahrensschritt, aber vor dem vierten Verfahrensschritt eine Abdeckung (140) am Ro¬ tor (110) über den Zwischenräumen (116) platziert wird, die ein Austreten des Materials (117) aus den Zwischenräumern (116) verhindert, wobei die Abdeckung (140) nach dem vierten Verfahrensschritt wieder entfernt wird. 8. The method of claim 6, wherein the collar (114, 115) relative to the peripheral surface (113) protrude in the radial direction by an amount D and the permanent magnet (111) has a pre ¬ given thickness B, where B = D, thereby gekennzeich- net that in the third method step, the predetermined quantity of the material (117) is selected such that the interim ¬ the spaces between up to a filling height H of the material (117) are filled in the liquid state, applies to the substantially H = B = D, wherein after the third method step, but before the fourth method step, a cover (140) is placed on the rotor ¬ (110) over the interstices (116), which prevents leakage of the material (117) from the Zwischenräumern (116) wherein the cover (140) is removed after the fourth method step.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (117) derart gewählt ist, dass es sich bei einer ersten, höheren Temperatur Tl in dem flüssigen Zustand und bei einer zweiten, niedrigeren Tempera- tur T2 mit T1>T2 in dem festen Zustand befindet, wobei die zweite Temperatur T2 zumindest im Wesentlichen einer Betriebstemperatur des Rotors (110) bei den Normalbedingungen entspricht, wobei in dem dritten Verfahrensschritt die vorge¬ gebene Menge des Materials (117) bei der ersten, höheren Tem- peratur Tl in die Zwischenräume (116) gegeben wird. 9. The method according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the material (117) is selected such that it is at a first, higher temperature Tl in the liquid state and at a second, lower temperature T2 T2 with T2 > T2 is in the solid state, wherein the second temperature T2 is at least substantially an operating temperature of the rotor (110) in normal conditions corresponds to, wherein in the third step, the pre ¬ added amount of the material (117) at the first, higher tem- Tl in the spaces (116) is given.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem vierten Verfahrensschritt das Material (117) zur Be¬ schleunigung der Verfestigung aktiv gekühlt wird. 10. The method according to claim 9, characterized in that in the fourth method step, the material (117) for Be ¬ accelerated solidification is actively cooled.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (117) derart gewählt ist, dass es aus zumindest einer ersten und einer zweiten, ur- sprünglich separaten und flüssigen Komponente besteht, wobei die Komponenten derart gewählt sind, dass, wenn sie sich mit¬ einander vermischen, das somit gebildete Gemisch vom flüssigen in den festen Zustand übergeht. 11. The method according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the material (117) is selected such that it consists of at least a first and a second, ur- originally separate and liquid component, wherein the components are selected such that when they mix with ¬ each other, the thus formed mixture passes from the liquid to the solid state.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem dritten Verfahrensschritt zunächst die erste und an¬ schließend die zweite Komponente in die Zwischenräume (116) gegeben wird. 12. The method according to claim 11, characterized in that in the third method step, first the first and closing ¬ the second component in the intermediate spaces (116) is given.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten vermischt werden, unmittelbar bevor das Material (117) in dem dritten Verfahrensschritt in noch flüssigem Zustand in die Zwischenräume (116) gegeben wird. 13. The method according to claim 11, characterized in that the components are mixed, immediately before the material (117) is added in the third step in still liquid state in the intermediate spaces (116).
PCT/EP2018/071862 2017-08-31 2018-08-13 Rotor for an electrical machine WO2019042750A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017215266.4A DE102017215266A1 (en) 2017-08-31 2017-08-31 Rotor for an electric machine
DE102017215266.4 2017-08-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019042750A1 true WO2019042750A1 (en) 2019-03-07

Family

ID=63405165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/071862 WO2019042750A1 (en) 2017-08-31 2018-08-13 Rotor for an electrical machine

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017215266A1 (en)
WO (1) WO2019042750A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1511154A2 (en) * 2003-08-26 2005-03-02 Deere & Company Fixing permanent magnets onto a rotor body
JP2006311782A (en) * 2005-03-30 2006-11-09 Toyota Motor Corp Rotor and manufacturing method therefor
DE102013006402A1 (en) * 2013-04-13 2014-10-16 Volkswagen Aktiengesellschaft Process for coating a component with an adhesive
DE102014214381A1 (en) * 2014-07-23 2016-01-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Powder coating, use thereof and method for producing rotors for permanent magnet E machines

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10036555A1 (en) * 2000-07-27 2002-02-07 Wilo Gmbh Corrosion-protected, immersed electrical pump rotor comprises empty space between discs in casing which is completely filled with plastic

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1511154A2 (en) * 2003-08-26 2005-03-02 Deere & Company Fixing permanent magnets onto a rotor body
JP2006311782A (en) * 2005-03-30 2006-11-09 Toyota Motor Corp Rotor and manufacturing method therefor
DE102013006402A1 (en) * 2013-04-13 2014-10-16 Volkswagen Aktiengesellschaft Process for coating a component with an adhesive
DE102014214381A1 (en) * 2014-07-23 2016-01-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Powder coating, use thereof and method for producing rotors for permanent magnet E machines

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017215266A1 (en) 2019-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102004017157B4 (en) Method for producing a rotor assembly and rotor assembly for an electrical machine
EP3320605B1 (en) Electrical machine comprising a magnetic flux weakening apparatus
EP2301140B1 (en) Permanently excited synchronous machine
DE102009038928A1 (en) Electric motor e.g. ring motor, for use as wheel hub motor in e.g. car, has stator, rotor and air gap, where air gap is formed between stator and rotor, and size of gap is variable depending on number of revolutions of motor
DE102009017028A1 (en) Wind energy plant and drive device for adjusting a rotor blade
DE102011110879A1 (en) Rotor and method of forming same
DE102017218153B3 (en) Rotor of an electric machine
EP3522336A1 (en) Rotor
EP2770616A1 (en) Electrical machine with split stator
EP2963774B1 (en) Multiple pole component for an electric machine
DE102013200664B4 (en) Electric motor arrangement with electrical phase shift of rotor segments in order to reduce a counter electromotive force
DE102012220387A1 (en) Pole shoe arrangement for a machine element of an electrical machine
EP2115856A2 (en) Electric motor and coil element for said motor
WO2016050715A1 (en) Rotor comprising protruding webs
DE102016207943A1 (en) Motor and / or generator device
EP3669440B1 (en) Rotor of an electric machine
WO2002035682A1 (en) Rotor for an electric machine, especially a synchronous machine, and synchronous machine with a transverse flux
WO2019042750A1 (en) Rotor for an electrical machine
DE102019112657A1 (en) ELECTRIC MOTOR
WO2016000697A1 (en) Electric machine having mechanical field weakening
WO2019110426A1 (en) Rotor for an electric machine
EP3672041B1 (en) Electric disk rotor machine
WO2001042079A1 (en) Electromagnetic machine for a vehicle, especially a bicycle
WO2021110203A1 (en) Electric axial-flow machine and drive system
DE102019201056A1 (en) Rotor with a drum arrangement for an electrical machine

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18759867

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18759867

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1