WO2020245109A1 - Rotor für eine elektrische maschine, verfahren zur herstellung eines rotors und elektrische maschine mit einem rotor - Google Patents

Rotor für eine elektrische maschine, verfahren zur herstellung eines rotors und elektrische maschine mit einem rotor Download PDF

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WO2020245109A1
WO2020245109A1 PCT/EP2020/065200 EP2020065200W WO2020245109A1 WO 2020245109 A1 WO2020245109 A1 WO 2020245109A1 EP 2020065200 W EP2020065200 W EP 2020065200W WO 2020245109 A1 WO2020245109 A1 WO 2020245109A1
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WO
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tie rod
laminated core
locking ring
rotor
anchoring section
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Application number
PCT/EP2020/065200
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French (fr)
Inventor
Isao Fukumoto
Matti RADWAINSKI
David Charles
Original Assignee
Vitesco Technologies Germany Gmbh
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • 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
    • H02K1/30—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures using intermediate parts, e.g. spiders
    • 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
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect

Definitions

  • Rotor for an electrical machine Method for producing a rotor and electrical machine with a rotor
  • the invention relates to a rotor for an electrical machine, the rotor having a laminated core which is braced in the axial direction via a tie rod. On a distal end section of the tie rod, an anchoring section is formed, on which a locking ring is arranged, the locking ring being permanently connected to the anchoring section.
  • the invention relates to a method for producing a rotor preloaded in the axial direction, with a tie rod guided through a laminated core of the rotor for the axial direction
  • the invention also relates to an electrical machine with the rotor according to the invention.
  • Electromobility are generally known.
  • the known rotors generally have a rotor shaft on which a laminated rotor core is arranged. It is also known that an end disk is arranged on the end of the laminated rotor core. End plates are also commonly referred to as thrust washers. Tie rods can be used through the laminated rotor core and the end plates
  • Bias of the laminated core to be performed Pre-tensioning the laminated core can be advantageous in order to reduce the torque ripple of the rotor, in particular at high speeds.
  • tie rods of this type are generally passed through the end disks and the laminated rotor core and through an end onto the tie rod
  • the long tie rods can usually be easily tightened over the screwed-on nut.
  • a rotor for an electrical machine is provided with a laminated core arranged in the axial direction of the rotor and having a first end face and a second end face spaced apart from the first end face in the axial direction of the laminated core, one on the first end face
  • the first end disk, the laminated core and the second end disk each having an armature receiving opening running parallel to the rotor axis or longitudinal axis of the rotor, and a tie rod guided through the armature receiving opening of the first end disk of the laminated core and the second end disk for bracing the laminated core in axial direction, characterized in that the tie rod on a distal
  • End portion has at least one anchoring portion with a locking ring arranged thereon, wherein the anchoring portion is designed such that the locking ring is permanently connected to the anchoring portion, and the locking ring is not non-destructive from the
  • Anchoring portion is removable.
  • a rotor is provided for an electrical machine.
  • the electric machine is preferably at least partially electric for use in an powered motor vehicle set up and / or trained.
  • the electrical machine is preferably used in the drive train of the at least partially electrically driven motor vehicle.
  • the rotor of the electrical machine has a laminated core.
  • the laminated core is usually also referred to as the laminated rotor core.
  • the laminated core is preferably arranged non-rotatably on a rotor shaft or on a laminated core carrier of a built shaft.
  • the rotor shaft is preferably designed in one piece.
  • the assembled shaft generally has a hollow cylinder-shaped laminated core carrier with shaft journals arranged and / or flanged on the end of the laminated core carrier.
  • the laminated core can have one or more laminated core segments which are arranged one behind the other in the axial direction of the rotor.
  • the laminated core segment in turn preferably comprises several sheets arranged one behind the other.
  • the laminated core of the rotor has a first end face and a second end face arranged at a distance from the first end face in the axial direction of the laminated core. On the first face is a first
  • Arranged end plate and a second end plate is arranged on the second end face.
  • An end plate is also commonly referred to as a thrust washer.
  • the laminated core is consequently arranged between the first end disk and the second end disk.
  • Anchor receiving opening Through the anchor opening of the first
  • the rotor preferably has a plurality of spaced apart from one another in the circumferential direction
  • the tie rod has at least one at a distal end section
  • Anchoring section with a locking ring arranged thereon The anchoring section of the tie rod particularly preferably engages in the locking ring.
  • the locking ring is preferably pressed onto the anchoring section.
  • the anchoring section is designed such that the locking ring is permanently connected to the anchoring section. This means that even with one rotation of the locking ring around the longitudinal axis of the tie rod, there is no loss of the prestressing of the laminated core. The locking ring cannot be removed from the anchoring section without being destroyed. In other words, the
  • Closing ring if it is to be removed from the anchoring section, must be completely destroyed. Destruction can be, for example, cutting open the locking ring. It can happen that the
  • a rotor for an electrical machine which permanently braces the laminated core at high speeds - even at
  • Anchoring section is clip-on sleeve.
  • the locking ring can be slipped onto the anchoring section and, after the tensioning of the tie rod and / or the laminated core, can be plastically deformed at least partially or in sections using a locking ring forming tool, so that a form fit between the locking ring and the anchoring section of the tie rod is associated with the pretensioning force of the tie rod to be transferred to the laminated core via the locking ring and the end plates.
  • the locking ring is integrally connected to the first end plate and / or the second end plate. In this way, relative rotation of the locking ring to the first end disk and / or the second end disk can be prevented.
  • the locking ring is preferably arranged on a side of the first end disk and / or the second end disk facing away from the laminated core. In this way, the locking ring can be plastically deformed at least partially or in sections, preferably completely, in a simple manner by means of a locking ring molding tool, in order to be able to enter into a form fit with the anchoring section of the tie rod.
  • the plastic deformation of the locking ring can provide a non-destructive connection between the locking ring and the anchoring section.
  • the locking ring is plastically deformed at least in sections. This means that the locking ring does not over its entire axial length in which it is on the
  • Anchoring section is attached, is deformed. It is completely sufficient if at least part of the locking ring is plastically deformed and one
  • the locking ring is plastically deformed over its entire axial length in order to form a positive fit with the
  • the locking ring has, at least in sections, a conical outer jacket surface which tapers or tapers in cross-section in the direction of a free end of the anchoring section.
  • the locking ring can be plastically deformed, at least in sections, by means of a corresponding locking ring molding tool that is placed and / or pressed onto the conically designed outer surface.
  • the anchoring section is designed in such a way that, in the event of a form fit of the anchoring section with the locking ring, even when the locking ring rotates around the longitudinal axis of the tie rod, loosening of the locking ring from the tie rod is prevented.
  • Tie rod section at least one in the circumferential direction of the tie rod
  • the anchoring section does not have a thread with a pitch, but rather the depression, groove and / or groove in the circumferential direction as one
  • the anchoring section has a plurality of circumferential depressions, grooves and / or grooves that extend in the axial direction of the tie rod
  • the locking ring thus engages in the plurality or plurality of circumferential depressions, grooves and / or grooves in order to be able to use them
  • an increased prestressing force of the tie rod can be introduced into the end plates and thus into the laminated core via the closing ring.
  • the tie rod, adjacent to the anchoring section, facing a free end of the tie rod has a clamping wedge receptacle for locking with a
  • the clamping wedge receptacle is preferably an upstand formed outward in the radial direction.
  • the upstand can preferably be designed in sections and very particularly preferably all around.
  • a circumferential configuration of the tensioning wedge receptacle can have the advantage that the tie rod tensioning device can lock onto the tensioning wedge receptacle in a simple manner, that is to say independently of the position of the tension rod in the receiving opening.
  • the tie rod has an anchor head at one end and the anchoring section at the other end.
  • the tie rod is guided with the anchoring section first through the anchor receiving opening of the first end plate, the laminated core and the second end plate.
  • the first end plate preferably has an anchor head receptacle which corresponds to the anchor head and in which the anchor head engages.
  • the anchor head is arranged and / or designed in the anchor head receptacle in such a way that the tie rod is not rotatably arranged in the anchor receptacle.
  • the anchor head can, for example, be designed with a groove and / or a projection, and the anchor head receptacle can have a configuration corresponding to the groove and / or recess, so that in this way a form fit between anchor head and
  • Anchor head receptacle is created so that the anchor can no longer be rotated about its longitudinal axis when the anchor head is arranged in the anchor head receptacle. If, in this context, the locking ring is also connected in one piece to the second end disk, a rotation of the locking ring relative to the tie rod about its longitudinal axis can be prevented.
  • a preferred development of the invention lies in the fact that the anchor head has a conical configuration which tapers in the direction of the anchoring section, and the anchor head receptacle is configured to correspond to the anchor head.
  • the anchor head is accordingly designed like a countersunk head and the anchor head receptacle correspondingly corresponds.
  • the anchor head which is designed as a countersunk head, and the positive connection of the
  • Anchoring section with the locking ring a bending moment caused by centrifugal forces can be safely absorbed in the tie rod.
  • the invention also relates to an electrical machine, preferably for
  • the invention also relates to a method for producing the
  • Rotor according to the invention comprising the steps:
  • the tie rod tensioning device Relocation of the tie rod tensioning device are preloaded.
  • the tie rod is pretensioned in that the tie rod clamping device latches with the clamping wedge receptacle of the tie rod and in the axial direction to the
  • the laminated core is also pretensioned by the axial displacement of the tie-rod tensioning device.
  • An advantageous development of the invention is that for at least partial plastic deformation of the locking ring, a coaxial to
  • Tie-rod tensioning device displaceably arranged locking ring molding tool is placed on the locking ring and / or pressed on and the locking ring is at least partially plastically deformed. In this way, by shifting the arranged coaxially to the tie rod clamping device
  • the locking ring seated on the anchoring section can be plastically deformed in a simple manner, at least in sections.
  • Fig. 1 is a three-dimensional view of a rotor for an electrical
  • FIG. 2 shows a tie rod for prestressing a laminated core of the rotor, according to a preferred exemplary embodiment of the invention
  • FIG 3 shows an anchoring section of the tie rod, according to the preferred one
  • Fig. 4 is a longitudinal view of the rotor, according to the preferred
  • FIG. 5 shows a section through the rotor in the area of a first end disk and a laminated core, according to the preferred exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 6 shows a section through the rotor in the area of a second end disk and the laminated core, according to the preferred exemplary embodiment of the invention
  • a rotor 10 for an electrical machine is shown in FIG.
  • the electric machine is preferably an electric motor for driving an at least partially electrically driven motor vehicle.
  • Such rotors 10 are preferably operated at rotational speeds of more than 14,000 rpm.
  • the rotor 10 has a rotor shaft 14 that can rotate about a rotor axis 12.
  • a laminated core 16 is arranged on the rotor shaft 14 and is rotationally fixed to the rotor shaft 14 connected.
  • the rotor shaft 14 is formed in one piece in the present exemplary embodiment.
  • the laminated core 16 has a plurality of laminated core segments 18 arranged one behind the other in the axial direction of the rotor 10.
  • Laminated core segments 18 in turn comprise a plurality of individual laminations arranged next to one another or one behind the other in the axial direction of the rotor 10.
  • the laminated core 16 comprises a first end face 20 and a second end face 22 spaced apart from the first end face 20 in the axial direction of the rotor 10.
  • a first end disk 24 is arranged on the first end face 22 and a second end disk 26 is seated on the second end face 22.
  • the first end disk 24, the laminated core 16 and the second end disk 26 each have an armature receiving opening 28.
  • the rotor 10 comprises a total of six armature receiving openings 28 arranged at a distance from one another in the circumferential direction. In FIG. 1, only the
  • the armature receiving openings 28 of the first end disk 24, the laminated core 16 and the second end disk 26 are arranged in relation to one another and
  • tie rod 30 can be guided in the direction of the rotor axis 12 through the receiving opening 28 in order to preload the laminated core 16 in the axial direction of the rotor 10.
  • the tie rod 30 has an anchoring section 32 on a distal end section 31 in the longitudinal direction of the tie rod 30. On one the distal one
  • an anchor head 34 is formed.
  • the first end plate 24 has an anchor head receiver 36 corresponding to the anchor head 34 in the area of the anchor receiving opening 28.
  • the tie rod 30 is first with the distal end portion 31 through the anchor receiving opening 28 of the first end plate 24, passed through the laminated core 16 and through the second end plate 26 until the anchor head 34 engages in the anchor receptacle 36.
  • the anchor head 34 has a countersunk head-like or conical configuration which is designed to taper in the direction of the anchoring section 32.
  • Anchoring section 32 has a plurality of circumferential grooves 38 which are arranged one behind the other in the axial direction of the tie rod 30.
  • the circumferential grooves 38 are not a thread, but rather axially symmetrical depressions running around the longitudinal axis of the tie rod 30 in the circumferential direction.
  • FIG. 3 A detailed view of the anchoring section 32 of the tie rod 30 is shown in FIG. 3.
  • the individual grooves 38 are in the longitudinal direction of the tie rod 30
  • the tie rod 30 has a clamping wedge receptacle 42 for locking with a tie rod tensioning device 44, not shown.
  • the clamping wedge receptacle 42 is designed as a circumferential ring element protruding in the radial direction of the tie rod 30.
  • Laminated core 16 and the first end plate 24 and the second end plate 26 are arranged.
  • the tie rod 30 is guided through the first end disk 24, the laminated core 16 and through the second end disk 26 and pretensions the laminated core 16 in the axial direction of the rotor 10.
  • the anchor head 34 is designed like a countersunk head and engages in a corresponding anchor head receptacle 36 of the first end plate 24.
  • the anchor head 34 is preferably flush or recessed with a free end face 45 of the first end disk 24 facing away from the laminated core 16. At least the anchor head 34 does not protrude over the free end face 45 of the first end disk 24.
  • FIG. 6 shows a longitudinal section through the tie rod 30 in the region of the second end disk 26.
  • the second end disk 26 has a locking ring 46 which is formed in one piece with the second end disk 26.
  • the tie rod 30 is guided through the laminated core 16 and the second end plate 26 in such a way that the
  • Anchoring section 32 is arranged in the region of the locking ring 46.
  • the locking ring 46 has at least in sections a conical outer jacket surface 48 which extends in the direction of the free end 40 of the
  • Anchoring section 32 or tie rod 30 is tapered. In this way, a plastic deformation of the locking ring 46 can take place via a locking ring molding tool that can be placed on the outer circumferential surface of the locking ring, so that the locking ring 46 enters into a form fit with the anchoring section 32. Loosening or loosening of the tie rod 30 as a result of a rotation or vibration of the rotor 10 can be excluded, since the
  • Anchoring section 32 has no thread, but rather grooves 38 arranged in the circumferential direction. Should the tie rod 30 rotate with respect to the locking ring 46 about the longitudinal axis of the tie rod 30, this rotation does not result in a loss of the prestress of the laminated core 16 and also no loosening of the
  • Anchoring section a connection between the locking ring and
  • Anchoring section provided which is non-detachable or non-destructively detachable. In this way, a bracing of the laminated core 16 is provided in the axial direction, which has a permanent effect.
  • FIGS. 7 to 10 show a method and a device for prestressing the tie rod 30 in the axial direction and for at least partially plastic
  • Deforming the locking ring 46 by means of a locking ring molding tool 50 Deforming the locking ring 46 by means of a locking ring molding tool 50. It can be seen from FIG. 7 that the tie rod 30 with its anchoring section 32 of a plurality of the tie rod 30 in the longitudinal direction arranged grooves 38 is arranged in the locking ring 46 of the second end disk 26.
  • the circumferential clamping wedge receptacle 42 is formed on the free end 40 of the tie rod 30.
  • the tie rod 30 is led out at least with the clamping wedge receptacle 42 over a free end 52 of the locking ring 46 that faces away from the laminated core 16.
  • the tie rod tensioning device 44 and the locking ring molding tool 50 are arranged coaxially to the tie rod 30.
  • FIG. 8 it is shown that the tie rod tensioning device 44 is lowered onto the free end 52 of the locking ring 46.
  • the clamping wedge receptacle 42 engages between the latching elements 54 of the tie rod tensioning device 44.
  • Latching elements 54 are designed as latching hooks in order to engage behind the circumferential clamping wedge receptacle 42.
  • Tie rod tensioning device 44 was tensioned, this is
  • Locking ring mold 50 is shifted in the direction of locking ring 46.
  • Locking ring mold 50 has a conical inner jacket surface.
  • Closing ring 46 it is plastically deformed in the radial direction in such a way that it enters into a form fit with the grooves 38 of the anchoring section 32 of the tie rod 30. In this way, the pretensioned tie rod 30 is positively connected to or back-anchored to the anchoring section 32 via the at least partially plastically deformed locking ring 46.
  • the form-fit back anchoring is permanent due to the fact that the tie rod 30 in

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor (10) für eine elektrische Maschine, mit einem in axialer Richtung des Rotors (10) angeordneten Blechpaket (16), das eine erste Stirnseite (20) und eine zur ersten Stirnseite (20) in axialer Richtung des Blechpakets (16) beanstandet angeordnete zweite Stirnseite (22) aufweist, einer auf der ersten Stirnseite (20) angeordneten ersten Endscheibe (24), und einer auf der zweiten Stirnseite (22) angeordneten zweiten Endscheibe (26), wobei die erste Endscheibe (24), das Blechpaket (16) und die zweite Endscheibe (26) jeweils eine parallel zur Rotorachse (12) des Rotors (10) verlaufende Ankeraufnahmeöffnung (28) aufweisen, und einem durch die Ankeraufnahmeöffnung (28) der ersten Endscheibe (24), des Blechpakets (16) und der zweiten Endscheibe (26) geführten Zuganker (30) zur Verspannung des Blechpakets (16) in axialer Richtung, wobei der Zuganker (30) an einem distalen Endabschnitt (31) wenigstens einen Verankerungsabschnitt mit einem darauf angeordneten Schließring aufweist, wobei der Verankerungsabschnitt derart ausgebildet ist, dass der Schließring unlösbar mit dem Verankerungsabschnitt verbunden ist, und der Schließring nicht zerstörungsfrei von dem Verankerungsabschnitt entfernbar ist.

Description

Beschreibung
Rotor für eine elektrische Maschine, Verfahren zur Herstellung eines Rotors und elektrische Maschine mit einem Rotor
Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine, wobei der Rotor ein Blechpaket aufweist, das über einen Zuganker in axialer Richtung verspannt ist. An einem distalen Endabschnitt des Zugankers ist ein Verankerungsabschnitt ausgebildet, auf dem ein Schließring angeordnet ist, wobei der Schließring unlösbar mit dem Verankerungsabschnitt verbunden ist. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines in axialer Richtung vorgespannten Rotors, mit einem durch ein Blechpaket des Rotors geführten Zuganker zur axialen
Verspannung des Blechpakets, wobei der Zuganker unlösbar mit eine Schließring zur Verspannung des Blechpakets verankert wird. Überdies betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit dem erfindungsgemäßen Rotor.
Rotoren für elektrische Maschinen, insbesondere zur Anwendung in der
Elektromobilität, sind grundsätzlich bekannt. Die bekannten Rotoren weisen in der Regel eine Rotorwelle auf, auf denen ein Rotorblechpaket angeordnet ist. Bekannt ist weiterhin, dass endseitig auf dem Rotorblechpaket eine Endscheibe angeordnet wird. Endscheiben werden für gewöhnlich auch als Druckscheiben bezeichnet. Durch das Rotorblechpaket und die Endscheiben können Zuganker zur
Vorspannung des Blechpakets geführt sein. Eine Vorspannung des Blechpakets kann vorteilhaft sein, um die Drehmomentenwelligkeit des Rotors, insbesondere bei hohen Drehzahlen, zu reduzieren.
Derartig bekannte Zuganker werden in der Regel durch die Endscheiben und das Rotorblechpaket geführt und durch eine endseitig auf den Zuganker
aufgeschraubte Mutter in axialer Richtung vorgespannt, um das Rotorblechpaket in axialer Richtung des Rotors zu verspannen. Die langen Zuganker lassen sich in der Regel gut über die aufgeschraubte Mutter spannen. Sie können allerdings aufgrund ihrer Einbaulage und der hohen Rotordrehzahlen von mehr als 14.000 U/min ein ungünstiges Biegemoment erfahren, das zusammen mit Vibrationen, bedingt durch Restunwuchten des Rotors, und durch Temperaturänderungen zu einem Lösen der Schraubverbindungen führen kann.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Rotor für eine elektrische Maschine bereitzustellen, der eine sichere und dauerhafte Verspannung des Blechpakets in axialer Richtung aufweist.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und/oder Ausgestaltungen der Erfindung sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Unteransprüchen angegeben, wobei jedes Merkmal sowohl einzeln aus auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen kann.
Erfindungsgemäß ist ein Rotor für eine elektrische Maschine vorgesehen, mit einem in axialer Richtung des Rotors angeordneten Blechpaket, das eine erste Stirnseite und eine zur ersten Stirnseite in axialer Richtung des Blechpakets beabstandet angeordnete zweite Stirnseite aufweist, einer auf der ersten Stirnseite
angeordneten ersten Endscheibe, und einer auf der zweiten Stirnseite
angeordneten zweiten Endscheibe, wobei die erste Endscheibe, das Blechpaket und die zweite Endscheibe jeweils eine parallel zur Rotorachse bzw. Längsachse des Rotors verlaufende Ankeraufnahmeöffnung aufweisen, und einen durch die Ankeraufnahmeöffnung der ersten Endscheibe des Blechpakets und der zweiten Endscheibe geführten Zuganker zur Verspannung des Blechpakets in axialer Richtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuganker an einem distalen
Endabschnitt wenigstens einen Verankerungsabschnitt mit einem darauf angeordneten Schließring aufweist, wobei der Verankerungsabschnitt derart ausgebildet ist, dass der Schließring unlösbar mit dem Verankerungsabschnitt verbunden ist, und der Schließring nicht zerstörungsfrei von dem
Verankerungsabschnitt entfernbar ist.
Mit anderen Worten ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass ein Rotor für eine elektrische Maschine bereitgestellt wird. Die elektrische Maschine ist vorzugsweise zur Verwendung in einem zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug eingerichtet und/oder ausgebildet. Insbesondere findet die elektrische Maschine vorzugsweise Anwendung im Antriebsstrang des zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs.
Der Rotor der elektrischen Maschine weist ein Blechpaket auf. Für gewöhnlich wird das Blechpaket auch als Rotorblechpaket bezeichnet. Das Blechpaket wird vorzugsweise auf einer Rotorwelle oder auf einem Blechpaketträger einer gebauten Welle drehfest angeordnet. Die Rotorwelle ist vorzugsweise einteilig ausgebildet. Die gebaute Welle weist in der Regel einen hohlzylinderförmig ausgebildeten Blechpaketträger mit endseitig auf dem Blechpaketträger angeordneten und/oder angeflanschten Wellenzapfen auf.
Das Blechpaket kann ein oder mehrere Blechpaketsegmente aufweisen, die in axialer Richtung des Rotors hintereinander angeordnet sind. Ein
Blechpaketsegment wiederrum umfasst vorzugsweise mehrere hintereinander angeordnete Bleche. Das Blechpaket des Rotors weist eine erste Stirnseite und eine zur ersten Stirnseite in axialer Richtung des Blechpakets beabstandet angeordnete zweite Stirnseite auf. Auf der ersten Stirnseite ist eine erste
Endscheibe angeordnet und auf der zweiten Stirnseite ist eine zweite Endscheibe angeordnet. Eine Endscheibe wird für gewöhnlich auch als Druckscheibe bezeichnet. Das Blechpaket ist folglich zwischen der ersten Endscheibe und der zweiten Endscheibe angeordnet.
Parallel zur Rotorachse bzw. Längsachse des Rotors verlaufend weisen die erste Endscheibe, das Blechpaket und die zweite Endscheibe wenigstens eine
Ankeraufnahmeöffnung auf. Durch die Ankeraufnahmeöffnung der ersten
Endscheibe, des Blechpakets und der zweiten Endscheibe ist ein Zuganker geführt, um das Blechpaket in axialer Richtung zu verspannen. Vorzugsweise weist der Rotor durch die erste Endscheibe, das Blechpaket und die zweite Endscheibe eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung zueinander beabstandet angeordnete
Ankeraufnahmeöffnungen auf, durch die jeweils ein Zuganker geführt ist. Der Zuganker weist an einem distalen Endabschnitt wenigstens einen
Verankerungsabschnitt mit einem darauf angeordneten Schließring auf. Besonders bevorzugt greift der Verankerungsabschnitt des Zugankers in den Schließring ein. Vorzugsweise ist der Schließring auf den Verankerungsabschnitt aufgepresst. Der Verankerungsabschnitt ist derart ausgebildet, dass der Schließring unlösbar mit dem Verankerungsabschnitt verbunden ist. Dies bedeutet, dass selbst mit einer Umdrehung des Schließrings um die Längsachse des Zugankers kein Verlust der Vorspannung des Blechpakets einhergeht. Der Schließring ist nicht zerstörungsfrei von dem Verankerungsabschnitt entfernbar. Mit anderen Worten muss der
Schließring, wenn dieser vom Verankerungsabschnitt entfernt werden soll, vollständig zerstört werden. Eine Zerstörung kann beispielsweise ein Aufschneiden des Schließrings sein. Dabei kann es Vorkommen, dass auch der
Verankerungsabschnitt des Zugankers zerstört wird. Demnach wird ein Rotor für eine elektrische Maschine bereitgestellt, der eine dauerhafte Verspannung des Blechpakets bei hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten - selbst bei
Erschütterungen, Vibrationen und/oder Temperaturschwankungen des Rotors - gewährleisten kann.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass der Schließring eine zumindest teilweise bzw. abschnittsweise plastisch verformbare, auf dem
Verankerungsabschnitt aufsteckbare Hülse ist. Mit anderen Worten kann der Schließring auf den Verankerungsabschnitt aufgesteckt und nach dem Vorspannen des Zugankers und/oder des Blechpakets über ein Schließringformwerkzeug zumindest teilweise bzw. abschnittsweise plastisch verformt werden, so dass ein Formschluss zwischen dem Schließring und dem Verankerungsabschnitt des Zugankers einhergeht, um die Vorspannkraft des Zugankers über den Schließring und die Endscheiben auf das Blechpaket zu übertragen.
Alternativ dazu liegt eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung darin, dass der Schließring einstückig mit der ersten Endscheibe und/oder der zweiten Endscheibe verbunden ist. Auf diese Weise kann eine Relativverdrehung des Schließrings zur ersten Endscheibe und/oder zweiten Endscheibe unterbunden. Der Schließring ist vorzugsweise auf eine dem Blechpaket abgewandten Seite der ersten Endscheibe und/oder der zweiten Endscheibe angeordnet. Auf diese Weise kann der Schließring in einfacher Weise über ein Schließringformwerkzeug zumindest teilweise bzw. abschnittsweise, vorzugsweise vollständig plastisch verformt werden, um einen Formschluss mit dem Verankerungsabschnitt des Zugankers eingehen zu können. Durch die plastische Verformung des Schließrings kann eine nicht zerstörungsfreie Verbindung zwischen dem Schließring und dem Verankerungsabschnitt bereitgestellt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schließring zumindest abschnittsweise plastisch verformt ist. Dies bedeutet, dass der Schließring nicht über seine gesamte axiale Länge, in der er auf dem
Verankerungsabschnitt aufgesteckt ist, verformt ist. Es reicht vollkommen aus, wenn zumindest ein Teil des Schließrings plastisch verformt ist und einen
Formschluss mit dem Verankerungsabschnitt des Zugankers einhergeht, so dass eine unlösbare und auch nicht zerstörungsfreie Verbindung zwischen Schließring und Verankerungsabschnitt vorliegt.
Grundsätzlich kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Schließring über seine gesamte axiale Länge plastisch verformt ist, um den Formschluss mit dem
Verankerungsabschnitt des Zugankers einzugehen. Auf diese Weise kann eine erhöhte Vorspannkraft des Zugankers über den Formschluss zwischen Schließring und Verankerungsabschnitt übertragen werden, um das Blechpaket in axialer Richtung zu verspannen.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass der Schließring zumindest abschnittsweise eine kegelförmig ausgebildete äußere Mantelfläche aufweist, die in Richtung eines freien Endes des Verankerungsabschnitts zulaufend bzw. querschnittsverjüngend ausgebildet ist. Auf diese Weise kann über ein entsprechendes Schließringformwerkzeug, das auf die kegelförmig ausgebildete Mantelfläche aufgesetzt und/oder aufgepresst wird, der Schließring zumindest abschnittsweise plastisch verformt werden. Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass der Verankerungsabschnitt derart ausgebildet ist, dass bei einem Formschluss des Verankerungsabschnitts mit dem Schließring, selbst bei einer Umdrehung des Schließrings um die Längsachse des Zugankers ein Lösen des Schließrings von dem Zuganker unterbunden ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass der
Zugankerabschnitt wenigstens eine in Umfangsrichtung des Zugankers
ausgebildete umlaufende Vertiefung, Rille und/oder Nut aufweist. Dies bedeutet, dass der Verankerungsabschnitt kein Gewinde mit einer Steigung aufweist, sondern die Vertiefung, Rille und/oder Nut in Umfangsrichtung als eine
axialsymmetrische, um die Längsachse rotierende Vertiefung ausgebildet ist. Sollte sich der Schließring, sofern dies möglich ist, um die Längsachse des Zugankers drehen können, so würde dieser durch die in Umfangsrichtung ausgebildete umlaufende Vertiefung, Rille und/oder Nut keine Verlagerung des Zugankers und/oder Schließrings in axialer Richtung bewirken. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass bei einer Verdrehung des Zugankers um dessen
Längsachse relativ zum Schließring kein Verlust der Vorspannung des Blechpakets einhergeht. Da mit einem Verdrehen des Zugankers kein Verlust der Vorspannung des Blechpakets einhergeht, ist ein auf den Verankerungsabschnitt angeordneter und zumindest teilweise plastisch verformter Schließring nicht zerstörungsfrei vom Verankerungsabschnitt entfernbar, so dass eine dauerhafte Vorspannung des Blechpakets sichergestellt werden kann.
In diesem Zusammenhang liegt eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung darin, dass der Verankerungsabschnitt eine Mehrzahl von umlaufenden Vertiefungen, Rillen und/oder Nuten aufweist, die in axialer Richtung des Zugankers
hintereinander und/oder in axialer Richtung des Zugankers zueinander beabstandet abgeordnet sind. Der Schließring greif somit in die Vielzahl bzw. Mehrzahl der umlaufenden Vertiefungen, Rillen und/oder Nuten ein, um mit diesen einen
Formschluss zu bilden. Durch diesen ausgeprägten Formschluss zwischen
Schließring und der Mehrzahl der Vertiefungen, Rillen und/oder Nuten kann eine erhöhte Vorspannkraft des Zugankers über den Schließring in die Endscheiben und somit in das Blechpaket eingeleitet werden. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass der Zuganker, angrenzend an den Verankerungsabschnitt, einem freien Ende des Zugankers zugewandt, eine Spannkeilaufnahme zur Verrastung mit einer
Zugankerspanneinrichtung aufweist. Die Spannkeilaufnahme ist vorzugsweise eine in radialer Richtung nach außen ausgebildete Aufkantung. Die Aufkantung kann vorzugsweise abschnittsweise und ganz besonders bevorzugt umlaufend ausgebildet sein. Eine umlaufende Ausgestaltung der Spannkeilaufnahme kann den Vorteil haben, dass die Zugankerspanneinrichtung in einfacher Weise, also unabhängig sich von der Lage des Zugankers in der Aufnahmeöffnung mit der Spannkeilaufnahme verrasten kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der
Zuganker an einem den Verankerungsabschnitt abgewandten Ende einen
Ankerkopf aufweist, und die erste Endscheibe oder die zweite Endscheibe ein Ankerkopfaufnahme aufweist, und durch die jeweils andere Endscheibe der Verankerungsabschnitt des Zugankers geführt ist. Mit anderen Worten weist der Zuganker an einem Ende einen Ankerkopf auf und an dem anderen Ende den Verankerungsabschnitt. Der Zuganker wird mit dem Verankerungsabschnitt voran durch die Ankeraufnahmeöffnung der ersten Endscheibe, des Blechpakets und der zweiten Endscheibe geführt. Die erste Endscheibe weist vorzugsweise eine zum Ankerkopf korrespondierende Ankerkopfaufnahme auf, in die der Ankerkopf eingreift.
Grundsätzlich kann es sein, dass der Ankerkopf derart in der Ankerkopfaufnahme angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass der Zuganker nicht drehbar in der Ankeraufnahme angeordnet ist. Der Ankerkopf kann beispielsweise mit einer Nut und/oder einem Vorsprung ausgebildet sein, und die Ankerkopfaufnahme kann eine korrespondierende Ausgestaltung zur Nut und/oder Ausnehmung aufweisen, so dass auf dieser Weise ein Formschluss zwischen Ankerkopf und
Ankerkopfaufnahme entsteht, so dass der Anker, wenn der Ankerkopf in der Ankerkopfaufnahme angeordnet ist, nicht mehr um seine Längsachse drehbar ist. Wenn in diesem Zusammenhang auch der Schließring einstückig mit der zweiten Endscheibe verbunden ist, kann eine Verdrehung des Schließrings zum Zuganker um dessen Längsachse unterbunden werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass der Ankerkopf eine kegelförmige Ausgestaltung aufweist, die in Richtung des Verankerungsabschnitts zulaufend ausgebildet ist, und die Ankerkopfaufnahme korrespondierend zum Ankerkopf ausgebildet ist. Der Ankerkopf ist demnach senkkopfartig ausgebildet und die Ankerkopfaufnahme entsprechend korrespondierend. Durch den als Senkkopf ausbildeten Ankerkopf und der formschlüssigen Verbindung des
Verankerungsabschnitts mit dem Schließring kann ein durch Fliehkräfte bedingtes Biegemoment in dem Zuganker sicher aufgenommen werden.
Die Erfindung betrifft zudem eine elektrische Maschine, vorzugsweise zur
Anordnung in einem Antriebsstrang eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend den erfindungsgemäßen Rotor.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen des
erfindungsgemäßen Rotors, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen eines Blechpakets;
- Anordnen einer ersten Endscheibe auf einer ersten Stirnseite des
Blechpakets;
- Anordnen einer zweiten Endscheibe auf einer zweiten Stirnseite des
Blechpakets;
- Anordnen eines Zugankers durch eine Ankeraufnahmeöffnung der ersten Endscheibe, des Blechpakets und der zweiten Endscheibe, wobei der Zuganker zumindest mit der ersten Endscheibe rückverankert ist, und ein Verankerungsabschnitt des Zugankers durch die zweite Endscheibe und durch eine Schließring geführt ist;
- Vorspannen des Zugankers und des Blechpakets in axialer Richtung des Blechpakets und/oder des Zugankers; - Zumindest abschnittsweise plastische Verformung des Schließrings, so dass dieser unlösbar und nicht zerstörungsfrei mit dem Verankerungsabschnitt des Zugankers verbunden wird.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass zum Vorspannen des Zugankers eine Zugankerspanneinrichtung auf einen freien Endabschnitt des Zugankers aufgesetzt wird, mit einer Spannkeilaufnahme des Zugankers verrastet wird, und der Zuganker und das Blechpaket in axialer Richtung durch eine
Verlagerung der Zugankerspanneinrichtung vorgespannt werden. Auf diese Weise wird der Zuganker vorgespannt, indem die Zugankerspanneinrichtung mit der Spannkeilaufnahme des Zugankers verrastet und in axialer Richtung zum
Blechpaket verlagert wird. Bedingt dadurch, dass sich die
Zugankerspanneinrichtung an dem Blechpaket abstützt, wird auch das Blechpaket durch die axiale Verlagerung der Zugankerspanneinrichtung vorgespannt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass zur zumindest teilweisen plastischen Verformung des Schließrings ein koaxial zur
Zugankerspanneinrichtung verlagerbar angeordnetes Schließringformwerkzeug auf dem Schließring aufgesetzt und/oder aufgepresst wird und der Schließring zumindest abschnittsweise plastisch verformt wird. Auf diese Weise kann durch eine Verlagerung des koaxial zur Zugankerspanneinrichtung angeordneten
Schließringformwerkzeugs der auf dem Verankerungsabschnitt aufsitzende Schließring in einfacher Weise zumindest abschnittsweise plastisch verformt werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachfolgenden Ausführungsbeispielen. Die
Ausführungsbeispiele sind nicht einschränkend, sondern vielmehr als beispielhaft zu verstehen. Sie sollen den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung auszuführen. Die Anmelderin behält sich vor, einzelne oder mehrere der in den Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale zum Gegenstand von
Patentansprüchen zu machen oder solche Merkmale in bestehende Patenansprüche aufzunehmen. Die Ausführungsbeispiele werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
In diesen zeigen:
Fig. 1 eine dreidimensionale Ansicht eines Rotors für eine elektrische
Maschine, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 einen Zuganker zum Vorspannen eines Blechpakets des Rotors, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3 einen Verankerungsabschnitt des Zugankers, gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 4 eine Längsansicht des Rotors, gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 5 einen Schnitt durch den Rotor im Bereich einer ersten Endscheibe und eines Blechpakets, gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 6 einen Schnitt durch den Rotor im Bereich einer zweiten Endscheibe und dem Blechpaket, gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 7 - 10 ein Verfahren zum Vorspannen des Zugankers und zum plastischen
Verformen eines Schließrings auf dem Verankerungsabschnitt des Zugankers, gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In Fig 1 ist ein Rotor 10 für eine elektrische Maschine gezeigt. Die elektrische Maschine ist vorzugsweise ein elektrischer Motor zum Antreiben eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs. Derartige Rotoren 10 werden vorzugsweise mit Umdrehungsgeschwindigkeiten von mehr als 14.000 U/min betrieben.
Der Rotor 10 weist eine um eine Rotorachse 12 rotierbare Rotorwelle 14 auf. Auf der Rotorwelle 14 ist ein Blechpaket 16 angeordnet und drehfest mit der Rotorwelle 14 verbunden. Die Rotorwelle 14 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einstückig ausgebildet.
Das Blechpaket 16 weist eine Mehrzahl von in axialer Richtung des Rotors 10 hintereinander angeordneter Blechpaketsegmente 18 auf. Die
Blechpaketsegmente 18 wiederum umfassen eine Mehrzahl nebeneinander bzw. in axialer Richtung des Rotors 10 hintereinander angeordneter einzelner Bleche.
Das Blechpaket 16 umfasst eine erste Stirnseite 20 und eine zur ersten Stirnseite 20 in axialer Richtung des Rotors 10 beabstandet angeordnete zweite Stirnseite 22. Auf der ersten Stirnseite 22 ist eine erste Endscheibe 24 angeordnet und auf der zweiten Stirnseite 22 sitzt eine zweite Endscheibe 26 auf.
Die erste Endscheibe 24, das Blechpaket 16 und die zweite Endscheibe 26 weisen jeweils eine Ankeraufnahmeöffnung 28 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst der Rotor 10 insgesamt sechs in Umfangsrichtung zueinander beabstandet angeordnete Ankeraufnahmeöffnungen 28. In Fig 1 sind lediglich die
Ankeraufnahmeöffnungen 28 in der ersten Endscheibe 24 sichtbar.
Die Ankeraufnahmeöffnungen 28 der ersten Endscheibe 24, des Blechpakets 16 und der zweiten Endscheibe 26 sind derart zueinander angeordnet und
ausgerichtet, dass ein Zuganker 30 in Richtung der Rotorachse 12 durch die Aufnahmeöffnung 28 geführt werden kann, um das Blechpaket 16 in axialer Richtung des Rotors 10 vorzuspannen.
Der Zuganker 30 weist an einem distalen Endabschnitt 31 in Längsrichtung des Zugankers 30 einen Verankerungsabschnitt 32 auf. An einem den distalen
Endabschnitt 31 abgewandten Ende des Zugankers 30 ist ein Ankerkopf 34 ausgebildet.
Die erste Endscheibe 24 weist im Bereich der Ankeraufnahmeöffnung 28 eine zum Ankerkopf 34 korrespondierende Ankerkopfaufnahme 36 auf. Der Zuganker 30 wird voran mit dem distalen Endabschnitt 31 durch die Ankeraufnahmeöffnung 28 der ersten Endscheibe 24, durch das Blechpaket 16 und durch die zweite Endscheibe 26 geführt, bis der Ankerkopf 34 in die Ankeraufnahme 36 eingreift.
In Fig 2 ist eine dreidimensionale Ansicht des Zugankers 30 gezeigt. Der Ankerkopf 34 weist eine senkkopfartige bzw. kegelförmige Ausgestaltung auf, die in Richtung des Verankerungsabschnitts 32 zulaufend ausgebildet ist. Der
Verankerungsabschnitt 32 weist eine Mehrzahl von umlaufender Rillen 38 auf, die in axialer Richtung des Zugankers 30 hintereinander angeordnet sind. Bei den umlaufenden Rillen 38 handelt es sich nicht um ein Gewinde, sondern um axialsymmetrische, um die Längsachse des Zugankers 30 in Umfangsrichtung verlaufende Vertiefungen.
Eine Detailansicht des Verankerungsabschnitts 32 des Zugankers 30 ist in Fig 3 gezeigt. Die einzelnen Rillen 38 sind in Längsrichtung des Zugankers 30
nebeneinander bzw. hintereinander angeordnet. Angrenzend an den
Verankerungsabschnitt 32 einem freien Ende 40 des Zugankers 30 zugewandt, weist der Zuganker 30 eine Spannkeilaufnahme 42 zur Verrastung mit einer nicht dargestellten Zugankerspanneinrichtung 44 auf. Die Spannkeilaufnahme 42 ist als umlaufendes in radialer Richtung des Zugankers 30 hervorstehendes Ringelement ausgebildet.
Fig 4 zeigt eine Aufsicht auf den Rotor 10, wobei auf der Rotorwelle 14 das
Blechpaket 16 sowie die erste Endscheibe 24 und die zweite Endscheibe 26 angeordnet sind. Durch die erste Endscheibe 24, das Blechpaket 16 und durch die zweite Endscheibe 26 ist der Zuganker 30 geführt und spannt das Blechpaket 16 in axialer Richtung des Rotors 10 vor.
Fig 5 zeigt einen Schnitt durch den Zuganker 30 im Bereich der ersten
Endscheibe 24. Der Ankerkopf 34 ist senkkopfartig ausgebildet und greift in eine korrespondierende Ankerkopfaufnahme 36 der ersten Endscheibe 24 ein. Der Ankerkopf 34 schließt vorzugsweise bündig oder zurückspringend mit einer dem Blechpaket 16 abgewandten freien Stirnseite 45 der ersten Endscheibe 24 ab. Zumindest ragt der Ankerkopf 34 nicht über die freie Stirnseite 45 der ersten Endscheibe 24 hinüber.
Fig 6 zeigt einen Längsschnitt durch den Zuganker 30 im Bereich der zweiten Endscheibe 26. Die zweite Endscheibe 26 weist einen einstückig mit der zweiten Endscheibe 26 ausgebildeten Schließring 46 auf. Der Zuganker 30 ist derart durch das Blechpaket 16 und die zweite Endscheibe 26 geführt, dass der
Verankerungsabschnitt 32 im Bereich des Schließrings 46 angeordnet ist. Der Schließring 46 weist zumindest abschnittsweise eine kegelförmig ausgebildete äußere Mantelfläche 48 auf, die in Richtung des freien Endes 40 des
Verankerungsabschnitts 32 bzw. Zugankers 30 zulaufend ausgebildet ist. Auf diese Weise kann über ein auf die äußere Mantelfläche des Schließrings aufsetzbares Schließringformwerkzeug eine plastische Verformung des Schließrings 46 erfolgen, so dass der Schließring 46 einen Formschluss mit dem Verankerungsabschnitt 32 eingeht. Ein Losdrehen oder Lösen des Zugankers 30 in Folge von einer Rotation bzw. Vibration des Rotors 10 kann ausgeschlossen werden, da der
Verankerungsabschnitt 32 kein Gewinde, sondern in Umfangsrichtung angeordnete Rillen 38 aufweist. Sollte sich der Zuganker 30 gegenüber dem Schließring 46 um die Längsachse des Zugankers 30 verdrehen, so geht mit dieser Verdrehung kein Verlust der Vorspannung des Blechpakets 16 und auch kein Lösen des
Schließrings 46 vom Zuganker 30 einher. Durch die zumindest abschnittsweise plastische Verformung des Schließrings 46 und der im Umfangsrichtung
angeordneten Rillen 38 wird durch Aufpressen des Schließrings auf den
Verankerungsabschnitt eine Verbindung zwischen Schließring und
Verankerungsabschnitt bereitgestellt die unlösbar bzw. nicht zerstörungsfrei lösbar ist. Auf diese Weise wird eine Verspannung des Blechpakets 16 in axialer Richtung bereitgestellt, die dauerhaft wirkt.
Die Fig 7 bis 10 zeigen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorspannen des Zugankers 30 in axialer Richtung und zum zumindest teilweise plastischen
Verformen des Schließrings 46 mittels eines Schließringformwerkzeugs 50. Der Fig 7 ist zu entnehmen, dass der Zuganker 30 mit seinem Verankerungsabschnitt 32 der eine Mehrzahl von in Längsrichtung des Zugankers 30 hintereinander angeordneter Rillen 38 aufweist im Schließring 46 der zweiten Endscheibe 26 angeordnet ist. An dem freien Ende 40 des Zugankers 30 ist die umlaufende Spannkeilaufnahme 42 ausgebildet. Der Zuganker 30 ist zumindest mit der Spannkeilaufnahme 42 über ein freies Ende 52 des Schließrings 46, das dem Blechpaket 16 abgewandt ist, hinausgeführt.
Die Zugankerspanneinrichtung 44 sowie das Schließringformwerkzeug 50 werden koaxial zum Zuganker 30 angeordnet.
In Fig 8 ist gezeigt, dass die Zugankerspanneinrichtung 44 auf das freie Ende 52 des Schließrings 46 abgesenkt wird. Die Spannkeilaufnahme 42 greift zwischen die Verrastungselemente 54 der Zugankerspanneinrichtung 44 ein. Die
Verrastungselemente 54 sind als Rasthaken ausgebildet, um die umlaufende Spannkeilaufnahme 42 zu hintergreifen.
In Fig 9 ist gezeigt, dass die Zugankerspanneinrichtung 44 eine Verlagerung erfährt, um den Zuganker 30 zu spannen. Dabei verrasten die
Verrastungselemente 54 der Zugankerspanneinrichtung 44 mit der
Spannkeilaufnahme 42. Nachdem der Zuganker 30 über die
Zugankerspanneinrichtung 44 gespannt wurde, wird das
Schließringformwerkzeug 50 in Richtung Schließring 46 verlagert. Das
Schließringformwerkzeug 50 weist eine kegelförmige inneren Mantelfläche auf. Durch die Verlagerung des Schließringformwerkzeugs 50 in Richtung
Schließring 46, wird dieser in radialer Richtung derart plastisch verformt, dass dieser einen Formschluss mit den Rillen 38 des Verankerungsabschnitts 32 des Zugankers 30 eingeht. Auf diese Weise wird der vorgespannte Zuganker 30 über den zumindest teilweise plastisch verformten Schließring 46 formschlüssig mit dem Verankerungsabschnitt 32 verbunden bzw. rückverankert. Die formschlüssige Rückverankerung ist dauerhaft bedingt dadurch, dass der Zuganker 30 in
Umfangsrichtung ausgebildete hintereinander angeordnete Rillen 38 aufweist, die kein Gewinde sind, sondern in Umfangsrichtung laufende Vertiefungen darstellen bzw. ausbilden.

Claims

Patentansprüche
1 . Rotor (10) für eine elektrische Maschine, mit
einem in axialer Richtung des Rotors (10) angeordneten Blechpaket (16), das eine erste Stirnseite (20) und eine zur ersten Stirnseite (20) in axialer Richtung des Blechpakets (16) beanstandet angeordnete zweite Stirnseite (22) aufweist, einer auf der ersten Stirnseite (20) angeordneten ersten Endscheibe (24), und
einer auf der zweiten Stirnseite (22) angeordneten zweiten Endscheibe (26), wobei
die erste Endscheibe (24), das Blechpaket (16) und die zweite Endscheibe (26) jeweils eine parallel zur Rotorachse (12) des Rotors (10) verlaufende
Ankeraufnahmeöffnung (28) aufweisen, und
einem durch die Ankeraufnahmeöffnung (28) der ersten Endscheibe (24), des Blechpakets (16) und der zweiten Endscheibe (26) geführten Zuganker (30) zur Verspannung des Blechpakets (16) in axialer Richtung,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
der Zuganker (30) an einem distalen Endabschnitt (31 ) wenigstens einen Verankerungsabschnitt (32) mit einem darauf angeordneten Schließring (46) aufweist, wobei der Verankerungsabschnitt (32) derart ausgebildet ist, dass der Schließring (46) unlösbar mit dem Verankerungsabschnitt (32) verbunden ist, und der Schließring (46) nicht zerstörungsfrei von dem Verankerungsabschnitt (32) entfernbar ist.
2. Rotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schließring (46) eine zumindest abschnittsweise plastisch verformbare, auf den
Verankerungsabschnitt aufsteckbare Hülse ist.
3. Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Schließring (46) einstückig mit der ersten Endscheibe (24) und/oder der zweiten Endscheibe (26) verbunden ist.
4. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Schließring (46) auf einer dem Blechpaket (16) abgewandten Seite der ersten Endscheibe (24) und/oder der zweiten Endscheibe (26) angeordnet ist.
5. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließring (46) zumindest abschnittsweise plastisch verformt ist.
6. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Schließring (46) zumindest abschnittsweise eine kegelförmig ausgebildete äußere Mantelfläche (48) aufweist, die in Richtung eines freien Endes (40) des Verankerungsabschnitts (32) und/oder des Zugankers (30) zulaufend ausgebildet ist.
7. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Verankerungsabschnitt (32) wenigstens eine in
Umfangsrichtung des Zugankers (30) ausgebildete umlaufende Vertiefung, Rille (38) und/oder Nut aufweist.
8. Rotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der
Verankerungsabschnitt (32) eine Mehrzahl von umlaufenden Vertiefungen, Rillen (38) und/oder Nuten aufweist, die in axialer Richtung des Zugankers (30) hintereinander und/oder in axialer Richtung des Zugankers (30) zueinander beabstandet angeordnet sind.
9. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Zuganker (30), angrenzend an dem
Verankerungsabschnitt (32), einem freien Ende (40) des Zuganker (30) zugewandt, eine Spannkeilaufnahme (42) zur Verrastung mit einer Zugankerspanneinrichtung (44) aufweist.
10. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
der Zuganker (30) an einem dem Verankerungsabschnitt (32) abgewandten Ende einen Ankerkopf (34) aufweist, und
die erste Endscheibe (24) oder die zweite Endscheibe (26) eine
Ankerkopfaufnahme (36) aufweist, und durch die jeweils andere Endscheibe (24, 26) der Verankerungsabschnitt (32) des Zugankers (30) geführt ist.
1 1 . Rotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankerkopf (34) eine kegelförmige Ausgestaltung aufweist, die in
Richtung des Verankerungsabschnitts (32) zulaufend ausgebildet ist, und
die Ankerkopfaufnahme (36) korrespondierend zum Ankerkopf (34) ausgebildet ist.
12. Elektrische Maschine, umfassend einen Rotor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
13. Verfahren zum Herstellen eines Rotors (10) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen eines Blechpakets (16);
- Anordnen einer ersten Endscheibe (24) auf einer ersten Stirnseite (20) des Blechpakets (16);
- Anordnen einer zweiten Endscheibe (26) auf einer zweiten Stirnseite (22) des Blechpakets (16);
- Anordnen eines Zugankers (30) durch eine Ankeraufnahmeöffnung (28) der ersten Endscheibe (24), des Blechpakets (16) und der zweiten Endscheibe (26), wobei der Zuganker (30) zumindest mit der ersten Endscheibe (24) rückverankert ist, und ein Verankerungsabschnitt (32) des Zugankers (30) durch die zweite Endscheibe (26) und durch einen Schließring (46) geführt ist;
- Vorspannen des Zugankers (30) und des Blechpakets (16) in axialer Richtung des Blechpakets (16) und/oder des Zugankers (30);
- Zumindest abschnittsweise plastische Verformung des Schließrings (46), so dass dieser unlösbar und nicht zerstörungsfrei mit dem Verankerungsabschnitt (32) des Zugankers (30) verbunden wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zum
Vorspannen des Zugankers (30) eine Zugankerspanneinrichtung (44) auf einen freien Endabschnitt (40) des Zugankers (30) aufgesetzt wird, mit einer
Spannkeilaufnahme des Zugankers (30) verrastet wird, und der Zuganker (30) und das Blechpaket (16) in axialer Richtung durch eine Verlagerung der
Zugankerspanneinrichtung (44) vorgespannt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur zumindest teilweisen plastischen Verformung des Schließrings (46) ein koaxial zur Zugankerspanneinrichtung (44) verlagerbar angeordnetes
Schließringformwerkzeug (50) auf den Schließring (46) aufgesetzt und/oder aufgepresst wird, und der Schließring (46) zumindest abschnittsweise plastisch verformt wird.
PCT/EP2020/065200 2019-06-04 2020-06-02 Rotor für eine elektrische maschine, verfahren zur herstellung eines rotors und elektrische maschine mit einem rotor WO2020245109A1 (de)

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