WO2021026575A1 - Rotor - Google Patents

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WO2021026575A1
WO2021026575A1 PCT/AT2020/060290 AT2020060290W WO2021026575A1 WO 2021026575 A1 WO2021026575 A1 WO 2021026575A1 AT 2020060290 W AT2020060290 W AT 2020060290W WO 2021026575 A1 WO2021026575 A1 WO 2021026575A1
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rotor
rotor core
permanent magnets
electrical
recesses
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PCT/AT2020/060290
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Dietmar Andessner
Christian DORFBAUER
Zi Li
Lucas YANG
Original Assignee
Miba Sinter Austria Gmbh
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a rotor for an electrical axial flux machine, comprising a metallic rotor core and a plurality of permanent magnets which are arranged on the rotor core.
  • the invention further relates to an electrical axial flux machine, comprising a rotor and a stator.
  • the invention relates to a method for producing a rotor for an electrical axial flow machine, according to which a metallic rotor core is provided and a plurality of permanent magnets are arranged on the rotor core.
  • Electric machines with a disc-shaped rotor or electric disc armature machines allow high torques and power densities in short axial Bauhoff men.
  • a stator generates an axially aligned magnetic flux which is superimposed on the rotor flux and which runs through permanent magnets of a rotor.
  • electrical machines are increasingly becoming the focus of research on drives for vehicles.
  • they can have a stator next to a rotor, a rotor between two stators or a stator between two rotors.
  • the rotor has a disk-shaped rotor core on which is equipped with permanent magnets.
  • connection between the permanent magnets and the rotor core can also be configured differently.
  • WO 01/11755 A1 it is known to embed the permanent magnets in a fiber-reinforced or fabric-reinforced plastic and to connect them positively to the surrounding plastic.
  • DE 10 2015 220 845 A1 describes a rotor in which the permanent magnets are held in the axial direction in axia len openings in the rotor disk via spring elements.
  • DE 102017 127 157 describes it Al a rotor for an axial flux motor with an axis of rotation extending along an axial direction, the rotor extending annularly and having a plurality of permanent magnets along a circumferential direction, the magnetization of which is each oriented in the circumferential direction, the permanent magnets along the Circumferential direction are each arranged spaced from one another, wherein a first material at least comprising a soft magnetic composite is arranged between the permanent magnets.
  • the present invention is based on the object of making available an improved electrical axial flow machine.
  • the object of the invention is achieved in the case of the electrical axial flux machine mentioned at the outset in that the rotor core has recesses, for example pockets or grooves, and that the permanent magnets are arranged in the recesses.
  • the object of the invention is also achieved with the axial flow machine mentioned at the outset, in which the rotor is designed according to the invention.
  • the object of the invention is achieved in the aforementioned method in that recesses are generated in the rotor core and the permanent magnets are arranged in the recesses.
  • the rotor can be built relatively flat, so that the axial construction length of the axial flow machine can be reduced.
  • the permanent magnets can be held better in the recesses, so that the forces acting on the permanent magnets, such as centrifugal forces, can be better controlled or the speed of the rotor can be increased.
  • it can be used to better protect the magnets from mechanical influences.
  • the recesses with the permanent magnets are arranged on both sides of the rotor core.
  • the rotor core consists of a rolled electrical sheet or is produced by rolling up an electrical sheet. Due to different magnetic inductances in and across the magnetic direction, the use of the reluctance term in the field weakening range can be achieved. This is advantageous, for example, for the use of the electrical axial flux machine provided with the rotor in a traction machine. In addition, eddy current losses in the rotor yoke can also be reduced.
  • the permanent magnets of the rotor are preferably magnetized in the axial direction of the rotor.
  • the individual layers of the rotor core arranged one above the other in ra dialer direction are connected to one another from the spirally ge rolled electrical sheet in order to give the recesses a higher stability.
  • the permanent magnets are arranged within the rotor core.
  • this embodiment variant has the advantage that the aforementioned effects can be further improved.
  • the recesses in the rotor core for accommodating the permanent magnets are already produced when rolling up, which can simplify their production, since the rolled up rotor core no longer has to be machined after rolling to form the pockets.
  • the recesses in the rotor core are produced by punching the electrical steel sheet on one or both sides. It can also be used to shorten the process time for manufacturing the rotor core.
  • the permanent magnets are covered on the outside in the radial direction with an, in particular metallic, cover.
  • the cover can be made from the electrical sheet, so that the cover can be produced simply when the electrical sheet is rolled up to form the rotor core.
  • the cover can also be provided that the cover is made from a stainless steel strip, the stainless steel strip also being able to be connected to the electrical steel sheet according to an embodiment variant of the method.
  • the stainless steel strip has a higher tensile strength than normal electrical steel.
  • it can be advantageous to use a stainless steel which is not or hardly magnetically conductive.
  • the cover can also be produced by pressing a ring onto the rotor core, which simplifies the introduction of the permanent magnets, since the ring can be pressed on in a separate production station.
  • the ring can be made from metal or from fiber composite materials. It can be made available with lower weight design variants. These have a lower mass moment of inertia and can therefore have better dynamics.
  • FIG. 1 shows a variant embodiment of an electrical axial flow machine
  • FIG. 2 shows a first variant embodiment of a rotor for an electrical axial flow machine in an oblique view
  • FIG. 3 shows a detail of the first embodiment variant of the rotor in a view of its end face
  • FIG. 4 shows a further variant embodiment of a rotor for an electrical axial flow machine in an oblique view
  • Fig. 5 shows another embodiment of a rotor for an electrical Axial kgma machine in an oblique view.
  • FIG. 1 shows schematic design variants of an electrical axial flux machine 1, including a stator 2 and a rotor 3.
  • the axial flux machine 1 can, for example, also have two stators 2, between which the rotor 3 is arranged, as shown by the second stator 2 shown in dashed lines in FIG Fig. 1 is shown.
  • a variant of the electrical axial flow machine 1 with only one stator 2, which is arranged between two rotors 3, is also possible.
  • all rotors 3 are preferably designed in the same way, so that the following explanations can be applied to all rotors 3.
  • the rotor 3 has a rotor core 4 on which a plurality of permanent magnets 5 are arranged and attached to the rotor core 3, as can also be seen from FIGS. 2 and 3, which show a first variant of the rotor 3 .
  • the rotor core 4 can have the shape of an at least approximately annular disk.
  • the rotor core 4 can be arranged on a shaft, for example directly or on a hub 7 of the shaft 6.
  • the rotor core 4 has pockets 8.
  • a pocket 8 is provided in the rotor core 4 for each permanent magnet 5, so that a permanent magnet 5 is accommodated in a pocket 8.
  • 5 recesses can be arranged for receiving the permanent magnets, so for example grooves. Therefore, if in the following only pockets 8 Be are taken, then these explanations can also generally be transferred to recesses for receiving the permanent magnets 5 and these recesses should therefore also be read.
  • the pockets 8 are arranged within the rotor 3 and are designed to be open in a lateral surface 9 of the rotor core 4. The permanent magnets 5 can thus be pushed radially into the pockets 8.
  • Web 10 made of the material of the rotor core 4 are formed between the pockets 8. Furthermore, the permanent magnets 5 are also covered by the material of the rotor core 4 on both axial end faces 11 due to the pocket formation mentioned.
  • the pockets 8 can extend in the radial direction over an entire radial height 12 of the rotor core 4, or only over a partial area of this radial height 12, in which case the pockets 8 can also be designed like a blind hole.
  • recesses 16, 17 can be arranged on both sides between the permanent magnets 5 and Be tenwwall 14, 15 of the pockets. These recesses 16, 17 are formed in particular by the spaced arrangement of the permanent magnets 5 to the side walls 14, 15 of the pockets 8. Furthermore, the recesses 16, 17 can extend over the entire radial height 12 or only a partial area of this radial height 12 of the rotor core 4.
  • the recesses 16, 17 can, for example, have a T-shaped cross section, as can be seen from FIGS. 2 and 3.
  • the recesses 16, 17 taper the rotor core 4 and a thin, soft magnetic web 10 is formed, which can be more easily saturated by the permanent magnets 5. A reduction in the loss of the magnetic effect due to this "short circuit" in the magnetic circuit can thus be achieved.
  • the rotor core 4 can be made from a solid material or consist of it.
  • the rotor core 4 consists of a laminated core made of electrical sheet 18.
  • electrical sheet metal rings can be used which are arranged one above the other in the radial direction to form the laminated core.
  • the laminated core thus has several layers 19 made of electrical steel 18.
  • the axial width of the Layers 19 corresponds to the axial width of the strip-shaped electrical steel sheet 18.
  • the electrical steel sheet 18 is therefore not further divided in the axial direction after being rolled up to form the laminated core.
  • the layers 19 of the laminated core are preferably connected to one another, in particular by means of radial connection techniques on the disgusted electrical steel.
  • the layers 19 can be welded to one another by one or both sides on the axial end face (s) of the rotor core 4, for example connected by means of laser welding.
  • the weld seam is preferably formed linearly and leading in the radial direction.
  • a plurality of weld seams can also be formed per axial face of the rotor core 4.
  • the weld can also be made point-like.
  • the laminated core can also have layers 19 connected by punching, caulking or generally by clamping.
  • the die-stacking per se is known from the prior art, so that further explanations are unnecessary.
  • the layers 19 can also be connected to one another by spokes.
  • the layers 19 can be rolled under tension to form the laminated core, so that an (additional) frictional connection can exist between the layers 19.
  • the layers 19 can also be glued together.
  • connection techniques for connecting the layers 19 can also be used.
  • the rotor core 4 can also be connected to the hub 7.
  • the electrical sheet 18 can be an electrical sheet 18 corresponding to the prior art for this purpose. Sheet metal grades with high mechanical strengths are preferred, especially for higher speeds.
  • the layers 19 of the laminated core are arranged running perpendicular to the end faces 11 of the permanent magnets 5.
  • the pockets 8 are preferably designed such that the rotor core 4 rests directly on the permanent magnets 5 on both sides.
  • the permanent magnets 5 preferably have a magnetization in the axial direction, ie in the direction of the axis of rotation of the shaft 6.
  • the rotor 3 it is possible with the rotor 3 to provide an additional reluctance term in the field weakening range. This is achieved by the inductance difference in (d) and across (q) to the direction of the magnet. This is indicated by the two arrows 20, 21 in FIG. 3.
  • FIGS. 1 to 3 further and possibly independent embodiments of the rotor 3 are shown, again with the same reference numerals or component names as in the preceding FIGS. 1 to 3 are used for the same parts. In order to avoid unnecessary repetitions, reference is made to the detailed description of the previous FIGS. 1 to 3.
  • the pockets 8 (e.g. FIG. 3) in the variant of the rotor 3 according to FIG. 4 are also covered on the radially outer lateral surface 9 (FIG. 2).
  • a cover 22 can be arranged on this jacket surface 9, which covers the openings of the pockets 8.
  • the cover 22 is preferably made of a metallic material. However, it can also consist of another suitable material, for example a plastic such as a thermoplastic or a thermosetting plastic.
  • the cover 22 is produced from the electrical sheet 18 itself.
  • the electrical sheet 18 can be further wound after the insertion of the permanent magnets 5 in the pockets 8 of the rotor core 4 until the pockets 8 are also covered on the radially outer circumference.
  • one or more additional layers 19 of the strip-shaped electrical steel sheet 18 can be disgusted.
  • a stainless steel band can be used that is wound around the radially outer jacket surface of the rotor core 4 becomes.
  • the stainless steel strip can optionally be connected to the strip-shaped electrical sheet 18, for example welded, so that the cover 22 in this embodiment variant with the different materials for the laminated core and the cover 22 also in the context of rolling up the electrical sheet 18 to the rotor core 4 by further winding can be produced.
  • the cover 22 is made from a ring which is pressed onto the rotor core 4.
  • the permanent magnets 5 shows a variant of the rotor 3 in which the pockets 8 are not arranged or formed within the rotor core 4, but rather as depressions in at least one, preferably in both, axial end faces 23, 24 of the rotor core 4 the permanent magnets 5 are arranged on one or both sides of the rotor core 4, only the double-sided variant being shown in FIG.
  • the permanent magnets 5 are again separated from one another by the radially extending webs 10.
  • webs 24 are additionally formed in the axial direction.
  • the permanent magnets 5 also bear (directly) on the side walls 14, 15 of the pockets 8.
  • the permanent magnets 5 preferably extend over the entire radial height 12 of the rotor core 4.
  • the rotor core 4 also preferably consists of the electrical sheet 18, as is indicated in FIG. 5 with the aid of a web 10.
  • the permanent magnets 5, viewed in the direction of the axial direction preferably have an at least approximately circular segment-shaped shape. But they can also have a different shape, for example trapezoidal.
  • the pockets 8 in the rotor core 4 can be formed after the rotor core 4 has been manufactured. In the preferred embodiment of the invention, however, the pockets 8 are already formed during the manufacture of the rotor core 4. In particular, this takes place when the electrical steel sheet 18 is rolled up to form the rotor core 4, in that on which the pockets 8 are to be formed, openings are produced which then lie one above the other in the radial direction after the electrical steel strip has been wound up and form the pockets 8.
  • the openings are particularly preferably produced by punching.
  • the cutouts in the strip-shaped electrical steel sheet 18 are preferably at a variable distance from one another and variable width.

Abstract

The invention relates to a rotor (3) for an axial flux machine (1), comprising a metallic rotor core (4) and multiple permanent magnets (5) arranged on the rotor core (4), said rotor core (4) having recesses, such as pockets (8), in which the permanent magnets (5) are arranged.

Description

ROTOR ROTOR
Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Axialflussmaschine, umfassend einen metallischen Rotorkern und mehrere Permanentmagnete, die an dem Rotorkern angeordnet sind. The invention relates to a rotor for an electrical axial flux machine, comprising a metallic rotor core and a plurality of permanent magnets which are arranged on the rotor core.
Weiter betrifft die Erfindung eine elektrische Axialflussmaschine, umfassend einen Rotor und einen Stator. The invention further relates to an electrical axial flux machine, comprising a rotor and a stator.
Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektrische Axialflussmaschine, nach dem ein metallischer Rotorkern bereitgestellt wird und auf dem Ro torkern mehrere Permanentmagneten angeordnet werden. In addition, the invention relates to a method for producing a rotor for an electrical axial flow machine, according to which a metallic rotor core is provided and a plurality of permanent magnets are arranged on the rotor core.
Elektrische Maschinen mit einem scheibenförmigen Rotor bzw. elektrische Scheibenläufer maschinen ermöglichen hohe Drehmomente und Leistungsdichten in kurzen axialen Bauräu men. Ein Stator erzeugt dabei einen axial ausgerichteten, dem Rotorfluss überlagernden Mag netfluss, der durch Permanentmagnete eines Rotors verläuft. Electric machines with a disc-shaped rotor or electric disc armature machines allow high torques and power densities in short axial Bauräu men. A stator generates an axially aligned magnetic flux which is superimposed on the rotor flux and which runs through permanent magnets of a rotor.
Aufgrund von Anstrengungen zur Reduktion von Treibhausgasen rücken elektrische Maschi nen immer stärker in den Mittelpunkt der Forschung betreffend Antriebe für Fahrzeuge. Es gibt unterschiedlichste Ausführungen derartiger elektrischer Maschinen. Beispielsweise kön nen diese einen Stator neben einem Rotor, einen Rotor zwischen zwei Statoren oder einen Stator zwischen zwei Rotoren aufweisen. Üblicherweise weist der der Rotor einen scheiben förmigen Rotorkem auf, auf der mit Permanentmagneten bestückt ist. As a result of efforts to reduce greenhouse gases, electrical machines are increasingly becoming the focus of research on drives for vehicles. There are many different designs of such electrical machines. For example, they can have a stator next to a rotor, a rotor between two stators or a stator between two rotors. Usually the rotor has a disk-shaped rotor core on which is equipped with permanent magnets.
Auch die Verbindung der Permanentmagnete mit dem Rotorkern kann unterschiedlich ausge bildet sein. Beispielsweise ist aus der WO 01/11755 Al bekannt, die Permanentmagnete in einen faser- oder gewebearmierten Kunststoff einzubetten und formschlüssig mit dem umge benden Kunststoff zu verbinden. The connection between the permanent magnets and the rotor core can also be configured differently. For example, from WO 01/11755 A1 it is known to embed the permanent magnets in a fiber-reinforced or fabric-reinforced plastic and to connect them positively to the surrounding plastic.
Die DE 10 2015 220 845 Al beschreibt einen Rotor, bei dem die Permanentmagnete in axia len Öffnungen der Rotorscheibe über Federelemente in axialer Richtung gehalten sind. DE 10 2015 220 845 A1 describes a rotor in which the permanent magnets are held in the axial direction in axia len openings in the rotor disk via spring elements.
Hinsichtlich der Leistungssteigerung derartiger elektrischer Maschinen werden ebenfalls ver schiedenste Ausführungen beschrieben. Beispielsweise beschreibt die DE 102017 127 157 Al einen Rotor für einen Axialfluss-Motor mit einer sich entlang einer axialen Richtung er streckenden Drehachse, wobei sich der Rotor ringförmig erstreckt und entlang einer Um fangsrichtung eine Vielzahl von Permanentmagneten aufweist, deren Magnetisierung jeweils in der Umfangsrichtung orientiert ist, wobei die Permanentmagneten entlang der Umfangs richtung jeweils voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei zwischen den Permanent magneten ein erstes Material zumindest umfassend ein Soft Magnetic Composite angeordnet ist. With regard to the increase in the performance of such electrical machines, various designs are also described. For example, DE 102017 127 157 describes it Al a rotor for an axial flux motor with an axis of rotation extending along an axial direction, the rotor extending annularly and having a plurality of permanent magnets along a circumferential direction, the magnetization of which is each oriented in the circumferential direction, the permanent magnets along the Circumferential direction are each arranged spaced from one another, wherein a first material at least comprising a soft magnetic composite is arranged between the permanent magnets.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte elektrische Axial- flussmaschine zur Verfügung zu stellen. The present invention is based on the object of making available an improved electrical axial flow machine.
Die Aufgabe der Erfindung wird bei der eingangs genannten elektrischen Axialflussmaschine dadurch gelöst, dass der Rotorkem Ausnehmungen , beispielsweise Taschen oder Nuten, auf weist und dass die Permanentmagnete in den Ausnehmungen angeordnet sind. The object of the invention is achieved in the case of the electrical axial flux machine mentioned at the outset in that the rotor core has recesses, for example pockets or grooves, and that the permanent magnets are arranged in the recesses.
Weiter wird die Aufgabe der Erfindung mit der eingangs genannten Axialflussmaschine ge löst, bei der der Rotor erfindungsgemäß ausgebildet ist. The object of the invention is also achieved with the axial flow machine mentioned at the outset, in which the rotor is designed according to the invention.
Zudem wird die Aufgabe der Erfindung bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch ge löst, dass im Rotorkem Ausnehmungen erzeugt werden und die Permanentmagneten in den Ausnehmungen angeordnet werden. In addition, the object of the invention is achieved in the aforementioned method in that recesses are generated in the rotor core and the permanent magnets are arranged in the recesses.
Von Vorteil ist dabei, dass der Rotor relativ flach gebaut werden kann, womit die axiale Bau länge der Axialflussmaschine reduziert werden kann. Zudem könne die Permanentmagnete besser in den Ausnehmungen gehalten werden, wodurch die auf die Permanentmagnete ein wirkenden Kräfte, wie z.B. Fliehkräfte, besser beherrscht werden können bzw. die Drehzahl des Rotors erhöht werden kann. Darüber hinaus können damit die Magnete besser vor mecha nischen Einflüssen geschützt werden. The advantage here is that the rotor can be built relatively flat, so that the axial construction length of the axial flow machine can be reduced. In addition, the permanent magnets can be held better in the recesses, so that the forces acting on the permanent magnets, such as centrifugal forces, can be better controlled or the speed of the rotor can be increased. In addition, it can be used to better protect the magnets from mechanical influences.
Zur weiteren Steigerung der Leistung der Axialflussmaschine kann bei dem Rotor nach einer Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass die Ausnehmungen mit den Permanentmagneten beidseitig am Rotorkern angeordnet sind. In order to further increase the performance of the axial flux machine, it can be provided in the rotor according to one embodiment that the recesses with the permanent magnets are arranged on both sides of the rotor core.
In der bevorzugten Ausführungsvariante besteht der Rotorkern aus einem gerollten Elektrob- lech bzw. wird durch das Aufrollen eines Elektroblechs hergestellt. Aufgrund unterschiedli- eher magnetischer Induktivitäten in und quer zur Magnetrichtung kann die Nutzung des Re luktanzterms im Feldschwächebereich erreicht werden. Dies ist beispielsweise für den Einsatz der mit dem Rotor versehenen elektrischen Axialflussmaschine in einer Traktionsmaschinen von Vorteil. Darüber hinaus können damit auch Wirbelstrom-Verluste im Rotorrückschluss reduziert werden. Bevorzugt sind dabei die Permanentmagneten des Rotors in axialer Rich tung des Rotors magnetisiert. In the preferred embodiment variant, the rotor core consists of a rolled electrical sheet or is produced by rolling up an electrical sheet. Due to different magnetic inductances in and across the magnetic direction, the use of the reluctance term in the field weakening range can be achieved. This is advantageous, for example, for the use of the electrical axial flux machine provided with the rotor in a traction machine. In addition, eddy current losses in the rotor yoke can also be reduced. The permanent magnets of the rotor are preferably magnetized in the axial direction of the rotor.
Bevorzugt werden gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung dazu die einzelnen in ra dialer Richtung übereinander angeordneten Lagen des Rotorkerns aus dem spiralförmig ge rollten Elektroblech miteinander verbunden, um damit den Ausnehmungen eine höhere Stabi lität zu verleihen. Preferably, according to one embodiment of the invention, the individual layers of the rotor core arranged one above the other in ra dialer direction are connected to one another from the spirally ge rolled electrical sheet in order to give the recesses a higher stability.
Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Per manentmagnete innerhalb des Rotorkerns angeordnet sind. Obwohl damit die Ausbildung der Ausnehmungen schwieriger sein kann, hat diese Ausführungsvariante aber den Vorteil, dass voranstehend genannte Effekte weiter verbessert werden können. According to a further embodiment of the invention, it can be provided that the permanent magnets are arranged within the rotor core. Although the formation of the recesses can thus be more difficult, this embodiment variant has the advantage that the aforementioned effects can be further improved.
Nach einer bevorzugten Ausführungsvariante werden die Ausnehmungen im Rotorkern zur Aufnahme der Permanentmagnet bereits beim Aufrollen erzeugt, womit deren Herstellung vereinfacht werden kann, da der aufgerollte Rotorkem nach dem Rollen zur Ausbildung der Taschen nicht mehr (spanend) bearbeitet werden muss. According to a preferred embodiment, the recesses in the rotor core for accommodating the permanent magnets are already produced when rolling up, which can simplify their production, since the rolled up rotor core no longer has to be machined after rolling to form the pockets.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens kann dabei vorgesehen sein, dass die Ausnehmungen im Rotorkem durch ein oder beidseitiges Stanzen des Elektroblechs erzeugt werden. Es kann damit auch die Verfahrensdauer zur Herstellung des Rotorkerns ver kürzt werden. According to a preferred embodiment of the method, it can be provided that the recesses in the rotor core are produced by punching the electrical steel sheet on one or both sides. It can also be used to shorten the process time for manufacturing the rotor core.
Zur besseren Fixierung der Permanentmagnete in den Ausnehmungen kann gemäß einer wei teren Ausführungsvariante des Verfahrens vorgesehen sein, dass die Permanentmagneten in radialer Richtung außen mit einer, insbesondere metallischen, Abdeckung abgedeckt werden.For better fixation of the permanent magnets in the recesses, it can be provided according to a further variant embodiment of the method that the permanent magnets are covered on the outside in the radial direction with an, in particular metallic, cover.
Nach einer Ausführungsvariante der Erfindung kann dabei die Abdeckung aus dem Elektrob lech hergestellt werden, womit die Abdeckung einfach mit dem Aufrollen des Elektroblechs zum Rotorkern mitgefertigt werden kann. Es kann nach einer weiteren Ausführungsvariante dazu aber auch vorgesehen sein, dass die Abdeckung aus einem Edelstahlband hergestellt wird, wobei das Edelstahlband gemäß einer Ausführungsvariante des Verfahrens dazu auch mit dem Elektroblech verbunden werden kann. Das Edelstahlband hat eine höhere Zugfestigkeit als ein normales Elektroband. Über dies kann es von Vorteil sein, einen Edelstahl zu verwenden, welcher nicht oder kaum magne tisch leitfähig ist. According to a variant embodiment of the invention, the cover can be made from the electrical sheet, so that the cover can be produced simply when the electrical sheet is rolled up to form the rotor core. According to a further embodiment variant, it can also be provided that the cover is made from a stainless steel strip, the stainless steel strip also being able to be connected to the electrical steel sheet according to an embodiment variant of the method. The stainless steel strip has a higher tensile strength than normal electrical steel. In addition, it can be advantageous to use a stainless steel which is not or hardly magnetically conductive.
Die Abdeckung kann nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung aber auch durch das Aufpressen eines Ringes auf den Rotorkern hergestellt werden, womit das Einbringen der Permanentmagnete vereinfacht werden kann, da das Aufpressen des Ringes in einer eigenen Fertigungsstation durchgeführt werden kann. Der Ring kann aus Metall oder aber auch aus Faserverbund-Materialien hergestellt werden. Es können damit Ausführungsvarianten mit ge ringerem Gewicht zur Verfügung gestellt werden. Diese weisen ein geringeres Massenträg heitsmoment auf und können somit eine bessere Dynamik aufweisen. According to another variant of the invention, the cover can also be produced by pressing a ring onto the rotor core, which simplifies the introduction of the permanent magnets, since the ring can be pressed on in a separate production station. The ring can be made from metal or from fiber composite materials. It can be made available with lower weight design variants. These have a lower mass moment of inertia and can therefore have better dynamics.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. For a better understanding of the invention, it is explained in more detail with reference to the following figures.
Es zeigen jeweils in vereinfachter, schematischer Darstellung: They each show in a simplified, schematic representation:
Fig. 1 eine Ausführungsvariante einer elektrischen Axialflussmaschine; 1 shows a variant embodiment of an electrical axial flow machine;
Fig. 2 eine erste Ausführungsvariante eines Rotors für eine elektrische Axialflussma schine in Schrägansicht; 2 shows a first variant embodiment of a rotor for an electrical axial flow machine in an oblique view;
Fig. 3 einen Ausschnitt der ersten Ausführungsvariante des Rotors in Ansicht auf dessen Stirnfläche; 3 shows a detail of the first embodiment variant of the rotor in a view of its end face;
Fig. 4 eine weitere Ausführungsvariante eines Rotors für eine elektrische Axialflussma schine in Schrägansicht; 4 shows a further variant embodiment of a rotor for an electrical axial flow machine in an oblique view;
Fig. 5 eine andere Ausführungsvariante eines Rotors für eine elektrische Axialflussma schine in Schrägansicht. Fig. 5 shows another embodiment of a rotor for an electrical Axialflussma machine in an oblique view.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen wer- den, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf glei che Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, un ten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. As an introduction, it should be noted that in the differently described embodiments, the same parts are provided with the same reference numerals or the same component names. where the disclosures contained in the entire description can be applied analogously to the same parts with the same reference numerals or the same component names. The position details chosen in the description, such as above, below, side, etc., refer to the figure immediately described and shown and these position details are to be transferred accordingly to the new position in the event of a change in position.
Fig. 1 zeigt schematische Ausführungsvarianten einer elektrischen Axialflussmaschine 1, um fassend einen Stator 2 und einen Rotor 3. Die Axialflussmaschine 1 kann beispielsweise auch zwei Statoren 2 aufweisen, zwischen denen der Rotor 3 angeordnet ist, wie dies anhand des strichliert dargestellten zweiten Stators 2 in Fig. 1 gezeigt ist. Es ist aber auch eine Ausfüh rungsvariante der elektrischen Axialflussmaschine 1 mit nur einem Stator 2, der zwischen zwei Rotoren 3 angeordnet ist, möglich. Für den Fall, dass die elektrischen Axialflussma schine 1 mehrere Rotoren 3 aufweist, sind bevorzugt alle Rotoren 3 gleich ausgebildet, sodass die nachfolgenden Ausführungen auf alle Rotoren 3 angewandt werden können. 1 shows schematic design variants of an electrical axial flux machine 1, including a stator 2 and a rotor 3. The axial flux machine 1 can, for example, also have two stators 2, between which the rotor 3 is arranged, as shown by the second stator 2 shown in dashed lines in FIG Fig. 1 is shown. However, a variant of the electrical axial flow machine 1 with only one stator 2, which is arranged between two rotors 3, is also possible. In the event that the electrical axial flow machine 1 has a plurality of rotors 3, all rotors 3 are preferably designed in the same way, so that the following explanations can be applied to all rotors 3.
Da dieser prinzipielle Aufbau von elektrischen Axialflussmaschine 1 an sich bekannt ist, sei zu weiteren Details dazu, insbesondere die Ausbildung des zumindest eines Stators 2, auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Since this basic structure of electrical axial flux machine 1 is known per se, reference is made to the relevant prior art for further details, in particular the design of the at least one stator 2.
Bei sämtlichen Ausführungsvarianten der Erfindung weist der Rotor 3 einen Rotorkern 4 auf, auf dem mehrere Permanentmagneten 5 angeordnet und an dem Rotorkem 3 befestigt sind, wie dies u.a. auch aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, die eine erste Ausführungsvariante des Rotors 3 zeigen. In all variants of the invention, the rotor 3 has a rotor core 4 on which a plurality of permanent magnets 5 are arranged and attached to the rotor core 3, as can also be seen from FIGS. 2 and 3, which show a first variant of the rotor 3 .
Der Rotorkern 4 kann die Form einer zumindest annähernd ringförmigen Scheibe aufweisen. Zudem kann der Rotorkern 4 auf einer Welle angeordnet sein, beispielsweise direkt oder auf einer Nabe 7 der Welle 6. The rotor core 4 can have the shape of an at least approximately annular disk. In addition, the rotor core 4 can be arranged on a shaft, for example directly or on a hub 7 of the shaft 6.
Der Rotorkern 4 weist Taschen 8 auf. Insbesondere ist pro Permanentmagnet 5 eine Tasche 8 im Rotorkern 4 vorgesehen, sodass je ein Permanentmagnet 5 in je einer Tasche 8 aufgenom men ist. Generell können für die Aufnahme der Permanentmagnete 5 Ausnehmungen ange ordnet sein, also beispielsweise auch Nuten. Wenn daher im Folgenden nur auf Taschen 8 Be zug genommen wird, dann sind diese Ausführungen auch auf Ausnehmungen generell für die die Aufnahme der Permanentmagneten 5 übertragbar und diese Ausnehmungen daher mitzu lesen. Bei der Ausführungsvariante des Rotors 3 nach den Figuren 2 und 3 sind die Taschen 8 inner halb des Rotors 3 angeordnet und in einer Mantelfläche 9 des Rotorkems 4 offen ausgebildet. Somit können die Permanentmagnete 5 radial in die Taschen 8 eingeschoben werden. The rotor core 4 has pockets 8. In particular, a pocket 8 is provided in the rotor core 4 for each permanent magnet 5, so that a permanent magnet 5 is accommodated in a pocket 8. In general, 5 recesses can be arranged for receiving the permanent magnets, so for example grooves. Therefore, if in the following only pockets 8 Be are taken, then these explanations can also generally be transferred to recesses for receiving the permanent magnets 5 and these recesses should therefore also be read. In the variant of the rotor 3 according to FIGS. 2 and 3, the pockets 8 are arranged within the rotor 3 and are designed to be open in a lateral surface 9 of the rotor core 4. The permanent magnets 5 can thus be pushed radially into the pockets 8.
Zwischen den Taschen 8 sind Stege 10 aus dem Material des Rotorkerns 4 ausgebildet. Weiter sind die Permanentmagnete 5 aufgrund der genannten Taschenausbildung auf beiden axialen Stirnflächen 11 ebenfalls vom Material des Rotorkerns 4 abgedeckt. Web 10 made of the material of the rotor core 4 are formed between the pockets 8. Furthermore, the permanent magnets 5 are also covered by the material of the rotor core 4 on both axial end faces 11 due to the pocket formation mentioned.
Die Taschen 8 können sich in radialer Richtung über eine gesamte radiale Höhe 12 des Rotor kems 4 erstrecken, oder auch nur über einen Teilbereich dieser radialen Höhe 12, wobei in diesem Fall die Taschen 8 auch sacklochartig ausgeführt sein können. The pockets 8 can extend in the radial direction over an entire radial height 12 of the rotor core 4, or only over a partial area of this radial height 12, in which case the pockets 8 can also be designed like a blind hole.
In einer Umfangsrichtung 13 können beidseitig zwischen den Permanentmagneten 5 und Sei tenwänden 14, 15 der Taschen 8 Ausnehmungen 16, 17 angeordnet sein. Diese Ausnehmun gen 16, 17 werden insbesondere durch die beabstandete Anordnung der Permanentmagnete 5 zu den Seitenwänden 14, 15 der Taschen 8 gebildet. Weiter können sich die Ausnehmungen 16, 17 über die gesamte radiale Höhe 12 oder nur einen Teilbereich dieser radialen Höhe 12 des Rotorkem 4 erstrecken. In a circumferential direction 13, 8 recesses 16, 17 can be arranged on both sides between the permanent magnets 5 and Be tenwwall 14, 15 of the pockets. These recesses 16, 17 are formed in particular by the spaced arrangement of the permanent magnets 5 to the side walls 14, 15 of the pockets 8. Furthermore, the recesses 16, 17 can extend over the entire radial height 12 or only a partial area of this radial height 12 of the rotor core 4.
Die Ausnehmungen 16, 17 können beispielsweise einen T-förmigen Querschnitt aufweisen, wie dies aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist. The recesses 16, 17 can, for example, have a T-shaped cross section, as can be seen from FIGS. 2 and 3.
Die Ausnehmungen 16, 17 verjüngen den Rotorkern 4 und es bildet sich so ein dünner weich magnetischer Steg 10 aus, der von den Permanentmagneten 5 leichter ausgesättigt werden kann. Es kann damit eine Reduktion des Verlustes der Magnetwirkung durch diesen "Kurz schluss" im Magnetkreis erreicht werden. The recesses 16, 17 taper the rotor core 4 and a thin, soft magnetic web 10 is formed, which can be more easily saturated by the permanent magnets 5. A reduction in the loss of the magnetic effect due to this "short circuit" in the magnetic circuit can thus be achieved.
Prinzipiell kann der Rotorkem 4 aus einem Vollmaterial hergestellt sein bzw. daraus beste hen. In der bevorzugten Ausführungsvariante des Rotors 3 bzw. der Axialflussmaschine 1 be steht der Rotorkern 4 aber aus einem Blechpaket aus Elektroblech 18. Dazu können Elektrob- lechringe eingesetzt werden, die zum Blechpaket in radial Richtung übereinander angeordnet werden. Verfahrenstechnisch einfacher ist es jedoch, wenn aus ein Blechstreifen aus dem Elektroblech 18 spiralförmig aufgewickelt wird, also der Rotorkem 4 aus einem gerollten, bandförmigen Elektroblech 18 besteht, wie dies insbesondere in Fig. 2 zu sehen ist. Das Blechpaket weist also mehrere Lagen 19 aus dem Elektroblech 18 auf. Die axiale Breite der Lagen 19 entspricht der axialen Breite des bandförmigen Elektroblechs 18. Das Elektroblech 18 wird also nach dem Aufrollen zum Blechpaket in axialer Richtung nicht weiter geteilt.In principle, the rotor core 4 can be made from a solid material or consist of it. In the preferred embodiment of the rotor 3 or the axial flux machine 1, however, the rotor core 4 consists of a laminated core made of electrical sheet 18. For this purpose, electrical sheet metal rings can be used which are arranged one above the other in the radial direction to form the laminated core. In terms of process technology, however, it is simpler if a sheet metal strip is wound spirally from the electrical sheet 18, that is, the rotor core 4 consists of a rolled, band-shaped electrical sheet 18, as can be seen in particular in FIG. The laminated core thus has several layers 19 made of electrical steel 18. The axial width of the Layers 19 corresponds to the axial width of the strip-shaped electrical steel sheet 18. The electrical steel sheet 18 is therefore not further divided in the axial direction after being rolled up to form the laminated core.
Die Lagen 19 des Blechpakets sind bevorzugt miteinander verbunden, insbesondere mittels radialer Verbindungstechniken am aufgewi ekelten Elektroband. Beispielsweise können die Lagen 19 durch ein- oder beidseitig auf der oder den axialen Stirnfläche(n) des Rotorkerns 4 miteinander verschweißt sein, beispielsweise mittels Laserschweißen verbunden sein. Die Schweißnaht ist vorzugsweise linienförmig und in radialer Richtung vorlaufend ausgebildet. Es können auch mehrere Schweißnähte pro axialer Stirnfläche des Rotorkerns 4 ausgebildet sein. Weiter kann die Schweißung auch punktförmig ausgeführt sein. The layers 19 of the laminated core are preferably connected to one another, in particular by means of radial connection techniques on the disgusted electrical steel. For example, the layers 19 can be welded to one another by one or both sides on the axial end face (s) of the rotor core 4, for example connected by means of laser welding. The weld seam is preferably formed linearly and leading in the radial direction. A plurality of weld seams can also be formed per axial face of the rotor core 4. The weld can also be made point-like.
Das Blechpaket kann auch durch Stanzpaketieren, Verstemmen oder allgemein durch Ver klemmen verbundene Lagen 19 aufweisen. Das Stanzpaketieren an sich ist aus dem Stand der Technik bekannt, sodass sich weitere Ausführungen dazu erübrigen. The laminated core can also have layers 19 connected by punching, caulking or generally by clamping. The die-stacking per se is known from the prior art, so that further explanations are unnecessary.
Die Lagen 19 können auch durch Speichen miteinander verbunden sein. The layers 19 can also be connected to one another by spokes.
Weiter können die Lagen 19 unter Zug zum Blechpaket gerollt werden, sodass zwischen den Lagen 19 eine (zusätzliche) reibschlüssige Verbindung bestehen kann. Furthermore, the layers 19 can be rolled under tension to form the laminated core, so that an (additional) frictional connection can exist between the layers 19.
Die Lagen 19 können auch miteinander verklebt sein. The layers 19 can also be glued together.
Selbstverständlich sind auch andere geeignete Verbindungstechniken zum Verbinden der La gen 19 einsetzbar. Of course, other suitable connection techniques for connecting the layers 19 can also be used.
Der Rotorkern 4 kann auch mit der Nabe 7 verbunden sein. The rotor core 4 can also be connected to the hub 7.
Das Elektroblech 18 kann ein dem Stand der Technik hierfür entsprechendes Elektroblech 18 sein. Bevorzugt werden, speziell für höhere Drehzahlen, Blechgüten eingesetzt, die hohe me chanische Festigkeiten aufweisen. The electrical sheet 18 can be an electrical sheet 18 corresponding to the prior art for this purpose. Sheet metal grades with high mechanical strengths are preferred, especially for higher speeds.
Die Lagen 19 des Blechpakets sind senkrecht auf die Stirnflächen 11 der Permanentmagnete 5 verlaufend angeordnet. The layers 19 of the laminated core are arranged running perpendicular to the end faces 11 of the permanent magnets 5.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, sind die Taschen 8 bevorzugt so ausgebildet, dass der Rotorkem 4 direkt an den Permanentmagneten 5 beidseitig anliegt. In der Axialflussmaschine 1 (Fig. 1) weisen die Permanentmagnete 5 bevorzugt eine Magneti sierung in axialer Richtung, d.h. in Richtung der Drehachse de Welle 6 auf. As can be seen from FIGS. 2 and 3, the pockets 8 are preferably designed such that the rotor core 4 rests directly on the permanent magnets 5 on both sides. In the axial flux machine 1 (FIG. 1), the permanent magnets 5 preferably have a magnetization in the axial direction, ie in the direction of the axis of rotation of the shaft 6.
Wie voranstehend ausgeführt, ist es mit dem Rotor 3 möglich, eine zusätzlichen Reluktanz term im Feldschwächebereich zur Verfügung zu stellen. Dies wird durch den Induktivitätsun terschied in- (d) und quer (q) zur Magnetrichtung erreicht. In Fig. 3 ist dies mit den beiden Pfeilen 20, 21 angedeutet. As stated above, it is possible with the rotor 3 to provide an additional reluctance term in the field weakening range. This is achieved by the inductance difference in (d) and across (q) to the direction of the magnet. This is indicated by the two arrows 20, 21 in FIG. 3.
In den Fig. 4 und 5 sind weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsvari anten des Rotors 3 gezeigt, wobei wiederum für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Fig. 1 bis 3 verwendet werden. Um unnö tige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung zu den vorange gangenen Fig. 1 bis 3 hingewiesen bzw. Bezug genommen. 4 and 5 further and possibly independent embodiments of the rotor 3 are shown, again with the same reference numerals or component names as in the preceding FIGS. 1 to 3 are used for the same parts. In order to avoid unnecessary repetitions, reference is made to the detailed description of the previous FIGS. 1 to 3.
Zum Unterschied zur Ausführungsvariante des Rotors 3 nach den Fig. 2 und 3 sind die Ta schen 8 (z.B. Fig. 3) bei der Ausführungsvariante des Rotors 3 nach Fig. 4 auch an der radial äußeren Mantelfläche 9 (Fig. 2) abgedeckt. Dazu kann an dieser Mantelfläche 9 eine Abde ckung 22 angeordnet werden, die die Öffnungen der Taschen 8 abdeckt. Vorzugsweise ist die Abdeckung 22 aus einem metallischen Werkstoff hergestellt. Sie kann aber auch aus einem anderen geeigneten Material bestehen, beispielsweise aus einem Kunststoff, wie z.B. einem Thermoplast oder einem Duroplast. In contrast to the variant of the rotor 3 according to FIGS. 2 and 3, the pockets 8 (e.g. FIG. 3) in the variant of the rotor 3 according to FIG. 4 are also covered on the radially outer lateral surface 9 (FIG. 2). For this purpose, a cover 22 can be arranged on this jacket surface 9, which covers the openings of the pockets 8. The cover 22 is preferably made of a metallic material. However, it can also consist of another suitable material, for example a plastic such as a thermoplastic or a thermosetting plastic.
Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Abdeckung 22 aus dem Elektroblech 18 selbst hergestellt wird. Dazu kann das Elektroblech 18 nach dem Einsetzen der Permanentmagnete 5 in die Taschen 8 des Rotorkerns 4 weitergewickelt wer den, bis die Taschen 8 auch am radial äußeren Umfang abgedeckt sind. Es können dazu ein oder mehrere zusätzliche Lagen 19 des bandförmigen Elektrobleches 18 aufgewi ekelt werden. According to one embodiment of the invention, it can be provided that the cover 22 is produced from the electrical sheet 18 itself. For this purpose, the electrical sheet 18 can be further wound after the insertion of the permanent magnets 5 in the pockets 8 of the rotor core 4 until the pockets 8 are also covered on the radially outer circumference. For this purpose, one or more additional layers 19 of the strip-shaped electrical steel sheet 18 can be disgusted.
Der Vollständigkeit halber sei an dieser Stelle erwähnt, dass die Begriffe „gewickelt“ und „gerollt“ in Hinblick auf ein aus einem bandförmigen Elektroblech 18 hergestelltes Blechpakt synonym verwendet werden. For the sake of completeness, it should be mentioned at this point that the terms “wound” and “rolled” are used synonymously with regard to a sheet metal package produced from a strip-shaped electrical sheet 18.
Anstelle des Elektroblechs 18 kann nach einer weiteren Ausführungsvariante ein Edelstahl band verwendet werden, dass um die radial äußere Mantelfläche des Rotorkems 4 gewickelt wird. Das Edelstahlband kann gegebenenfalls mit dem bandförmigen Elektroblech 18 verbun den, beispielsweise verschweißt, sein, sodass die Abdeckung 22 bei dieser Ausführungsvari ante mit den unterschiedlichen Werkstoffen für das Blechpaket und die Abdeckung 22 eben falls im Rahmen des Aufrollens des Elektroblechs 18 zum Rotorkern 4 durch Weiterwickeln hergestellt werden kann. Instead of the electrical steel sheet 18, according to a further embodiment variant, a stainless steel band can be used that is wound around the radially outer jacket surface of the rotor core 4 becomes. The stainless steel strip can optionally be connected to the strip-shaped electrical sheet 18, for example welded, so that the cover 22 in this embodiment variant with the different materials for the laminated core and the cover 22 also in the context of rolling up the electrical sheet 18 to the rotor core 4 by further winding can be produced.
Nach einer weiteren Ausführungsvariante des Rotors 3 kann vorgesehen sein, dass die Abde ckung 22 aus einem Ring hergestellt wird, der auf den Rotorkern 4 aufgepresst wird. According to a further embodiment variant of the rotor 3, it can be provided that the cover 22 is made from a ring which is pressed onto the rotor core 4.
Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsvariante des Rotors 3, bei der die Taschen 8 nicht innerhalb des Rotorkems 4 angeordnet bzw. ausgebildet sind, sondern als Vertiefungen in zumindest ei ner, bevorzugt in beiden, axialen Stirnfläche 23, 24 des Rotorkerns 4. Demzufolge sind die Permanentmagnete 5 ein oder beidseitig am Rotorkern 4 angeordnet, wobei in Fig. 5 nur die beidseitige Ausführungsvariante dargestellt ist. 5 shows a variant of the rotor 3 in which the pockets 8 are not arranged or formed within the rotor core 4, but rather as depressions in at least one, preferably in both, axial end faces 23, 24 of the rotor core 4 the permanent magnets 5 are arranged on one or both sides of the rotor core 4, only the double-sided variant being shown in FIG.
In der Umfangsrichtung 13 sind die Permanentmagnete 5 wieder mit den radial verlaufenden Stegen 10 voneinander getrennt. Bei der Ausführungsvariante mit der beidseitigen Anordnung der Permanentmagnete 5 sind zusätzlich in axialer Richtung Stege 24 ausgebildet. In the circumferential direction 13, the permanent magnets 5 are again separated from one another by the radially extending webs 10. In the embodiment variant with the arrangement of the permanent magnets 5 on both sides, webs 24 are additionally formed in the axial direction.
Zum Unterschied zu voranstehender Ausführungsvariante des Rotors 3 nach den Fig. 2 und 3 liegen die Permanentmagnete 5 auch an den Seitenwänden 14, 15 der Taschen 8 (unmittelbar) an. In contrast to the preceding variant embodiment of the rotor 3 according to FIGS. 2 and 3, the permanent magnets 5 also bear (directly) on the side walls 14, 15 of the pockets 8.
Weiter erstrecken sich die Permanentmagnete 5 bevorzugt über die gesamte radiale Höhe 12 des Rotorkems 4. Auch bei dieser Ausführungsvariante besteht der Rotorkern 4 bevorzugt aus dem Elektroblech 18, wie dies in Fig. 5 anhand eines Steges 10 angedeutet ist. Furthermore, the permanent magnets 5 preferably extend over the entire radial height 12 of the rotor core 4. In this embodiment variant, the rotor core 4 also preferably consists of the electrical sheet 18, as is indicated in FIG. 5 with the aid of a web 10.
Bevorzugt weisen die Permanentmagnete 5 bei allen Ausführungsvarianten des Rotors 3 in Richtung der Axialrichtung betrachtet eine zumindest annähernd kreisringsegmentförmige Form auf. Sie können aber auch eine andere Form aufweisen, beispielsweise trapezförmig ausgebildet sein. In all embodiment variants of the rotor 3, the permanent magnets 5, viewed in the direction of the axial direction, preferably have an at least approximately circular segment-shaped shape. But they can also have a different shape, for example trapezoidal.
Die Taschen 8 im Rotorkern 4 können nach der Herstellung des Rotorkems 4 ausgebildet werden. In der bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung werden die Taschen 8 jedoch bereits während der Herstellung des Rotorkems 4 ausgebildet. Insbesondere erfolgt dies beim Aufrollen des Elektroblechs 18 zum Rotorkern 4, indem im Elektroblechband an den Stellen, an denen die Taschen 8 ausgebildet werden sollen, Durchbrüche erzeugt werden, die dann nach dem Aufwickeln des Elektroblechbandes in radialer Richtung übereinander liegen und die Taschen 8 bilden. Besonders bevorzugt werden die Durchbrüche durch Stanzen erzeugt.The pockets 8 in the rotor core 4 can be formed after the rotor core 4 has been manufactured. In the preferred embodiment of the invention, however, the pockets 8 are already formed during the manufacture of the rotor core 4. In particular, this takes place when the electrical steel sheet 18 is rolled up to form the rotor core 4, in that on which the pockets 8 are to be formed, openings are produced which then lie one above the other in the radial direction after the electrical steel strip has been wound up and form the pockets 8. The openings are particularly preferably produced by punching.
Nachdem die Umfangslängen der Lagen 19 des Elektroblechs 18 im Rotorkern von innen nach außen größer werden und auch die Taschen sich von innen nach außen vorzugsweise verbreitern (in Ansicht in Richtung der Axialrichtung), werden die Ausstanzungen im band förmigen Elektroblech 18 bevorzugt mit variablem Abstand zueinander und variabler Breite durchgeführt. After the circumferential lengths of the layers 19 of the electrical steel sheet 18 in the rotor core increase from the inside to the outside and the pockets also preferably widen from the inside to the outside (as viewed in the direction of the axial direction), the cutouts in the strip-shaped electrical steel sheet 18 are preferably at a variable distance from one another and variable width.
Die Ausführungsbeispiele zeigen und beschreiben mögliche Ausführungsvarianten der Erfin dung, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass auch Kombinationen der einzelnen Ausfüh rungsvarianten untereinander möglich sind. The exemplary embodiments show and describe possible design variants of the invention, it being noted at this point that combinations of the individual design variants are also possible with one another.
Der Ordnung halber sei abschließend daraufhingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus die elektrische Axialflussmaschine 1 und der Rotor 3 nicht zwingenderweise maß stäblich dargestellt sind. For the sake of order, it should finally be pointed out that, for a better understanding of the structure, the electrical axial flux machine 1 and the rotor 3 are not necessarily shown to scale.
Bezugszeichenaufstellung Axialflussmaschine Stator Rotor Rotorkern Permanentmagnet Welle Nabe Tasche Mantelfläche Steg Stirnfläche Höhe Umfangsrichtung Seiten wand Seitenwand Ausnehmung Ausnehmung Elektroblech Lage Pfeil Pfeil Abdeckung Stirnfläche List of reference symbols axial flux machine stator rotor rotor core permanent magnet shaft hub pocket lateral surface web end face height circumferential direction side wall side wall recess recess electrical sheet position arrow arrow cover end face

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Rotor (3) für eine Axialflussmaschine (1), umfassend einen metallischen Rotor- kem (4) und mehrere Permanentmagnete (5), die an dem Rotorkern (4) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkern (4) Ausnehmungen, wie z.B. Taschen (8), auf weist und dass die Permanentmagnete (5) in den Ausnehmungen angeordnet sind. 1. Rotor (3) for an axial flux machine (1), comprising a metallic rotor core (4) and several permanent magnets (5) which are arranged on the rotor core (4), characterized in that the rotor core (4) has recesses, such as pockets (8), and that the permanent magnets (5) are arranged in the recesses.
2. Rotor (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen mit den Permanentmagneten (5) beidseitig am Rotorkern (4) angeordnet sind. 2. Rotor (3) according to claim 1, characterized in that the recesses with the permanent magnets (5) are arranged on both sides of the rotor core (4).
3. Rotor (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkern (4) aus einem gerollten Elektroblech (18) besteht. 3. rotor (3) according to claim 1 or 2, characterized in that the rotor core (4) consists of a rolled electrical sheet (18).
4. Rotor (3) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Lagen (19) des Rotorkems (4) aus dem gerollten Elektroblech (18) zusätzlich miteinander verbunden sind. 4. rotor (3) according to claim 3, characterized in that the individual layers (19) of the rotor core (4) from the rolled electrical sheet (18) are additionally connected to one another.
5. Rotor (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (5) innerhalb des Rotorkems (4) angeordnet sind. 5. rotor (3) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the permanent magnets (5) are arranged within the rotor core (4).
6. Elektrische Axialflussmaschine (1), umfassend einen Rotor (3) und einen Stator (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 gebildet ist. 6. Electric axial flux machine (1), comprising a rotor (3) and a stator (2), characterized in that the rotor (3) is formed according to one of claims 1 to 5.
7. Elektrische Axialflussmaschine (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagneten des Rotors (3) in axialer Richtung des Rotors (3) magnetisiert sind. 7. Electric axial flux machine (1) according to claim 6, characterized in that the permanent magnets of the rotor (3) are magnetized in the axial direction of the rotor (3).
8. Verfahren zur Herstellung eines Rotors (3) für eine elektrische Axialflussma schine (1), nach dem ein metallischer Rotorkern (4) bereitgestellt wird und auf dem Rotorkem (4) mehrere Permanentmagneten (5) angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass im Rotorkem (4) Ausnehmungen, wie z.B. Taschen (8), erzeugt werden und die Permanentmag neten (5) in den Ausnehmungen angeordnet werden. 8. A method for producing a rotor (3) for an electrical Axialflussma machine (1), according to which a metallic rotor core (4) is provided and a plurality of permanent magnets (5) are arranged on the rotor core (4), characterized in that in Rotor core (4) recesses, such as pockets (8), are generated and the permanent magnets (5) are arranged in the recesses.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkern (4) aus einem Elektroblech (18) durch Aufrollen des Elektroblechs (18) hergestellt wird. 9. The method according to claim 8, characterized in that the rotor core (4) is made from an electrical sheet (18) by rolling up the electrical sheet (18).
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen im Rotorkem (4) beim Aufrollen des Elektroblechs (18) erzeugt werden. 10. The method according to claim 9, characterized in that the recesses in the rotor core (4) are produced when the electrical sheet (18) is rolled up.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausneh mungen im Rotorkern (4) durch ein oder beidseitiges Stanzen des Elektroblechs (18) erzeugt werden. 11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the recesses in the rotor core (4) are produced by punching the electrical sheet (18) on one or both sides.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Aufrollen des Elektroblechs (18) eine spiralförmiges Blechpaket mit mehreren in radialer Richtung übereinander liegender Lagen (19) aus dem Blech hergestellt wird, wobei die einzelnen Lagen (19) zusätzlich miteinander verbunden sind. 12. The method according to any one of claims 9 to 11, characterized in that by rolling up the electrical steel sheet (18), a spiral-shaped laminated core with several layers (19) lying one above the other in the radial direction is produced from the sheet metal, the individual layers (19) are also connected to each other.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagneten (5) innerhalb des Rotorkems (4) angeordnet werden. 13. The method according to any one of claims 8 to 12, characterized in that the permanent magnets (5) are arranged within the rotor core (4).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagneten (5) in radialer Richtung außen mit einer, insbesondere metallischen, Ab deckung (22) abgedeckt werden. 14. The method according to any one of claims 8 to 13, characterized in that the permanent magnets (5) are covered in the radial direction on the outside with an, in particular metallic, cover (22) from.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (22) aus dem Elektroblech (18) hergestellt wird. 15. The method according to claim 14, characterized in that the cover (22) is made from the electrical sheet (18).
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (22) aus einem Edelstahlband hergestellt wird. 16. The method according to claim 14, characterized in that the cover (22) is made from a stainless steel strip.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Edelstahlband mit dem Elektroblech (18) verbunden wird. 17. The method according to claim 16, characterized in that the stainless steel strip is connected to the electrical sheet (18).
18. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (22) durch Aufpressen eines Ringes auf den Rotorkern (4) hergestellt wird. 18. The method according to claim 14, characterized in that the cover (22) is produced by pressing a ring onto the rotor core (4).
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