WO2022029053A1

WO2022029053A1 - Rotor für eine elektrische maschine und verfahren zur herstellung eines rotors

Info

Publication number: WO2022029053A1
Application number: PCT/EP2021/071519
Authority: WO
Inventors: Lennart Leopold; Lucas SCHMIEDER
Original assignee: Vitesco Technologies Germany Gmbh
Priority date: 2020-08-06
Filing date: 2021-08-02
Publication date: 2022-02-10
Also published as: CN116076007A; US20230187987A1; DE102020209932A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor (12) für eine elektrische Maschine, aufweisend eine Mehrzahl von ringförmig ausgebildeten Blechpaketsegmenten (10), wobei jedes Blechpaketsegment (10) durch eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten und miteinander verklebten Blechen (16) ausgebildet ist und eine erste Stirnseite (18) und eine in Längsrichtung des Blechpaketsegments (10) beabstandet ausgebildete zweite Stirnseite (20) aufweist, in jedem Blechpaketsegment (10) wenigstens eine sich in Längsrichtung des Blechpaketsegments (10) erstreckende Magnettasche (22) zur Aufnahme eines Permanentmagneten (24) ausgebildet ist, wobei die Magnettasche (22) derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass der Permanentmagnet (24) ausschließlich von der ersten Stirnseite (18) in die Magnettasche (22) einführbar ist, ein über die erste Stirnseite (18) in der Magnettasche (22) angeordneter Permanentmagnet (24), wobei wenigstens zwei Blechpaketsegmente (10) des Rotors (12) derart zueinander angeordnet sind, dass die erste Stirnseite (18) der jeweilige Blechpaketsegmente (10) einander zugewandt und miteinander verklebt sind, und die jeweilige zweite Stirnseite (20) der distalen Blechpaketsegmente (10) in Längsrichtung des Rotors (12) nach außen gerichtet ist.

Description

Beschreibung

Rotor für eine elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung eines Rotors

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine, wobei der Rotor eine Mehrzahl von Blechpaketsegmenten aufweist, in denen jeweils ein Magnettasche zur Aufnahme eines Permanentmagneten ausgebildet ist. Die Blechpaketsegmente sind derart zueinander angeordnet und miteinander verklebt, dass die Magnete unverlierbar in den Blechpaketsegmenten angeordnet sind. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Rotors.

Rotoren für elektrische Maschinen sind grundsätzlich bekannt. Die bekannten Rotoren weisen in der Regel eine Mehrzahl von ringförmig ausgebildeten Blechpaketsegmenten auf. In den Blechpaketsegmenten sind in Längsrichtung des Blechpaketsegments durchgehende Magnettaschen ausgebildet, so dass die Permanentmagnete von beiden Stirnseiten in die Magnettasche einsetzbar und befestigbar sind. Die Blechpaketsegmente werden in der Regel in dessen Längsrichtung nebeneinander angeordnet und über Zuganker in Längsrichtung des Rotors vorgespannt. Nachteilig bei diesem bekannten Rotoren ist, dass der Rotor eine reduzierte Steifigkeit aufweisen kann, wodurch das Noise-Vibration-Harshness Verhalten, also die Geräuschentwicklung des Rotors, erhöht sein kann. Zudem können die Magnete aus den Magnettaschen fallen, wenn diese nicht sicher fixiert sind. Daher ist bei den bekannten Rotoren vorgesehen, dass endseitig auf die äußeren Blechpaketsegmente Druckscheiben angeordnet werden, die zumindest teilweise die Magnettaschen verschließen und über die die Zugankerkräfte in die Bleichpaketsegmente eingeleitet werden.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Rotor für eine elektrische Maschine anzugeben, der eine erhöhte Steifigkeit aufweist und in dem die Magnete unverlierbar angeordnet sind. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Wobei jedes Merkmal sowohl einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen kann.

Erfindungsgemäß ist ein Rotor für eine elektrische Maschine vorgesehen, aufweisend eine Mehrzahl von ringförmig ausgebildeten Blechpaketsegmenten, wobei jedes Blechpaketsegment durch eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten und miteinander stoffschlüssig verbundenen Blechen ausgebildet ist und eine erste Stirnseite und eine in Längsrichtung des Blechpaketsegments beabstandet ausgebildete zweite Stirnseite aufweist, in jedem Blechpaketsegment wenigstens eine sich in Längsrichtung des Blechpaketsegments erstreckende Magnettasche zur Aufnahme eines Permanentmagneten ausgebildet ist, wobei die Magnettasche derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass der Permanentmagnet ausschließlich von der ersten Stirnseite in die Magnettasche einführbar ist, ein über die erste Stirnseite in der Magnettasche angeordneter Permanentmagnet, wobei wenigstens zwei Blechpaketsegmente des Rotors derart zueinander angeordnet sind, dass die jeweilige erste Stirnseite der Blechpaketsegmente einander zugewandt und miteinander stoffschlüssig verbunden ist, und die jeweilige zweite Stirnseite der distalen Blechpaketsegmente in Längsrichtung des Rotors nach außen gerichtet ist.

Mit anderen Worten ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, dass ein Rotor für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird. Die elektrische Maschine ist vorzugsweise eine permanenterregte Synchronmaschine oder eine magnetische Reluktanzmaschine. Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug, wobei die elektrische Maschine im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs angeordnet wird und dazu eingerichtet ist, das Fahrzeug anzutreiben.

Der Rotor weist eine Mehrzahl von ringförmig ausgebildeten Blechpaketsegmenten auf. Demnach ist vorgesehen, dass der Rotor wenigstens zwei Blechpaketsegmente aufweist. Denkbar ist jedoch, dass der Rotor drei, vier, fünf, sechs, sieben oder mehr als sieben Blechpaketsegmente aufweist. Jedes Blechpaketsegment umfasst eine Mehrzahl einzelner Bleche, die zur Ausbildung eines Blechpaketsegments nebeneinander und/oder hintereinander angeordnet und miteinander stoffschlüssig verbunden sind. Die stoffschlüssige Verbindung ist vorzugsweise eine adhäsive Verbindung oder eine Klebeverbindung Ein derart ausgebildetes Blechpaketsegment weist eine erste Stirnseite und eine zur ersten Stirnseite in Längsrichtung des Blechpaketsegments beanstandet ausgebildete zweite Stirnseite auf.

In jedem Blechpaketsegment ist wenigstens eine sich in Längsrichtung des Blechpaketsegments erstreckende Magnettasche zur Aufnahme eines Permanentmagneten ausgebildet. Die Magnettasche ist dabei derart ausgebildet, dass ein Permanentmagnet ausschließlich von der ersten Stirnseite aus in die Magnettasche eingeführt werden kann. Ein Einsetzten des Permanentmagneten in die Magnettasche ausgehend von der zweiten Stirnseite ist nicht möglich. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Magnettasche sich zwar in Längsrichtung des Blechpaketsegments erstreckt, aber eben nicht durchgehend ist. Denkbar ist aber auch, dass eine Ausnehmung des die zweite Stirnseite bildenden Bleches des Blechpaketsegments einen Querschnitt aufweist, der kleiner ist, als ein Querschnitt und/oder eine Querschnittsfläche des Permanentmagneten. Somit kann ein Durchrutschen eines über die erste Stirnseite in die Magnettasche eingeführten Permanentmagneten verhindert werden.

Ein Permanentmagnet wird in die wenigstens eine Magnettasche eingesteckt. Zudem werden wenigstens zwei Blechpaketsegmente des Rotors derart zueinander angeordnet, dass die ersten Stirnseiten der Blechpaketsegmente einander zugewandt sind. Auf diese Weise schauen jeweils die zweiten Stirnseiten, die ein Durchrutschen des Permanentmagneten verhindern in Längsrichtung des Rotors nach außen. Selbst wenn der Rotor mehr als zwei Blechpaketsegmente aufweist, zeigt die jeweils zweite Seite der distalen Blechpaketsegmente nach außen. Die distalen Blechpakete sind die jeweils äußeren Blechpaketsegmente der auf der Rotorwelle angeordneten Mehrzahl von Blechpaketsegmenten. Die Blechpaketsegmente werden miteinander stoffschlüssig verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung ist vorzugsweise eine Klebeverbindung. Durch die stoffschlüssige Verbindung werden die Permanentmagnete unverlierbar in den Blechpaketsegmenten eingeschlossen. Weiterhin kann durch die stoffschlüssige Verbindung der Blechpaketsegmente die Steifigkeit des Rotors erhöht werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass der Rotor zugankerfrei und/oder spanngliedfrei ausgebildet ist. Auf diese Weise kann der Bauraum des Rotors in Längsrichtung reduziert werden, da überstehende Ankerköpfe Zuganker oder Spannglieder entfallen. Zudem können durch den Wegfall der Zuganker Kosten und/oder Arbeitsschritte reduziert werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Rotor druckscheibenfrei, endscheibenfrei und/oder spannscheibenfrei ausgebildet ist. Mit anderen Worten sind an den distalen Enden der Blechpaketsegmente des Rotors keine Druckschreiben, Endscheiben und/oder Spannscheiben angeordnet, die etwaige durchgehende, in den Blechpaketsegmenten angeordnete Magnettaschen zumindest teilweise verschließen und/oder die Zugankerkräfte in die Blechpaketsegmente einleiten. Druckscheiben können als Spannscheiben bezeichnet werden. Derartige Druckscheiben und/oder Spannscheiben können auch auf der Rotorwelle aufgeschraubt sein, um die Bleche des Blechpaketsegments in axialer Richtung des Rotors ohne den Einsatz von Zugankern zu verspannen. Durch den Wegfall der Endscheiben, Druckscheiben und/oder Spannscheiben kann der Bauraum des Rotors in Längsrichtung reduziert werden. Durch den Wegfall der Endscheiben können zudem Kosten eingespart und das Gewicht des Rotors reduziert werden.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein die zweite Stirnseite ausbildendes Blech des Blechpaketsegments magnettaschenfrei ausgebildet ist oder eine Ausnehmung in Verlängerung der Magnettasche des Blechpaketsegments aufweist, die kleiner als ein Querschnitt und/oder eine Querschnittsfläche des Permanentmagneten ist. Somit kann ein Durchrutschen eines über die erste Stirnseite in die Magnettasche eingeführten Permanentmagneten verhindert werden. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Blechpaketsegmente in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind, so dass die Magnettaschen der nebeneinander angeordneten Blechpaketsegmente verschränkt angeordnet sind. Bezogen auf die Längsrichtung des Rotors kann die Verschränkung der in den Magnettaschen angeordneten Permanentmagnete eine lineare, eine V-förmige, eine alternierende oder eine zickzack-förmige Ausgestaltung aufweisen. Durch die geschränkte Anordnung der Magnettaschen bzw. der darin angeordneten Permanentmagnete kann das Drehmomentripple und/oder das Noise Vibration Harshness-Verhalten des Rotors bzw. der elektrischen Maschine positiv beeinflusst werden.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Permanentmagnete in den Magnettaschen kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig angeordnet sind. Eine kraftschlüssige Verspannung der Permanentmagnete erfolgt vorzugsweise über in die Magnettasche hineinragende Laschen, die beim Einführen des Permanentmagneten in die Magnettasche in Einsteckrichtung bzw. Längsrichtung des Rotors verbogen und/oder ausgelenkt werden und eine Federkraft auf den Permanentmagneten in radialer Richtung des Rotors ausüben. Die kraftschlüssige Verspannung der Permanentmagnete hat den Vorteil, das - abgesehen von der Ausbildung der entsprechenden Laschen beim Ausstanzen der Bleche - kein weiterer Arbeitsschritt zur Befestigung der Permanentmagnete in den Magnettaschen nach dem Einsetzten erforderlich ist, wodurch der Herstellungsvorgang des Rotors beschleunigt werden kann. Eine formschlüssige Anordnung der Permanentmagnete in den Magnettaschen kann durch ein Verstemmen der Permanentmagnete nach dem Einsetzten in die Magnettasche erfolgen. Bei dem Verstemmen wird nach dem Einsetzten des Permanentmagneten in die Magnettasche wenigstens das die erste Stirnseite ausbildende Blech vorzugweise durch eine Körnungseinrichtung im Bereich der Magnettasche verformt, so dass der Permanentmagnet in der Magnettasche fixiert ist. Ebenso ist denkbar, dass ausgehend von der ersten Stirnseite eine Mehrzahl von Blechen durch die Körnungseinrichtung während des Verstemmvorgangs im Bereich der Magnettasche deformiert werden, um den Permanentmagneten in der Magnettasche zu fixieren. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt somit darin, dass die formschlüssige Verbindung eine verstemmte Verbindung ist. Eine stoffschlüssige Verbindung der Permanentmagneten in der Magnettasche kann vorzugsweise eine Klebeverbindung sein. Die Klebeverbindung kann einen nichtaufschäumenden und/oder nicht expandierenden Kleber umfassen. Ebenso ist denkbar, dass die Klebeverbindung einen aufschäumenden und/oder expandierenden Klebstoff aufweist. Die Klebeverbindung kann vorzugsweise unter UV-Licht und/oder durch einen Wärmeeintrag aushärten.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bleche eines Blechpaketsegments eine voneinander verschiedenen Stanzung im Bereich der Magnettasche aufweisen. Auf diese Weise können beispielsweise in jedem zweiten Blech im Bereich der Magnettasche und/oder in der Ausnehmung zur Ausbildung der Magnettasche entsprechende Laschen zur kraftschlüssigen Fixierung der Permanentmagneten in den Magnettaschen ausgebildet sein. In dem jeweils angrenzenden Blech fehlt eine derartige Lasche bzw. ist ein Freiraum ausgebildet, so dass beim Einführen des Permanentmagneten in die Magnettasche die Lasche ausgelenkt werden kann und in den entsprechenden Freiraum des benachbarten Blechs ausweichen kann.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Blechpaketsegmente eine Rotorwellenaufnahmeöffnung aufweisen, durch die eine Rotorwelle geführt ist, und die Blechpaketsegmente im Presssitz auf der Rotorwelle aufsitzen oder auf die Rotorwelle aufgeschrumpft sind. Auf diese Weise können die Blechpaketsegmente in einfacher und preiswerter Weise drehfest auf der Rotorwelle angeordnet werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in die zweite Stirnseite der distalen Blechpaketsegmente wenigstens eine Ausnehmung zum Wuchten des Rotors ausgebildet ist. Mit anderen Worten wird zum Wuchten des Rotors zumindest teilweise Material aus der zweiten Stirnseite des distalen Blechpaketsegments entnommen. Die Entnahme kann beispielsweise durch ein Bohrverfahren und/oder ein Fräsverfahren erfolgen. Die Auswuchtung des Rotors erfolgt somit durch ein matenalabhebenden bzw. matenalentnehmendes Verfahrens, was auch als negatives Wuchten bezeichnet werden kann. Das direkte negative Wuchten in das Blechpaketsegment ist nur möglich, da die einzelnen Bleche des Blechpaketsegments miteinander stoffschlüssig verbunden bzw. verklebt sind. Sind die Bleche nicht verklebt, so werden die einzelnen Bleche, insbesondere die äußeren Bleche des Blechpaketsegments, beim Herausziehen des Bohrers oder Fräsers aus der Bohrung aufgefächert. Dies geschieht jedoch nicht bei zu einem Blechpaketsegment verklebten Blechen. Auf diese Weise kann der Rotor in einfacher Weise ausgewuchtet werden, um die Laufeigenschaften des Rotors und dessen Leistung zu erhöhen.

Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Rotors, umfassend die Schritte:

- Bereitstellen einer Mehrzahl von ringförmigen ausgestanzten Blechen zur Ausbildung eines Blechpaketsegments, wobei in nahezu allen Blechen wenigstens eine Ausnehmung zur Ausbildung einer Magnettasche ausgebildet wird;

- Anordnung der Bleche hintereinander zu einem Blechpaketsegment, das eine erste Stirnseite und eine in Längsrichtung des Blechpaketsegments beanstandet angeordnete zweite Stirnseite aufweist, und die Ausnehmungen eine Magnettasche zur Aufnahme eines Permanentmagneten ausbilden, wobei der Permanentmagnet ausschließlich über die erste Stirnseite in die Magnettasche einführbar ist;

- Stoffschlüssige Verbindung der Bleche zu einem Blechpaketsegment;

- Einführen eines Permanentmagneten in die Magnettasche;

- Anordnung wenigstens zweier Blechpaketsegmente, so dass die erste Stirnseite der jeweiligen Blechpaketsegmente einander zugewandt ist; und

- Stoffschlüssige Verbindung der Blechpaketsegmente.

Denkbar ist, dass die Bleche erst zu einem Blechpaketsegment aufeinandergestapelt und miteinander verklebt und/oder verbacken werden, und im Anschluss die Permanentmagnete in die Magnettaschen angeordnet werden. Vorzugsweise ist auf einer Oberseite eines Blechrohlings, die parallel zur Ebene des Bleches ausgebildet ist, vor dem Stanzvorgang zur Ausbildung der ringförmigen Bleche, ein Backlack aufgebracht. Der Backlack ist eine Klebeschicht, die erst durch das Hinzuführen von Wärme aktiviert wird. Mit anderen Worten ist der Backlack im Ausganszustand nichtklebend ausgebildet. Die Bleche werden aufeinandergestapelt und durch das Hinzufügen von Wärme miteinander stoffschlüssig verbunden. Auf diese Weise kann die Oberseite des Blechs vorzugsweise vollständig mit dem Backlack oder der Klebeschicht versehen sein. Somit kann eine maximale Klebewirkung zwischen den Blechen erzielt werden.

Der Backlack und/oder der Kleber muss nicht zwangsläufig vor dem Stanzen auf das Blech aufgebracht werden. Denkbar ist auch, dass der Backlack bzw. der Kleber nach dem Stanzen auf das Blech bzw. die Oberseite des Blechs aufgebracht wird. Der Backlack bzw. der Kleber kann vollflächig oder nur abschnittsweise auf der Oberseite des Blechs aufgebracht und/oder aufgetragen werden. Der Backlack kann vorzugsweise auflaminiert oder aufgesprüht werden.

Der Kleber oder der Backlack können auf beiden zueinander beabstandet ausgebildeten Oberseiten der Bleche ausgebildet werden, so dass auch vorzugsweise die Blechpaketsegmente entsprechend stoffschlüssig miteinander verbunden werden können.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Permanentmagnete vor der stoffschlüssigen Verbindung bzw. dem Verkleben und/oder Verbacken der einzelnen Bleche zu einem Blechpaketsegment in die vorpaketierten und/oder stanzpaketierten Blechpaketsegmente angeordnet werden. Durch das Stanzpaketieren können die Bleche miteinander formschlüssig verbunden werden. Im Anschluss werden die Blechpaketsegmente hintereinander und/oder nebeneinander derart angeordnet und verklebt, dass bei wenigstens zwei Blechpaketsegmenten die ersten Stirnseiten einander zugewandt sind, und, bezogen auf die gesamte Blechpaketsegmentanordnung, bei den jeweiligen distalen Blechpaketsegmenten die jeweilige zweite Seite in axialer Richtung nach außen schaut. Danach wird die gesamte Blechpaketsegmentanordnung erhitzt, wodurch die stoffschlüssige Verbindung bzw. Verklebung zwischen den Blechen und den Blechpaketsegmenten aushärtet und die Bleche sowie die Blechpaketsegmente dauerhaft und unlösbar miteinander verbindet. Dies hat den Vorteil, dass die Bleche zur Verbindung zu einer gesamten Blechpaketsegmentanordnung nur einmal erhitzt werden müssen. Somit können die Herstellungskosten reduziert werden. Zudem ist das Verfahren für die Bleche materialschonend, da nur ein Erwärmungsvorgang stattfindet.

Abschließend liegt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass ein Aushärten der stoffschlüssigen Verbindung und/oder Verklebung der Blechpaketsegmente unter Wärmeeintrag erfolgt und unmittelbar nach der Aushärtung der Verklebung, im noch erwärmten Zustand der miteinander verbundenen Blechpaketsegmente, die Rotorwelle durch eine Rotorwellenaufnahmeöffnung der Blechpaketsegmente geführt und/oder eingepresst wird und nach den Erkalten der Blechpaketsegmente drehfest auf der Rotorwelle angeordnet ist. Die Rotorwelle wird dabei vorzugsweise in die noch warmen Blechpaketsegmente eingepresst. Durch die Erwärmung der Blechpaketsegmente ist ein Durchmesser der Rotorwellenaufnahmeöffnung geringfügig größer als im erkalteten Zustand, so dass die Rotorwelle mit einem geringeren Kraftaufwand in die Rotorwellenaufnahmeöffnung gepresst werden kann. Auf diese Weise kann die Presse zum Einpressen der Rotorwelle in die Rotorwellenaufnahmeöffnung entsprechend ausgelegt werden. Zudem kann die Rotorwelle materialschonend in die Blechpaketsegmente eingepresst werden.

Die Erfindung betrifft zudem eine elektrische Maschine zur Anwendung in einem Antriebsstrang eine zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs mit dem erfindungsgemäßen Rotor.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel.

Das Ausführungsbeispiel ist nicht einschränkend, sondern vielmehr als beispielhaft zu verstehen. Es sollen den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung auszuführen. Die Anmelderin behält sich vor, einzelne und/oder mehrere der in dem Ausführungsbeispiel offenbarten Merkmale zum Gegenstand von Patentansprüchen zu machen oder solche Merkmale in bestehende Patentansprüche aufzunehmen. Das Ausführungsbeispiel wird anhand von Zeichnungen näher erläutert.

In diesen zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Blechpaketsegment eine Rotors gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Blechpaketsegment mit darin angeordneten Permanentmagneten;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch zwei miteinander verklebte Blechpaketsegmente; Fig. 4 einen Längsschnitt durch vier miteinander verklebte Blechpaketsegmente; Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Rotor

Fig. 6 eine dreidimensionale Ansicht des Blechpaketsegments im Bereich einer Magnettasche.

In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch ein Blechpaketsegment 10 einen Rotors 12 einer elektrischen Maschine gezeigt. Das Blechpaketsegment 10 weist eine Längsachse 14 auf und wird durch eine Mehrzahl von ringförmig ausgebildeten Blechen 16 gebildet. Zur Ausbildung des Blechpaketsegments 10 sind die Bleche 16 in dessen Längsrichtung hintereinander angeordnet und miteinander stoffschlüssig verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung ist vorzugsweise eine adhäsive Verbindung oder eine Klebeverbindung. Ein derart ausgebildetes Blechpaketsegment 10 weist eine erste Stirnseite 18 und eine zur ersten Stirnseite 18 in Längsrichtung des Blechpaketsegments 10 beanstandet ausgebildete zweite Stirnseite 20 auf.

In jedem Blechpaketsegment 10 ist wenigstens eine sich in Längsrichtung des Blechpaketsegments 10 erstreckende Magnettasche 22 zur Aufnahme eines Permanentmagneten 24 ausgebildet. In der Regel sind in einem Blechpaketsegment 10 eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung des Blechpaketsegments 10 zueinander beabstandet angeordnete Magnettaschen 22 ausgebildet. Die Magnettasche 22 ist dabei derart ausgebildet, dass der Permanentmagnet 24 ausschließlich von der bzw. über die der ersten Stirnseite 18, wie dem Richtungspfeil 26 zu entnehmen ist, in die Magnettasche 22 eingeführt werden kann. Ausgehend von der zweiten Stirnseite 20, ist ein Einsetzten des Permanentmagneten 24 in die Magnettasche 22 nicht möglich. Hierzu ist vorgesehen, dass sich die Magnettasche 22 zwar in Längsrichtung des Blechpaketsegments 10 erstreckt, aber eben nicht durchgehend ausgebildet ist. Mit anderen Worten erstreckt sich die Magnettasche 22 nicht von der ersten Stirnseite 18 bis zur zweiten Stirnseite 20. Vielmehr verschließt das die zweite Stirnseite 20 ausbildende Blech 16 die Magnettasche 22 oder weist eine Ausnehmung im Verlauf der Magnettasche 22 auf, deren Querschnitt und/oder Querschnittsfläche kleiner ist als ein Querschnitt und/oder eine Querschnittsfläche des Permanentmagneten 24. Auf diese Weise kann ein Durchrutschen des über die ersten Stirnseite 18 in die Magnettasche 22 eingeführten Permanentmagneten 24 durch das die zweite Stirnseite 20 ausbildende Blech 16 des Blechpaketsegments 10 verhindert werden.

Fig. 2 zeigt das aus Fig. 1 bekannte Blechpaketsegment 10 wobei der bzw. die Permanentmagnete 24 über die erste Stirnseite 18 in die Magnettasche 22 eingesteckt sind. Das die zweite Stirnseite 20 ausbildende Blech dient als Anschlag für den Permanentmagneten 24 und verhindert ein Durchrutschen des Permanentmagneten 24. Der Permanentmagnet 24 kann stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig in der Magnettasche 22 angeordnet und befestigt sein.

In Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch zwei miteinander stoffschlüssig verbundenen bzw. verklebten Blechpaketsegmente 10 gezeigt. Die beiden Blechpaketsegmente 10 sind identisch aufgebaut und bereits aus Fig. 2 bekannt. Jedes Blechpaketsegment weist die erste Stirnseite 18 und die zweite Stirnseite 20 auf. In den Magnettaschen 22 der Blechpaketsegmente 10 sind die Permanentmagnete 24 angeordnet und lagesicher fixiert. Zudem sind die zwei Blechpaketsegmente 10 des Rotors 12 derart zueinander angeordnet, dass die ersten Stirnseiten 18 der Blechpaketsegmente 10 einander zugewandt sind. Auf diese Weise schauen jeweils die zweiten Stirnseiten 20, die ein Durchrutschen der Permanentmagnete 24 verhindern, in Längsrichtung der Blechpaketsegmentanordnung 28 nach außen. Die Blechpaketsegmente 10 werden miteinander stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt. Durch das Verkleben werden die Permanentmagnete 24 unverlierbar in den Blechpaketsegmenten 10 eingeschlossen. Weiterhin kann durch das Verkleben der Blechpaketsegmente 10 die Steifigkeit der Blechpaketsegmentanordnung 28 erhöht werden.

Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch vier miteinander verklebte Blechpaketsegmente 10, die in dieser Anordnung auch als Blechpaketsegmentanordnung 28 bezeichnet werden können. Jeweils zwei der Blechpaketsegmente 10 sind derart zueinander angeordnet, dass die ersten Stirnseiten 18 einander zugewandt sind. Zudem sind die weiteren Blechpaketsegmente 10 derart zueinander angeordnet und miteinander stoffschlüssig verbunden, dass bei einer Zusammenschau der miteinander verbunden Blechpaketsegmente 10 bei den - bezogen auf die Längsrichtung der Blechpaketsegmentanordnung 28 - äußeren Blechpaketsegment 10 jeweils die zweite Stirnseite 20 nach außen gerichtet ist. Somit können alle in den Blechpaketsegmenten 10 angeordneten Permanentmagnete 24 unverlierbar in der Blechpaketsegmentanordnung 28 angeordnet werden.

Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch den Rotor 12 mit den aus Fig. 4 bekannten miteinander verklebten vier Blechpaketsegmenten 10. Nachdem die Blechpaketsegmente 10 miteinander verklebt wurde, wird die Klebeverbindung unter Wärmezuführung ausgehärtet. Dies wird auch als „backen“ oder „verbacken“ bezeichnet. Unmittelbar nach dem Aushärten wird eine Rotorwelle 30 in eine in den Blechpaketsegmenten 10 ausgebildete Rotorwellenaufnahmeöffnung 32 eingepresst. Bedingt dadurch, dass der Innendurchmesser der Rotorwellenaufnahmeöffnung 32 im erwärmten Zustand etwas größer ist, kann die Rotorwelle 30 mit einem reduzierten Kraftaufwand in die Rotorwellenaufnahmeöffnung 32 eingepresst werden. Nach dem Erkalten des Blechpaketsegmente 10 bzw. der Blechpaketsegmentanordnung 28 sitzt die Blechpaketsegmentanordnung 28 drehfest auf der Rotorwelle 30. Die Verklebung der Blechpaketsegmente 10 macht ein Vorspannen der Blechpaketsegmente 10 in Längsrichtung des Rotors 12 überflüssig, so dass der Rotor 12 zugankerfrei endscheibenfrei und/oder spannscheibenfrei ausgebildet ist. Somit können die Herstellungskosten des Rotors, das Gewicht des Rotors und/oder der Bauraum des Rotors in dessen Längsrichtung reduziert werden.

In Fig. 6 ist eine Detailansicht des Blechpaketsegmentes 10 im Bereich der Magnettasche 22 gezeigt. Jedes zweite Blech 16 weist wenigstens eine Lasche 34 auf, die in radialer Richtung des Blechpaketsegments 10 zumindest abschnittsweise in die Magnettasche 22 hineinragt. An das mit der Lasche 34 ausgebildete Blech 16 grenzt ein Blech 16 an, das laschenfrei ausgebildet ist und einen Freiraum 36 aufweist. Die Lasche 34 kann somit beim Einführen des Permanentmagneten 24 in die Magnettasche 22 zumindest abschnittsweise in Längsrichtung des Blechpaketsegments 10 ausweichen. Die Lasche 34 übt eine Anpresskraft und/oder Federkraft auf den Permanentmagneten 24 aus und fixiert diesen kraftschlüssig in der Magnettasche 22. Die Magnettasche 22 weist auf einer der ersten Stirnseiten 18 abgewandten Seite ein Blech 16 auf, das die Magnettasche 22 vollständig und/oder teilweise verschließt, so dass der Permanentmagnet 24 nicht durchrutschen kann. Mit anderen Worten weist das die zweite Stirnseite 20 ausbildende Blech keine Öffnung und/oder Ausnehmung im Bereich im Verlauf der Magnettasche 22 auf.

Claims

Patentansprüche

1 . Rotor (12) für eine elektrische Maschine, aufweisend eine Mehrzahl von ringförmig ausgebildeten Blechpaketsegmenten (10), wobei jedes Blechpaketsegment (10) durch eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten und miteinander stoffschlüssig verbundenen Blechen (16) ausgebildet ist und eine erste Stirnseite (18) und eine in Längsrichtung des Blechpaketsegments (10) beabstandet ausgebildete zweite Stirnseite (20) aufweist, in jedem Blechpaketsegment (10) wenigstens eine sich in Längsrichtung des Blechpaketsegments (10) erstreckende Magnettasche (22) zur Aufnahme eines Permanentmagneten (24) ausgebildet ist, wobei die Magnettasche (22) derart angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass der Permanentmagnet (24) ausschließlich von der ersten Stirnseite (18) in die Magnettasche (22) einführbar ist, ein über die erste Stirnseite (18) in der Magnettasche (22) angeordneter Permanentmagnet (24), wobei wenigstens zwei Blechpaketsegmente (10) des Rotors (12) derart zueinander angeordnet sind, dass die erste Stirnseite (18) der jeweilige Blechpaketsegmente (10) einander zugewandt und miteinander stoffschlüssig verbunden sind, und die jeweilige zweite Stirnseite (20) der distalen Blechpaketsegmente (10) in Längsrichtung des Rotors (12) nach außen gerichtet ist.

2. Rotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) zugankerfrei und/oder spanngliedfrei ausgebildet ist.

3. Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) druckscheibenfrei, endscheibenfrei und/oder spannscheibenfrei ausgebildet ist.

4. Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die zweite Stirnseite (20) ausbildende Blech (16) magnettaschenfrei ausgebildet ist oder eine Ausnehmung in Verlängerung der Magnettasche (22) aufweist, die kleiner als ein Querschnitt und/oder eine Querschnittsfläche des Permanentmagneten (24) ist.

5. Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechpaketsegmente (10) in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind, so dass die Magnettaschen (22) der nebeneinander angeordneten Blechpaketsegmente (10) verschränkt angeordnet sind.

6. Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (24) in den Magnettaschen (22) kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig angeordnet sind.

7. Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (16) eines Blechpaketsegments (10) eine voneinander verschiedenen Stanzung im Bereich der Magnettasche (22) aufweisen.

8. Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechpaketsegmente (10) eine Rotorwellenaufnahmeöffnung (32) aufweisen, durch die eine Rotorwelle (30) geführt ist, und die Blechpaketsegmente (10) im Presssitz auf der Rotorwelle (30) aufsitzen oder auf die Rotorwelle (30) aufgeschrumpft sind.

9. Verfahren zur Herstellung eines Rotors (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:

Bereitstellen einer Mehrzahl von ringförmigen ausgestanzten Blechen (16) zur Ausbildung eines Blechpaketsegments (10), wobei in nahezu allen Blechen (16) wenigstens eine Ausnehmung zur Ausbildung einer Magnettasche (22) ausgebildet wird;

Anordnung der Bleche (16) hintereinander zu einem Blechpaketsegment (10), das eine erste Stirnseite (18) und eine in Längsrichtung des Blechpaketsegments (10) beanstandet angeordnete zweite Stirnseite (20) aufweist, und die Ausnehmungen eine Magnettasche (22) zur Aufnahme eines Permanentmagneten (24) ausbilden, wobei der Permanentmagnet (24) 16 ausschließlich über die erste Stirnseite (18) und/oder ausgehend von der ersten Stirnseite (18) in die Magnettasche (22) einführbar ist;

Stoffschlüssige Verbindung der Bleche (16) zu einem Blechpaketsegment (10); Einführen eines Permanentmagneten (24) in die Magnettasche (22);

Anordnung wenigstens zweier Blechpaketsegmente (10) so dass die erste Stirnseite (18) der jeweiligen Blechpaketsegmente (10) einander zugewandt sind; und

Stoffschlüssige Verbindung der Blechpaketsegmente (10).

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete vor der stoffschlüssigen Verbindung und/oder dem Verkleben der einzelnen Bleche zu einem Blechpaketsegment in die vorpaketierten und/oder stanzpaketierten Blechpaketsegmente angeordnet werden, die Blechpaketsegmente hintereinander und/oder nebeneinander derart angeordnet und verklebt werden, dass bei wenigstens zwei Blechpaketsegmenten die ersten Stirnseiten einander zugewandt sind, und, bezogen auf die gesamte Blechpaketsegmentanordnung, bei den jeweiligen distalen Blechpaketsegmenten die jeweilige zweite Seite in axialer Richtung nach außen schaut, und die gesamte Blechpaketsegmentanordnung erhitzt wird, wodurch die Verklebung zwischen den Blechen und den Blechpaketsegmenten aushärtet und die Bleche sowie die Blechpaketsegmente dauerhaft und unlösbar miteinander verbunden werden.

11 . Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Aushärten der stoffschlüssigen Verbindung und/oder Verklebung der Blechpaketsegmente (10) unter Wärmeeintrag erfolgt und unmittelbar nach der Aushärtung der stoffschlüssigen Verbindung und/oder Verklebung, im noch erwärmten Zustand der miteinander verbundenen Blechpaketsegmente (10), die Rotorwelle (30) durch eine Rotorwellenaufnahmeöffnung (32) der Blechpaketsegmente (10) geführt und/oder eingepresst wird und nach den Erkalten der Blechpaketsegmente (10) drehfest auf der Rotorwelle (30) angeordnet ist.

12. Elektrische Maschine mit einem Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9.