WO2022029058A1 - Rotor für eine elektrische maschine und verfahren zur herstellung eines rotors - Google Patents

Rotor für eine elektrische maschine und verfahren zur herstellung eines rotors Download PDF

Info

Publication number
WO2022029058A1
WO2022029058A1 PCT/EP2021/071530 EP2021071530W WO2022029058A1 WO 2022029058 A1 WO2022029058 A1 WO 2022029058A1 EP 2021071530 W EP2021071530 W EP 2021071530W WO 2022029058 A1 WO2022029058 A1 WO 2022029058A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laminated core
rotor
core segment
face
another
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/071530
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Bulatow
Lennart Leopold
Helmut Kamm
Dustin SCHLEMMINGER
Original Assignee
Vitesco Technologies Germany Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vitesco Technologies Germany Gmbh filed Critical Vitesco Technologies Germany Gmbh
Publication of WO2022029058A1 publication Critical patent/WO2022029058A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/16—Centering rotors within the stator; Balancing rotors
    • H02K15/165—Balancing the rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/04—Balancing means

Definitions

  • the invention relates to a rotor for an electrical machine, the rotor having at least one laminated core segment that comprises a plurality of laminated panels arranged one behind the other and bonded to one another. It is provided that the laminated core segment of the rotor is not braced and/or prestressed in the axial direction of the rotor.
  • the rotor is thus designed without a tie rod and/or without a clamping disk.
  • the invention relates to a method for producing the rotor according to the invention.
  • Rotors for electrical machines are known in principle.
  • the known rotors generally have a plurality of ring-shaped laminated core segments.
  • continuous magnet pockets are formed in the longitudinal direction of the laminated core segment, so that the permanent magnets can be inserted and fastened into the magnet pocket from both end faces.
  • the metal sheets are placed loosely on top of each other and bundled.
  • a permanent magnet is glued into the magnet pocket of the stacked laminations.
  • the laminated core segment is then pressed onto a rotor shaft.
  • a rotor shaft is pressed into a rotor shaft receiving opening in the laminated core segment.
  • the individual laminations of the laminated core segment fan out at least partially.
  • the laminated core segments arranged on the rotor shaft are prestressed and/or braced in the axial direction of the rotor via clamping washers and tie rods, which are preferably guided through the laminated core segment or segments. Due to the clamping discs and tie rods, the rotor can have an increased weight. In addition, production can be more complex. Furthermore, the axial installation space of the rotor and/or the costs of the rotor can be increased. It is an object of the invention to specify a rotor for an electrical machine that can be produced inexpensively, has a reduced installation space and can provide increased power for the electrical machine.
  • a rotor for an electric machine of a motor vehicle, the rotor having at least one ring-shaped laminated core segment which is arranged on a rotor shaft in a rotationally fixed manner and which comprises a plurality of laminated cores arranged one behind the other and connected to one another with a material bond, the laminated core segment being free of clamping disks and/or tie rods the rotor shaft is arranged.
  • a rotor for an electric machine of a motor vehicle is provided.
  • the electrical machine is preferably a permanently excited synchronous machine or a magnetic reluctance machine.
  • the motor vehicle is preferably an at least partially electrically driven vehicle, the electric machine being arranged in the drive train of the motor vehicle and being set up to drive the vehicle.
  • the rotor has at least one ring-shaped laminated core segment.
  • the laminated core segment comprises a plurality of individual laminations which are arranged next to one another and/or one behind the other to form the laminated core segment and are bonded to one another. It is conceivable that the laminated core segment preferably has 10, 15, 20 or even more than 20 individual laminations.
  • the laminated core segment sits on a rotor shaft in a torque-proof manner.
  • a rotor shaft receiving opening, into which the rotor shaft is pressed, is preferably formed in the ring-shaped laminated core segment.
  • Non-rotatable means that during operation of the rotor, the laminated core segment in Circumferential direction of the rotor undergoes no relative displacement and / or relative rotation to the rotor shaft.
  • the laminated core segment is not prestressed or braced in the longitudinal direction of the rotor.
  • no thrust washers, clamping washers, end disks and/or other corresponding clamping elements for bracing the laminations and/or laminated core segments arranged on the rotor shaft in the axial direction of the rotor are arranged on the end of the laminated core segment.
  • no tie rod is guided through the laminated core segment in order to prestress it in the axial direction.
  • Prestressing and/or bracing of the laminated core segment in the axial direction of the rotor can be dispensed with since the individual laminates of the laminated core segment are glued to one another. As a result, they do not fan out when the laminated core segment is pressed onto the rotor shaft.
  • the installation space of the rotor can be reduced in its axial direction due to the omission of clamping disks and tie rods.
  • the weight and/or the costs can be reduced since unnecessary parts such as the tie rod and/or the end plates are eliminated.
  • the performance of the rotor can be increased since the installation space of the previous end plates can now be used with laminations or laminated core segments.
  • an adhesive layer is arranged and/or formed on at least one upper side of the metal sheets for the material connection and/or adhesive bonding of the metal sheets to one another.
  • the metal sheets are consequently designed to be flat.
  • the upper side of the sheets is preferably formed parallel to the plane of the sheets.
  • the metal sheets preferably have two upper sides which are spaced apart from one another.
  • the upper sides are arranged and/or formed parallel to one another.
  • the adhesive layer is formed and/or arranged at least partially, preferably over the entire surface, on an upper side. In particular, the adhesive layer can be laminated or sprayed onto the upper side.
  • the adhesive layer allows the metal sheets to be arranged relative to one another in a simple manner and to be connected to one another in a materially bonded manner.
  • the adhesive layer can be activated and cured under the action of heat and/or heat or via an activator. If the adhesive layer is activated by heat input, this is also referred to as "baking”. Accordingly, it can be provided that the adhesive layer is non-adhesive in the initial state. Such an adhesive layer is also referred to as "baking varnish”. In this way, the metal sheets can be positioned and arranged in relation to one another and do not stick directly to one another. Only when heat is added does the adhesive layer become adhesive and finally harden, resulting in the material connection between the sheets.
  • the metal sheets having the adhesive layer or the baked lacquer are first punched and packaged, and then the metal sheets are “baked” with the supply of heat, so that they are firmly bonded to one another.
  • the adhesive layer is activated via an activator.
  • an activator can be sprayed onto the adhesive layer of the metal sheets before the individual metal sheets are preferably punched together. Thanks to the activated adhesive layer, the metal sheets arranged next to one another are firmly bonded to one another.
  • the laminated core segment prefferably has at least a first end face and a second end face which is spaced apart in the axial direction of the laminated core segment.
  • the respective end face thus points in the longitudinal direction of the rotor.
  • the surface of the respective end face is level or flat. However, it can have openings and/or recesses.
  • the laminated core segment has at least one recess for balancing the rotor in the first end face and/or the second end face.
  • material is at least partially removed from the first end face and/or the second end face of the laminated core segment for balancing the rotor.
  • the removal can take place, for example, by a drilling process and/or a milling process.
  • the rotor is thus balanced by a material-removing or material-removing process, which is also known as negative balancing can be called.
  • Direct negative balancing in the laminated core segment is only possible because the individual laminates of the laminated core segment are connected or glued to one another in a materially bonded manner.
  • the individual sheets are fanned out when the drill or milling cutter is pulled out of the hole.
  • this does not happen in the case of metal sheets bonded to form a laminated core segment.
  • the rotor can be balanced in a simple manner in order to increase the running properties of the rotor and its performance.
  • the laminated core segment has at least one magnet pocket, which extends between the first end face and the second end face in the longitudinal direction of the laminated core segment, and a permanent magnet is arranged in the magnet pocket in a force-fitting, form-fitting and/or material-locking manner.
  • a non-positive bracing of the permanent magnets is preferably carried out via tabs protruding into the magnet pocket, which are bent and/or deflected when the permanent magnet is inserted into the magnet pocket in the insertion direction or longitudinal direction of the rotor and exert a spring force on the permanent magnet, preferably in the radial direction of the rotor.
  • the non-positive clamping of the permanent magnets has the advantage that - apart from the formation of the corresponding tabs when punching out the metal sheets - no further work step for fastening the permanent magnets in the magnet pockets after insertion is required, which means that the manufacturing process of the rotor can be accelerated.
  • a form-fitting arrangement of the permanent magnets in the magnet pockets can be achieved by caulking the permanent magnets after they have been inserted into the magnet pocket. During caulking, after the permanent magnet has been inserted into the magnet pocket, at least the sheet metal forming the first end face or the second end face can be deformed, preferably by a graining device in the area of the magnet pocket, so that the permanent magnet is fixed in the magnet pocket.
  • a plurality of sheets are deformed by the graining device in order to to fix permanent magnets in the magnetic pocket.
  • the laminations forming the laminated core segment are caulked in the axial direction of the laminated core segment, as a result of which the laminations are additionally positively connected to one another and the magnet pocket is also deformed in its edge region for fixing the permanent magnet.
  • one caulking point per magnetic pocket can be sufficient to fix the permanent magnet in the magnetic pocket.
  • At least two caulking points are preferably provided in order to fix a permanent magnet in the magnet pocket.
  • the form-fitting connection is a caulking connection.
  • An integral connection of the permanent magnets in the magnet pocket can preferably be an adhesive connection.
  • the adhesive connection can preferably be a non-foaming adhesive.
  • the adhesive connection comprises a foaming and/or expanding adhesive.
  • the adhesive or the adhesive connection for fastening the permanent magnets in the magnet pocket preferably hardens as a result of UV radiation and/or the application of heat.
  • At least one air duct extends through the laminated core segment between the first end face and the second end face.
  • the weight of the rotor can be reduced via the air duct.
  • an air flow can be guided through the laminated core segment via and/or through the air duct in order to cool the laminates of the laminated core segment and/or any permanent magnets arranged in magnetic pockets of the laminated core segment.
  • the air duct can be designed in a straight line.
  • the rectilinear air duct extends directly between the first end face and the second end face through the laminated core segment.
  • the air duct has a slant in the circumferential direction of the rotor.
  • the rotor has only one laminated core segment.
  • a preferred development of the invention is that the rotor has a plurality of laminated core segments that are arranged next to one another on the rotor shaft.
  • the laminated core segments arranged next to one another are not connected to one another in a materially, non-positively or form-fitting manner.
  • the laminated cores arranged next to one another are arranged without any connection to one another.
  • the majority of the laminated core segments are clamped and/or prestressed in the axial direction of the rotor.
  • the individual segments are preferably stacked on top of one another without any gaps or arranged next to one another or adjacent to one another on the rotor shaft.
  • the laminated core segments are arranged without any beveling relative to one another.
  • the laminated core segments are arranged without offset relative to one another in the circumferential direction.
  • a preferred development of the invention lies in the fact that the majority of the laminated core segments are arranged offset to one another in the circumferential direction of the rotor.
  • the laminated core segments are offset from one another in the circumferential direction, so that the magnet pockets of the laminated core segments arranged next to one another are arranged in a staggered manner.
  • the entanglement of the permanent magnets, which are arranged in the magnet pockets can have a linear, a V-shaped, an alternating or a zigzag configuration.
  • the crossed and/or crossed arrangement of the magnet pockets or the permanent magnets arranged therein can positively influence the noise vibration harshness behavior of the rotor and/or the electrical machine.
  • the invention also relates to a method for producing the rotor according to the invention, comprising the steps:
  • the individual metal sheets are connected to one another in a materially bonded manner in order to form the laminated core segment.
  • the cohesive connection can take place via an adhesive connection and/or via a baked lacquer. Due to the integral connection of the laminations, there is no need to strain the laminated core segments arranged on the rotor in the longitudinal direction of the rotor. The costs, the weight and/or the installation space of the rotor can thus be reduced. In addition, the performance of the rotor or of the electric machine can be increased since, for example, the previously unused installation space of end plates can be used by laminated core segments.
  • an adhesive layer is applied at least to an upper side of the metal sheets before the punching process.
  • a sheet metal blank is provided with the adhesive layer on the top.
  • This sheet metal blank provided with the adhesive layer is then punched out so that an annular sheet metal is formed.
  • the formation of the adhesive layer on the upper side of the metal sheet before the punching process has the advantage that a metal sheet is preferably provided in a simple manner that has a full-surface adhesive layer. Such a layer is also referred to as baked lacquer.
  • an adhesive layer is applied at least to an upper side of the metal sheets after the punching process.
  • This has the advantage that the adhesive layer through is not contaminated during the stamping process.
  • the adhesive layer can be concentrated on certain areas of the metal sheet, so that adhesive material can be saved.
  • the adhesive layer it is also conceivable for the adhesive layer to be applied completely to an upper side.
  • the complete application of the adhesive layer can preferably be carried out by spraying or laminating.
  • the adhesive layer is preferably activated via an activator so that it can produce an adhesive bond.
  • the activator is preferably sprayable.
  • the adhesive layer or a backing lacquer is already applied to the one upper side before the stamping process, while the adhesive layer is only applied to the other upper side, which can also be referred to as the underside, for example, after the stamping process.
  • the adhesive layer is subsequently applied, it is preferably sprayed on. The spraying can preferably take place over the entire surface or only in sections. Adhesive material can thus be saved.
  • the metal sheets in the punching step for punching out the ring-shaped metal sheets, at least one closed-edge recess for forming a magnet pocket and/or at least one closed-edge recess for forming an air duct is punched in the sheet.
  • the metal sheets in a manufacturing or stamping process, can be formed in such a way that they have an air duct and a magnet pocket. Thus, the manufacturing cost can be reduced.
  • the adhesive or the adhesive layer between the metal sheets is cured and the metal sheets arranged next to one another are bonded to one another.
  • the longitudinal direction of the ring-shaped metal sheets is aligned perpendicularly to the plane of the metal sheets.
  • the installation space of the laminated core segment can be reduced in the axial direction, since fanned out laminates or air pockets between the laminates can be reduced and/or avoided.
  • a permanent magnet is arranged in the magnet pocket of the bonded laminated core segment in a material-to-material, non-positive and/or form-fitting manner.
  • An advantageous development of the invention is that after the arrangement of the laminated core segment on the rotor shaft, a recess for balancing the rotor is formed at least in the end face of the bonded laminated core segment.
  • an advantageous development of the invention lies in the fact that a plurality of laminated core segments are pressed onto the rotor shaft.
  • the laminated core segments are preferably arranged without any connection to one another.
  • the invention also relates to an electric machine with the rotor according to the invention for use in a drive train of an at least partially electrically driven motor vehicle.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a rotor according to a preferred embodiment of the invention
  • Figure 2 is a longitudinal section through the negative balance rotor according to the preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 3 shows a three-dimensional view of a laminated core segment of the rotor, according to the preferred exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a detailed view of the laminated core segment in the area of a magnet pocket.
  • the electrical machine is preferably a permanently excited synchronous machine.
  • the motor vehicle is preferably an at least partially electrically driven vehicle, the electric machine being arranged in the drive train of the motor vehicle and being set up to drive the vehicle.
  • the rotor 10 has at least one laminated core segment 12 of annular design.
  • the rotor 10 comprises four laminated core segments 12.
  • Each laminated core segment 12 comprises a plurality of individual laminates 14 which are arranged next to one another and/or one behind the other to form a laminated core segment 12 and are bonded to one another.
  • the laminated core segments 12 which are adjacent to one another and/or arranged next to one another are arranged without any connection to one another. In other words, the majority of the laminated core segments 12 are connected to one another neither in a force-fitting manner nor in a form-fitting manner or with a material connection.
  • the laminated core segments 12 are seated on a rotor shaft 16 in a torque-proof manner.
  • a rotor shaft receiving opening 18 into which the rotor shaft 16 is pressed, is formed in the ring-shaped laminated core segments 12 .
  • Rotation test means that during operation of the rotor 10 the laminated core segments 12 do not experience any displacement and/or rotation relative to the rotor shaft 16 in the circumferential direction of the rotor 10 .
  • the laminated core segments 12 are not prestressed in the longitudinal direction of the rotor 10 .
  • no thrust washers, clamping washers and/or end washers are arranged at the end on the respective outer laminated core segment 12 .
  • no tie rod is guided through the laminated core segments 12 in order to prestress them in the axial direction of the rotor 10 . Prestressing of the laminated core segments 12 in the axial direction of the rotor 10 can be dispensed with since the individual laminates 14 of a laminated core segment 12 are glued to one another. As a result, they do not fan out when the laminated core segments 12 are pressed onto the rotor shaft 16 .
  • the installation space of the rotor 10 can be reduced in its axial direction as a result of the omission of the clamping disk and the tie rod.
  • the weight of the rotor 10 can be reduced since unnecessary parts such as the tie rod and the end plates are eliminated.
  • the performance of the rotor 10 or of the electric machine can be increased since the installation space of the previous end disks can now be used with laminations 14 or laminated core segments 12 .
  • a rotor 10 for an electric machine is thus provided, which can have a reduced installation space and can provide increased power.
  • costs can be reduced because end plates and tie rods are no longer required.
  • Each laminated core segment 12 has a first end face 20 and a second end face 22 spaced apart from the first end face 20 in the axial direction of the rotor 10 .
  • a magnet pocket 24 is formed through the laminated core segment 12 and extends between the first end face 20 and the second end face 22 .
  • the magnet pocket 24 is designed to be continuous.
  • a permanent magnet 26 is securely positioned in each magnetic pocket 24 arranged. Arranged in a secure position means that the permanent magnet 26 is arranged in the magnet pocket 24 so that it cannot be lost. In the present exemplary embodiment, the permanent magnet 26 is caulked in the magnet pocket 24 .
  • FIG. 2 shows the rotor 10, the rotor 10 now having six laminated core segments 12 arranged next to one another and/or one behind the other.
  • the individual laminated sheets 14 of a laminated core segment 12 that are glued together are not shown.
  • the laminated core segments 12 are seated on the rotor shaft 16 with a press fit.
  • a recess 28 for balancing the rotor 10 is formed in the first end face 20 and the second end face 22 of the outer laminated core segments 12 , which are directed outwards in the axial direction of the rotor 10 .
  • the recess 28 can be made by a milling process and/or a drilling process. Balancing the rotor 10 by removing material can also be referred to as negative balancing. Negative balancing is only possible because the metal sheets 14 of a laminated core segment 12 are glued together. Otherwise the metal sheets 14 would fan out when the drill or milling cutter was pulled.
  • the laminated core segments 12 arranged one behind the other are arranged offset to one another in the circumferential direction of the rotor 10 .
  • This offset arrangement of the laminated core segments 12 is also referred to as offset.
  • the laminated core segments 12 are offset from one another in the circumferential direction in such a way that the permanent magnets 26 arranged in the magnet pockets 24 have a V-shaped twist in relation to the longitudinal direction of the rotor 10 .
  • the twisted arrangement of the permanent magnets 26 can positively influence the torque ripple and/or the noise-vibration-harshness behavior. In other words, the development of noise and vibration can be reduced.
  • the laminated core segment 12 has a plurality of magnet pockets 24 which are spaced apart from one another in the circumferential direction of the laminated core segment 12 and are arranged therein Permanent magnet 26 on.
  • the permanent magnets 26 are arranged in the magnet pockets 24 in a form-fitting manner.
  • the positive attachment of the permanent magnets 26 is a stamped connection.
  • the magnet pocket 24 or an outer circumference of the magnet pocket 24 is deformed at least in sections after the permanent magnet has been inserted.
  • a punching tool drives onto the first end face 20 and/or the second end face 22 and deforms it in the edge region of the magnet pocket 24. It is provided that each permanent magnet 26 is positively fixed in the magnet pocket 24 by at least two punching points 30.
  • a plurality of air ducts 32 arranged spaced apart from one another in the circumferential direction are arranged in the laminated core segment 12 and extend through the laminated core segment 12 between the first end face 20 and the second end face 22 .
  • the laminated core segment 12 or the permanent magnets 26 arranged therein can be cooled through the air ducts 32, as a result of which the performance of the rotor 10 or the electrical machine can be increased.
  • Fig. 4 shows a detailed view of the laminated core segment 12 in the area of the magnet pockets 24 and the recess for negative balancing of the rotor 10.
  • the deformation of the first end face 20 in the edge area of the magnet pockets 24 can be seen in order to positively fix the permanent magnets 26 in the magnet pocket 24 .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor (10) für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, wobei der Rotor (10) wenigstens ein auf einer Rotorwelle (16) drehfest angeordnetes, ringförmig ausgebildetes Blechpaketsegment (12) aufweist, das eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten und miteinander stoffschlüssig verbundenen Blechen (14) umfasst, wobei das Blechpaketsegment (12) spannscheibenfrei und/oder zugankerfrei auf der Rotorwelle (16) angeordnet 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 wenigstens ein Blechpaketsegment aufweist, dass eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten und miteinander stoffschlüssig verbundenen Blechen umfasst. Dabei ist vorgesehen, dass das Blechpaketsegment des Rotors in axialer Richtung des Rotors nicht verspannt und/oder vorgespannt ist. Der Rotor ist somit zugankerfrei und/oder spannscheibenfrei ausgebildet. 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. Zur Ausbildung der Blechpaketsegmente werden die Bleche lose aufeinandergelegt und paketiert. In die Magnettasche des paketierten Blechlamellenpakets wird ein Permanentmagnet eingeklebt. Im Anschluss wird das Blechpaketsegment auf eine Rotorwelle aufgepresst. Anders ausgedrückt, es wird eine Rotorwelle in eine Rotorwellenaufnahmeöffnung des Blechpaketsegments gepresst. Hierbei fächern sich die einzelnen Bleche des Blechpaketsegments zumindest teilweise auf. Daher werden die auf der Rotorwelle angeordneten Blechpaketsegmente über Spannscheiben und Zuganker, die vorzugsweise durch das Blechpaketsegment oder die Blechpaketsegmente geführt werden, in axialer Richtung des Rotors vorgespannt und/oder verspannt. Bedingt durch die Spannscheiben und Zuganker kann der Rotor ein erhöhtes Gewicht aufweisen. Zudem kann die Herstellung aufwendiger sein. Ferner können der axiale Bauraum des Rotors und/oder die Kosten des Rotors erhöht sein. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Rotor für eine elektrische Maschine anzugeben, der preiswert herstellbar ist, einen reduzierten Bauraum aufweist und eine erhöhte Leistung für die elektrische Maschine bereitstellen kann.
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 eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, wobei der Rotor wenigstens ein auf einer Rotorwelle drehfest angeordnetes, ringförmig ausgebildetes Blechpaketsegment aufweist, das eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten und miteinander stoffschlüssig verbundenen Blechen umfasst, wobei das Blechpaketsegment spannscheibenfrei und/oder zugankerfrei auf der Rotorwelle angeordnet 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 wenigstens ein ringförmig ausgebildetes Blechpaketsegment auf. Das Blechpaketsegment umfasst eine Mehrzahl einzelner Bleche, die zur Ausbildung des Blechpaketsegments nebeneinander und/oder hintereinander angeordnet und miteinander stoffschlüssig verbunden sind. Denkbar ist, dass das Blechpaketsegment vorzugsweise 10, 15, 20 oder sogar mehr als 20 einzelne Bleche aufweist. Das Blechpaketsegment sitzt drehfest auf einer Rotorwelle auf. Vorzugsweise ist in dem ringförmig ausgebildeten Blechpaketsegment eine Rotorwellenaufnahmeöffnung ausgebildet, in die die Rotorwelle eingepresst ist. Drehfest bedeutet, dass im Betrieb des Rotors das Blechpaketsegment in Umfangsrichtung des Rotors keine Relativverschiebung und/oder Relativverdrehung zur Rotorwelle erfährt. Zudem ist das Blechpaketsegment in Längsrichtung des Rotors nicht vorgespannt bzw. verspannt. Somit sind endseitig auf dem Blechpaketsegment keine Druckscheiben, Spannscheiben, Endscheiben und/oder andere entsprechende Spannelemente zur Verspannung der auf der Rotorwelle angeordneten Bleche und/oder Blechpaketsegmente in axialer Richtung des Rotors angeordnet. Ebenso ist kein Zuganker durch das Blechpaketsegment geführt, um dieses in axialer Richtung vorzuspannen. Auf eine Vorspannung und/oder Verspannung des Blechpaketsegments in axialer Richtung des Rotors kann verzichtet werden, da die einzelnen Bleche des Blechpaketsegments miteinander verklebt sind. Somit fächern sich diese beim Aufpressen des Blechpaketsegments auf die Rotorwelle nicht auf. Durch den Wegfall von Spannscheiben und Zuganker kann der Bauraum des Rotors in dessen axialer Richtung reduziert werden. Zudem können das Gewicht und/oder die Kosten reduziert werden, da unnötige Teile wie der Zuganker und/oder die Endscheiben entfallen. Die Leistung des Rotors kann erhöht werden, da der Bauraum der vorherigen Endscheiben nunmehr mit Blechen bzw. Blechpaketsegmenten genutzt werden kann.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass zur stoffschlüssigen Verbindung und/oder Verklebung der Bleche miteinander wenigstens auf einer Oberseite der Bleche eine Klebeschicht angeordnet und/oder ausgebildet ist. Die Bleche sind folglich eben ausgebildet. Die Oberseite der Bleche ist vorzugsweise parallel zur Ebene der Bleche ausgebildet. Vorzugsweise weisen die Bleche zwei zueinander beabstandet ausgebildete Oberseiten auf. Die Oberseiten sind parallel zueinander angeordnet und/oder ausgebildet. Die Klebeschicht ist wenigstens teilweise, vorzugsweise vollflächig auf einer Oberseite ausgebildet und/oder angeordnet. Insbesondere kann die Klebeschicht auf die Oberseite auflaminiert oder aufgesprüht sein. Durch die Klebeschicht können die Bleche in einfacher Art und Weise zueinander angeordnet und miteinander stoffschlüssig verbunden werden. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Klebeschicht unter Wärmeeinwirkung und/oder Hitzeeinwirkung oder über einen Aktivator aktivierbar und aushärtbar ist. Wird die Klebeschicht durch Wärmeeintrag aktiviert, so wird dies auch als „Verbacken“ bezeichnet. Demnach kann vorgesehen sein, dass die Klebeschicht im Ausgangszustand nicht klebend ist. Eine derartige Klebeschicht wird auch als „Backlack“ bezeichnet. Somit können die Bleche zueinander positioniert und angeordnet werden und verkleben nicht direkt miteinander. Erst durch das Hinzufügen von Wärme wird die Klebesicht klebend und härtet letztendlich aus, wodurch die stoffschlüssige Verbindung zwischen den Blechen erfolgt. Somit kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die die Klebeschicht bzw. den Backlack aufweisenden Bleche zunächst stanzpaketiert werden, und im Anschluss die Bleche unter Hitzezufuhr „verbacken“ werden, so dass diese stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Denkbar ist auch, dass die Klebeschicht über einen Aktivator aktiviert wird. Hierzu kann beispielsweise ein Aktivator auf die Klebesicht der Bleche gesprüht werden, bevor die einzelnen Bleche vorzugsweise stanzpaketiert werden. Durch die aktivierte Klebeschicht werden die nebeneinander angeordneten Bleche stoffschlüssig miteinander verbunden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Blechpaketsegment wenigstens eine erste Stirnseite und ein in axialer Richtung des Blechpaketsegments beabstandet ausgebildete zweite Stirnseite aufweist. Die jeweilige Stirnseite zeigt somit in Längsrichtung des Rotors. Die Fläche der jeweiligen Stirnseite ist eben bzw. flach. Sie kann allerdings Durchbrüche und/oder Ausnehmungen aufweisen.
In diesem Zusammenhang liegt eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung darin, dass das Blechpaketsegment in der ersten Stirnseite und/oder der zweiten Stirnseite wenigstens eine Ausnehmung zum Wuchten des Rotors aufweist. Mit anderen Worten wird zum Wuchten des Rotors zumindest teilweise Material aus der ersten Stirnseite und/oder der zweiten Stirnseite des Blechpaketsegments entnommen. Die Entnahme kann beispielsweise durch ein Bohrverfahren und/oder ein Fräsverfahren erfolgen. Die Auswuchtung des Rotors erfolgt somit durch ein matenalabhebenden bzw. materialentnehmendes 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.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass das Blechpaketsegment wenigstens eine Magnettasche aufweist, die sich zwischen der ersten Stirnseite und der zweiten Stirnseite in Längsrichtung des Blechpaketsegments erstreckt, und in der Magnettasche ein Permanentmagnet kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig angeordnet ist. 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 vorzugsweise 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 kann nach dem Einsetzten des Permanentmagneten in die Magnettasche wenigstens das die erste Stirnseite oder die zweite Stirnseite ausbildende Blech vorzugweise durch eine Körnungseinrichtung im Bereich der Magnettasche verformt werden, so dass der Permanentmagnet in der Magnettasche fixiert ist. Ebenso ist denkbar, dass durch die Körnungseinrichtung eine Mehrzahl von Blechen verformt werden, um den Permanentmagneten in der Magnettasche zu fixieren. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die das Blechpaketsegment ausbildenden Bleche in axialer Richtung des Blechpaketsegments durchverstemmt werden, wodurch die Bleche einerseits zusätzlich formschlüssig miteinander verbunden werden und zudem die Magnettasche in dessen Randbereich zur Fixierung des Permanentmagneten verformt werden. Grundsätzlich kann ein Verstemmungspunkt je Magnettasche ausreichen, um den Permanentmagneten in der Magnettasche zu fixieren. Vorzugsweise werden wenigsten zwei Verstemmungspunkte vorgesehen, um einen Permanentmagneten in der Magnettasche zu fixieren. Das Verstemmen erlaubt eine preiswerte, dauerhafte und schnelle Befestigung des Permanentmagneten in der Magnettasche, bei der die thermische Ausdehnung der Bleche keinen bzw. nur einen äußerst geringen Einfluss auf die Fixierung der Permanentmagnete in den Magnettaschen hat. Daher liegt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass die formschlüssige Verbindung eine Stemmverbindung ist. Eine stoffschlüssige Verbindung der Permanentmagneten in der Magnettasche kann vorzugsweise eine Klebeverbindung sein. Die Klebeverbindung kann vorzugsweise ein nichtaufschäumender Klebstoff sein. Denkbar ist jedoch auch, dass die Klebeverbindung einen aufschäumenden und/oder expandierenden Klebstoff umfasst. Vorzugsweise härtet der Kleber bzw. die Klebeverbindung zur Befestigung der Permanentmagnete in der Magnettasche durch UV-Einstrahlung und/oder durch Wärmeeintrag aus.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich zwischen der ersten Stirnseite und der zweiten Stirnseite wenigstens ein Luftkanal durch das Blechpaketsegment erstreckt. Über den Luftkanal kann einerseits das Gewicht des Rotors reduziert werden. Andererseits kann über und/oder durch den Luftkanal ein Luftstrom durch das Blechpaketsegment geführt werden, um die Bleche des Blechpaketsegment und/oder etwaig in Magnettaschen des Blechpaketsegments angeordnete Permanentmagnete zu kühlen. Durch das Kühlen des Rotors kann dessen Leistungsfähigkeit, bzw. die der elektrischen Maschine erhöht werden. Grundsätzlich kann der Luftkanal geradlinig ausgebildet sein. Der geradlinig ausgebildete Luftkanal erstreckt sich auf direktem Weg zwischen der ersten Stirnseite und der zweiten Stirnseite durch das Blechpaketsegment. Denkbar ist jedoch auch, dass der Luftkanal eine Schrägung in Umfangsrichtung des Rotors aufweist.
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass der Rotor nur ein Blechpaketsegment aufweist. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass der Rotor eine Mehrzahl von Blechpaketsegmenten aufweist, die auf der Rotorwelle nebeneinander angeordnet sind. Die nebeneinander angeordneten Blechpaketsegmente sind weder stoffschlüssig noch kraftschlüssig oder formschlüssig miteinander verbunden. Mit anderen Worten sind die nebeneinander angeordneten Blechpakete verbindungsfrei zueinander angeordnet. Ebenso ist nicht vorgesehen, dass Mehrzahl der Blechpaketsegmente in axialer Richtung des Rotors verspannt und/oder vorgespannt sind. Die Einzelsegmente werden vorzugsweise zwischenraumfrei aufeinandergestapelt bzw. auf der Rotorwelle nebeneinander bzw. aneinander angrenzend angeordnet.
Denkbar ist, dass bei einer Mehrzahl von Blechpaketsegmenten, die Blechpaketsegmente schrägungsfrei zueinander angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die Blechpaketsegmente in Umfangsrichtung versatzfrei zueinander angeordnet.
Alternativ dazu liegt eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung darin, die Mehrzahl der Blechpaketsegmente in Umfangsrichtung des Rotors zueinander versetzt angeordnet sind. Mit anderen Worten sind die Blechpaketsegmente in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet, so dass die Magnettaschen der nebeneinander angeordneten Blechpaketsegmente verschränkt angeordnet sind. Bezogen auf die Längsrichtung des Rotors kann die Verschränkung der Permanentmagnete, die in den Magnettaschen angeordnet sind, eine lineare, eine V-förmige, eine alternierende oder eine zickzack-förmige Ausgestaltung aufweisen. Durch die geschränkte und/oder verschränkte Anordnung der Magnettaschen bzw. der darin angeordneten Permanentmagnete kann das Noise Vibration Harshness-Verhalten des Rotors und/oder der elektrischen Maschine positiv beeinflusst werden. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Rotors, umfassend die Schritte:
- Ausstanzen einer Mehrzahl von ringförmig ausgebildeten Blechen;
- Paketierung der Bleche zu einem Blechpaketsegment;
- Stoffschlüssige Verbindung der Bleche miteinander zu einem Blechpaketsegment;
- Aufpressen des ringförmig ausgebildeten Blechpaketsegments auf eine Rotorwelle.
Es ist somit vorteilhaft vorgesehen, dass die einzelnen Bleche zur Ausbildung des Blechpaketsegments miteinander stoffschlüssig verbunden werden. Die stoffschlüssige Verbindung kann über eine Klebeverbindung und/oder über einen Backlack erfolgen. Durch die stoffschlüssige Verbindung der Bleche kann auf eine Verspannen der auf dem Rotor angeordneten Blechpaketsegmente in Längsrichtung des Rotors verzichtet werden. Somit können die Kosten, das Gewicht und/oder der Bauraum des Rotors reduziert werden. Zudem kann die Leistung des Rotors bzw. der elektrischen Maschine erhöht werden, da beispielsweise der zuvor ungenutzte Bauraum von Endscheiben durch Blechpaketsegmente genutzt werden kann.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens auf einer Oberseite der Bleche vor dem Stanzvorgang eine Klebeschicht aufgetragen wird. Dies bedeutet, dass ein Blechrohling mit der Klebeschicht auf der Oberseite versehen wird. Dieser mit der Klebeschicht versehene Blechrohling wird dann ausgestanzt, so dass ein ringförmiges Blech ausgebildet wird. Die Ausbildung der Klebeschicht auf der Oberseite des Blechs vor dem Stanzvorgang hat den Vorteil, dass vorzugsweise ein Blech in einfacher Weise bereitgestellt wird, dass eine vollflächige klebbare Schicht aufweist. Eine derartige Schicht wird auch als Backlack bezeichnet.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens auf einer Oberseite der Bleche nach dem Stanzvorgang eine Klebeschicht aufgetragen wird. Dies hat den Vorteil, dass die Klebeschicht durch den Stanzvorgang nicht verunreinigt wird. Zudem kann die Klebeschicht auf bestimmte Bereiche des Bleches konzentriert werden, so dass Klebematerial eingespart werden kann. Denkbar ist aber auch, dass die Klebeschicht vollständig auf einer Oberseite aufgebracht wird. Das vollständige Aufbringen der Klebeschicht kann vorzugsweise durch Aufsprühen oder Auflaminieren erfolgen. Die Klebeschicht wird vorzugsweise über einen Aktivator aktiviert, damit diese eine Klebeverbindung herstellen kann. Der Aktivator ist vorzugsweise aufsprühbar.
Grundsätzlich ist vorstellbar, dass beide vorstehend beschriebenen Verfahren zum Aufbringen der Klebeschicht gemeinsam Anwendung finden, da die Bleche jeweils zwei Oberseiten aufweisen. Denkbar ist somit, dass auf der einen Oberseite bereits die Klebeschicht bzw. ein Backlack vor dem Stanzvorgang aufgebracht wird, während auf der anderen Oberseite, die beispielsweise auch als Unterseite bezeichnet werden kann, erst nach dem Stanzvorgang die Klebeschicht aufgebracht wird. Beim nachträglichen Aufbringen der Klebeschicht wird diese vorzugsweise aufgesprüht. Das Aufsprühen kann vorzugsweise vollflächig oder nur abschnittsweise erfolgen. Somit kann Klebematerial eingespart werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Ausstanzschritt zum Ausstanzen der ringförmig ausgebildeten Bleche wenigstens eine randgeschlossene Ausnehmung zur Ausbildung einer Magnettasche und/oder wenigstens eine randgeschlossene Ausnehmung zur Ausbildung eines Luftkanals in das Blech gestanzt wird. Somit können in einem Herstellungs- bzw. Stanzvorgang die Bleche derart ausgebildet werden, dass diese einen Luftkanal und einen Magnettasche aufweisen. Somit können die Herstellungskosten reduziert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach der Paketierung der Bleche zu einem Blechpaketsegment und einem Verpressen des Blechpaketsegments in dessen Längsrichtung der Kleber bzw. die Klebeschicht zwischen den Blechen ausgehärtet wird und die nebeneinander angeordneten Bleche miteinander stoffschlüssig verbunden werden. Durch das Verpressen der Bleche in dessen Längsrichtung während des Klebe- und/oder Aushärtungsvorgangs kann eine sichere stoffschlüssige Verbindung der Bleche bereitgestellt werden. Die Längsrichtung der ringförmig ausgebildeten Bleche ist senkrecht zur Ebene der Bleche ausgerichtet. Zudem kann der Bauraum des Blechpaketsegments in axialer Richtung reduziert werden, da aufgefächerte Bleche bzw. Lufteinschlüsse zwischen den Blechen reduziert und/oder vermieden werden können.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in die Magnettasche des verklebten Blechpaketsegments ein Permanentmagnet stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig angeordnet wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass nach der Anordnung des Blechpaketsegments auf der Rotorwelle wenigstens in die Stirnseite des verklebten Blechpaketsegmentes eine Ausnehmung zum Wuchten des Rotors ausgebildet wird.
Abschließend liegt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass eine Mehrzahl von Blechpaketsegmenten auf die Rotorwelle aufgepresst werden. Die Blechpaketsegmente sich vorzugsweise verbindungsfrei zueinander angeordnet.
Die Erfindung betrifft zudem eine elektrische Maschine mit dem erfindungsgemäßen Rotor zur Anwendung in einem Antriebsstrang eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs.
Die vorteilhafte Ausgestaltung des Rotors findet ebenfalls Anwendung auf das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße elektrische Maschine. Dies gilt ebenso umgekehrt.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachfolgenden Ausführungsbeispielen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht einschränkend, sondern vielmehr als beispielhaft zu verstehen. Sie sollen den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung auszuführen. Die Anmelderin behält sich vor, einzelne und/oder mehrere der in den Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale zum Gegenstand von Patentansprüchen zu machen oder solche Merkmale in bestehende Patentansprüche aufzunehmen. Die Ausführungsbeispiele werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
In diesen zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Rotor gemäße einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Rotor mit negativer Wuchtung, gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3 eine dreidimensionale Ansicht eines Blechpaketsegments der Rotors, gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 4 eine Detailansicht des Blechpaketsegment im Bereich einer Magnettasche.
In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch einen Rotor 10 einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs gezeigt. Die elektrische Maschine ist vorzugsweise eine permanenterregte Synchronmaschine. 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 10 weist wenigstens ein ringförmig ausgebildetes Blechpaketsegment 12 auf. Vorliegend umfasst der Rotor 10 vier Blechpaketsegmente 12. Denkbar ist jedoch auch, dass der Rotor 10 weniger als vier oder sogar mehr als vier Blechpaketsegmente 12 aufweist. Jedes Blechpaketsegment 12 umfasst eine Mehrzahl einzelner Bleche 14, die zur Ausbildung eines Blechpaketsegments 12 nebeneinander und/oder hintereinander angeordnet und miteinander verklebt sind. Die aneinander angrenzenden und/oder nebeneinander angeordneten Blechpaketsegmente 12 sind verbindungsfrei zueinander angeordnet. Mit anderen Worten sind die Mehrzahl der Blechpaketsegmente 12 weder kraftschlüssig noch formschlüssig oder stoffschlüssig miteinander verbunden. Die Blechpaketsegmente 12 sitzen drehtest auf einer Rotorwelle 16 auf. Hierzu ist in den ringförmig ausgebildeten Blechpaketsegmenten 12 eine Rotorwellenaufnahmeöffnung 18 ausgebildet, in die die Rotorwelle 16 eingepresst ist. Drehtest bedeutet, dass im Betrieb des Rotors 10 die Blechpaketsegmente 12 in Umfangsrichtung des Rotors 10 keine Relativverschiebung und/oder Relativverdrehung zur Rotorwelle 16 erfahren.
Weiterhin ist ersichtlich, dass die Blechpaketsegmente 12 in Längsrichtung des Rotors 10 nicht vorgespannt sind. Somit sind endseitig auf dem jeweiligen äußeren Blechpaketsegment 12 keine Druckscheiben, Spannscheiben und/oder Endscheiben angeordnet. Ebenso ist kein Zuganker durch die Blechpaketsegmente 12 geführt, um diese in axialer Richtung des Rotors 10 vorzuspannen. Auf eine Vorspannung der Blechpaketsegmente 12 in axialer Richtung des Rotors 10 kann verzichtet werden, da die einzelnen Bleche 14 eines Blechpaketsegments 12 miteinander verklebt sind. Somit fächern sich diese beim Aufpressen der Blechpaketsegmente 12 auf die Rotorwelle 16 nicht auf. Durch den Wegfall von Spannscheibe und Zuganker kann der Bauraum des Rotors 10 in dessen axialer Richtung reduziert werden. Zudem kann das Gewicht des Rotors 10 reduziert werden, da unnötige Teile wie der Zuganker und die Endscheiben entfallen. Die Leistung des Rotors 10 bzw. der elektrischen Maschine kann erhöht werden, da der Bauraum der vorherigen Endscheiben nunmehr mit Blechen 14 bzw. Blechpaketsegmenten 12 genutzt werden kann. Somit wird ein Rotor 10 für eine elektrische Maschine bereitgestellt, einen reduzierten Bauraum aufweisen kann und eine erhöhte Leistung bereitstellen kann. Zudem können die Kosten reduziert werden, da Endscheiben und Zuganker entfallen.
Jedes Blechpaketsegment 12 weist eine erste Stirnseite 20 und eine zur ersten Stirnseite 20 in axialer Richtung des Rotors 10 beabstandet ausgebildete zweite Stirnseite 22 auf. Durch das Blechpaketsegment 12 ist eine Magnettasche 24 ausgebildet, die sich zwischen der ersten Stirnseite 20 und der zweiten Stirnseite 22 erstreckt. Mit anderen Worten ist die Magnettasche 24 durchgehend ausgebildet. In jeder Magnettasche 24 ist ein Permanentmagnet 26 lagesicher angeordnet. Lagesicher angeordnet bedeutet, dass der Permanentmagnet 26 unverlierbar in der Magnettasche 24 angeordnet ist. Im vorliegende Ausführungsbeispiel ist der Permanentmagnet 26 in der Magnettasche 24 verstemmt.
In Fig. 2 ist der Rotor 10 gezeigt, wobei der Rotor 10 nunmehr sechs nebeneinander und/oder hintereinander angeordnete Blechpaketsegmente 12 aufweist. Die einzelnen miteinander verklebten Bleche 14 eines Blechpaketsegments 12 sind nicht dargestellt. Die Blechpaketsegmente 12 sitzen im Presssitz auf der Rotorwelle 16 auf. Weiterhin ist ersichtlich, dass in die erste Stirnseite 20 und die zweite Stirnseite 22 der äußeren Blechpaketsegmente 12, die in axialer Richtung des Rotors 10 nach außen gerichtet sind, eine Ausnehmung 28 zum Wuchten des Rotors 10 ausgebildet ist. Die Ausnehmung 28 kann durch einen Fräsvorgang und/oder ein Bohrvorgang erfolgen. Das Wuchten des Rotors 10 durch eine Materialentnahme kann auch als negatives Wuchten bezeichnet werden. Das negative Wuchten ist nur möglich, da die Bleche 14 eines Blechpaketsegments 12 miteinander verklebt sind. Anderenfalls würden die Bleche 14 beim Ziehen des Bohrers oder Fräsers aufgefächert.
Die hintereinander angeordneten Blechpaketsegmente 12 sind in Umfangsrichtung des Rotors 10 zueinander versetzt angeordnet. Diese versetzte Anordnung der Blechpaketsegmente 12 wird auch als Schränkung bezeichnet. Vorliegend sind die Blechpaketsegmente 12 derart zueinander in Umfangsrichtung versetzt angeordnet, dass bezogen auf die Längsrichtung des Rotors 10 die in den Magnettaschen 24 angeordneten Permanentmagnete 26 eine V-förmige Schränkung aufweisen. Durch die verschränkte Anordnung der Permanentmagnete 26 kann das Drehmomentripple und/oder das Noise-Vibration- Harshness-Verhalten positiv beeinflusst werden. Mit anderen Worten kann die Geräuschs- und Vibrationsentwicklung reduziert werden.
Fig. 3 zeigt eine Ansicht eines Blechpaketsegments 12. Das Blechpaketsegment 12 weist eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung des Blechpaketsegments 12 zueinander beabstandete Magnettaschen 24 mit darin angeordneten Permanentmagneten 26 auf. Die Permanentmagnete 26 sind formschlüssig in den Magnettaschen 24 angeordnet. Die formschlüssige Befestigung der Permanentmagnete 26 ist eine Stanzverbindung. Dabei wird die Magnettasche 24 bzw. ein äußerer Umfang der Magnettasche 24 nach dem Einsetzen des Permanentmagneten zumindest abschnittsweise deformiert. Hierzu fährt ein Stanzwerkzeug auf die erste Stirnseite 20 und/oder die zweite Stirnseite 22 und auf und deformiert diese im Randbereich der Magnettasche 24. Dabei ist vorgesehen, dass jeder Permanentmagnet 26 durch wenigstens zwei Stanzpunkte 30 formschlüssig in der Magnettasche 24 lagesicher fixiert wird.
Weiterhin sind im Blechpaketsegment 12 eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung zueinander beabstandet angeordneter Luftkanäle 32 angeordnet, die sich durch das Blechpaketsegment 12 zwischen der ersten Stirnseite 20 und der zweiten Stirnseite 22 erstrecken. Durch die Luftkanäle 32 kann das Blechpaketsegment 12 bzw. die darin angeordneten Permanentmagnete 26 gekühlt werden, wodurch die Leistungsfähigkeit des Rotors 10 bzw. der elektrischen Maschine erhöht werden kann.
Fig. 4 zeigt eine Detailansicht des Blechpaketsegments 12 im Bereich der Magnettaschen 24 und der Ausnehmung zum negativen Wuchten des Rotors 10. Insbesondere ist die Deformation der ersten Stirnseite 20 im Randbereich der Magnettaschen 24 ersichtlich, um die Permanentmagnete 26 in der Magnettasche 24 formschlüssig zu fixieren.

Claims

Patentansprüche
1 . Rotor (10) für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, wobei der Rotor (10) wenigstens ein auf einer Rotorwelle (16) drehfest angeordnetes, ringförmig ausgebildetes Blechpaketsegment (12) aufweist, das eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten und miteinander stoffschlüssig verbundenen Blechen (14) umfasst, wobei das Blechpaketsegment (12) spannscheibenfrei und/oder zugankerfrei auf der Rotorwelle (16) angeordnet ist.
2. Rotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur stoffschlüssigen Verbindung der Bleche (14) miteinander wenigstens auf einer Oberseite der Bleche (14) eine Klebeschicht angeordnet ist.
3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeschicht unter Hitzeeinwirkung oder über einen Aktivator aktivierbar und aushärtbar ist.
4. Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechpaketsegment (12) wenigstens eine erste Stirnseite (20) und ein in axialer Richtung des Blechpaketsegments (12) beabstandet ausgebildete zweite Stirnseite (20) aufweist.
5. Rotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechpaketsegment (12) in der ersten Stirnseite (20) und/oder der zweiten Stirnseite (22) wenigstens eine Ausnehmung (28) zum Wuchten des Rotors (10) aufweist.
6. Rotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechpaketsegment (12) wenigstens eine Magnettasche (24) aufweist, die sich zwischen der ersten Stirnseite (20) und der zweiten Stirnseite (22) in Längsrichtung des Blechpaketsegments (12) erstreckt, und in der Magnettasche (24) ein Permanentmagnet (26) kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig angeordnet ist.
7. Rotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung eine Stemmverbindung ist.
8. Rotor nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der ersten Stirnseite (20) und der zweiten Stirnseite (22) wenigstens ein Luftkanal (32) durch das Blechpaketsegment (12) erstreckt.
9. Rotor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (10) eine Mehrzahl von Blechpaketsegmenten (12) aufweist, die auf der Rotorwelle (16) nebeneinander angeordnet sind.
10. Rotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Blechpaketsegmente (12) schrägungsfrei zueinander angeordnet ist.
11 . Rotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Blechpaketsegmente (12) in Umfangsrichtung des Rotors (10) zueinander versetzt angeordnet sind.
12. Verfahren zur Herstellung eines Rotors (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
- Ausstanzen einer Mehrzahl von ringförmig ausgebildeten Blechen (14);
- Paketierung der Bleche (14) zu einem Blechpaketsegment (12);
- Stoffschlüssige Verbindung der Bleche (14) miteinander zu einem Blechpaketsegment (12);
- Aufpressen des ringförmig ausgebildeten Blechpaketsegments (12) auf eine Rotorwelle (16).
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens auf einer Oberseite der Bleche (14) vor dem Stanzvorgang eine Klebeschicht aufgetragen wird. 17
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens auf einer Oberseite (14) der Bleche nach dem Stanzvorgang eine Klebeschicht aufgetragen wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Paketierung der Bleche (14) zu einem Blechpaketsegment (12) und einem Verpressen des Blechpaketsegments (12) in dessen Längsrichtung der Kleber und/oder die Klebeschicht zwischen den Blechen (14) ausgehärtet wird und die nebeneinander angeordneten Bleche (14) miteinander stoffschlüssig verbunden werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Ausstanzschritt zum Ausstanzen der ringförmig ausgebildeten Bleche (14) wenigstens eine randgeschlossene Ausnehmung zur Ausbildung einer Magnettasche (24) und/oder wenigstens eine randgeschlossene Ausnehmung zur Ausbildung eines Luftkanals (32) in das Blech (14) gestanzt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in die Magnettasche (24) des verklebten Blechpaketsegments (12) ein Permanentmagnet (26) stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig angeordnet wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Anordnung des Blechpaketsegments (12) auf der Rotorwelle (16) wenigstens in die ersten Stirnseite (20) und/oder die zweiten Stirnseite (22) des verklebten Blechpaketsegments (12) eine Ausnehmung (28) zum Wuchten des Rotors (10) ausgebildet wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei eine Mehrzahl von Blechpaketsegmenten zueinander verbindungsfrei auf die Rotorwelle aufgepresst werden.
20. Elektrische Maschine mit einem Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
PCT/EP2021/071530 2020-08-06 2021-08-02 Rotor für eine elektrische maschine und verfahren zur herstellung eines rotors WO2022029058A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020209933.2A DE102020209933A1 (de) 2020-08-06 2020-08-06 Rotor für eine elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung eines Rotors
DE102020209933.2 2020-08-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022029058A1 true WO2022029058A1 (de) 2022-02-10

Family

ID=77300910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/071530 WO2022029058A1 (de) 2020-08-06 2021-08-02 Rotor für eine elektrische maschine und verfahren zur herstellung eines rotors

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102020209933A1 (de)
WO (1) WO2022029058A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023187272A1 (fr) 2022-03-29 2023-10-05 Nidec Psa Emotors Rotor de machine électrique tournante

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0817355A2 (de) * 1996-07-03 1998-01-07 Siemens Aktiengesellschaft Selbsttragendes, mit Permanentmagneten bestücktes Läuferblechpaket
DE102013105851A1 (de) * 2012-06-13 2013-12-19 Denso Corporation Rotor für eine drehende elektrische Maschine
WO2014032868A2 (de) * 2012-08-31 2014-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Rotor einer elektrischen maschine und elektrische maschine
DE102016124632A1 (de) * 2016-12-16 2018-06-21 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Elektromotor
DE102018203871A1 (de) * 2018-03-14 2019-09-19 Robert Bosch Gmbh Rotor einer elektrischen Maschine
EP3672028A1 (de) * 2018-12-17 2020-06-24 Valeo Siemens eAutomotive Germany GmbH Rotorblech, rotor und elektrische maschine sowie verfahren zur herstellung eines rotors
DE202019005408U1 (de) * 2019-09-11 2020-07-10 Vitesco Technologies Germany Gmbh Rotor für eine elektrische Maschine

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04344153A (ja) 1991-05-20 1992-11-30 Fuji Electric Co Ltd 回転電機の回転子鉄心
JP2007037202A (ja) 2003-10-31 2007-02-08 Neomax Co Ltd 永久磁石埋め込み型モータ用回転子、その組立方法および組立装置
JP5956277B2 (ja) 2012-08-07 2016-07-27 山洋電気株式会社 永久磁石式モータ、および永久磁石式モータの製造方法
DE102013019318A1 (de) 2013-11-20 2015-05-21 Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Verfahren zur Herstellung eines Rotors
DE102017200186A1 (de) 2017-01-09 2018-07-12 Siemens Aktiengesellschaft Rotorblech für einen permanenterregten Elektromotor und Rotor
DE102017218408A1 (de) 2017-10-13 2019-04-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Elektrische Maschine mit einem Lamellenpaket zur Fixierung eines Magneten sowie ein Lamellenpaket zur Verwendung bei einer solchen Maschine
DE102017010383A1 (de) 2017-11-09 2018-05-30 Daimler Ag Rotationsmotor mit einem Rotorelement und mit einem Statorelement

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0817355A2 (de) * 1996-07-03 1998-01-07 Siemens Aktiengesellschaft Selbsttragendes, mit Permanentmagneten bestücktes Läuferblechpaket
DE102013105851A1 (de) * 2012-06-13 2013-12-19 Denso Corporation Rotor für eine drehende elektrische Maschine
WO2014032868A2 (de) * 2012-08-31 2014-03-06 Siemens Aktiengesellschaft Rotor einer elektrischen maschine und elektrische maschine
DE102016124632A1 (de) * 2016-12-16 2018-06-21 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Elektromotor
DE102018203871A1 (de) * 2018-03-14 2019-09-19 Robert Bosch Gmbh Rotor einer elektrischen Maschine
EP3672028A1 (de) * 2018-12-17 2020-06-24 Valeo Siemens eAutomotive Germany GmbH Rotorblech, rotor und elektrische maschine sowie verfahren zur herstellung eines rotors
DE202019005408U1 (de) * 2019-09-11 2020-07-10 Vitesco Technologies Germany Gmbh Rotor für eine elektrische Maschine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023187272A1 (fr) 2022-03-29 2023-10-05 Nidec Psa Emotors Rotor de machine électrique tournante
FR3134256A1 (fr) 2022-03-29 2023-10-06 Nidec Psa Emotors Rotor de machine électrique tournante

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020209933A1 (de) 2022-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1756928B1 (de) Synchronmotor
WO2020120444A1 (de) Verfahren zum herstellen einer blechpaketeinheit für eine elektrische maschine, insbesondere eines kraftfahrzeugs
WO2022029053A1 (de) Rotor für eine elektrische maschine und verfahren zur herstellung eines rotors
EP2100358A1 (de) Permanentmagnetrotor mit aufbiegungen zum fixieren der permanentmagnete des rotorpaketes
DE102007063307A1 (de) Montageverfahren zum Einpassen eines Permanentmagneten in ein Halteelement
DE102010041599A1 (de) Gewuchteter Rotor für eine Rotationsmaschine und Verfahren zum Auswuchten eines Rotors
DE102008018724A1 (de) Sekundärteil für eine permanentmagneterregte Synchronmaschine
WO2011067129A2 (de) Elektrische maschine
DE102011052131A1 (de) Reluktanzmotor und verfahren zu dessen montage
DE102012022084A1 (de) Rotoranordnung für eine elektrische Maschine, elektrische Maschine und Verfahren zum Herstellen der Rotoranordnung
WO2013053537A2 (de) Rotor oder stator mit in radialer richtung montiertem dauermagneten
EP3729606A1 (de) Rotor- oder statoranordnung mit permanentmagneten
DE102018204436A1 (de) Verfahren zur Montage von Lamellen- oder Blechpaketen auf einer Hohlwelle sowie ein auf diese Weise hergestellter Rotor für eine elektrische Maschine
WO2017174516A1 (de) Stator für einen elektromotor sowie verfahren zu dessen herstellung
DE102020103868A1 (de) Rotor und Verfahren zur Herstellung eines Rotors
DE102018112195A1 (de) Paketierung und Verschränkung von Rotorblechen für eine Elektromaschine, Elektromaschine und Verfahren zum Herstellen eines Rotors
WO2022029058A1 (de) Rotor für eine elektrische maschine und verfahren zur herstellung eines rotors
WO2020016320A2 (de) Rotor für einen elektromotor, verfahren zur herstellung eines rotors, sowie elektromotor
DE102018218322A1 (de) Verfahren und Werkzeug zur Herstellung eines Rotors für eine elektrische Maschine
DE10236609A1 (de) Synchronmaschine und Verfahren zur Montage der Synchronmaschine
DE102019122507A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektrische Maschine sowie entsprechender Rotor und entsprechende elektrische Maschine
WO2023067172A1 (de) Verfahren zur herstellung mindestens eines flüssigkeitskanals in einem blechpaket und blechpaket mit diesem flüssigkeitskanal
DE102010062393B4 (de) Rotorelement für eine Elektromaschine, Elektromaschine sowie Verfahren zum Fertigen eines Rotorelements
DE102021002130A1 (de) Verfahren zum Montieren eines Rotors einer elektrischen Maschine mittels verdrehter Blechlagen, sowie ein entsprechender Rotor
EP3352337A1 (de) Rotor einer permanenterregten, rotierenden elektrischen maschine und verfahren zur herstellung eines derartigen rotors

Legal Events

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

Ref document number: 21752687

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21752687

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1