WO2022229339A1 - Bauteil für eine elektrische maschine mit einem zylinderförmigen blechpaketstapel - Google Patents

Bauteil für eine elektrische maschine mit einem zylinderförmigen blechpaketstapel Download PDF

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WO2022229339A1
WO2022229339A1 PCT/EP2022/061376 EP2022061376W WO2022229339A1 WO 2022229339 A1 WO2022229339 A1 WO 2022229339A1 EP 2022061376 W EP2022061376 W EP 2022061376W WO 2022229339 A1 WO2022229339 A1 WO 2022229339A1
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WO
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component
holes
laminated
laminated cores
laminated core
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PCT/EP2022/061376
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kay Lemmert
Stephan Hellmuth
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Valeo eAutomotive Germany GmbH
Original Assignee
Valeo eAutomotive Germany GmbH
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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

Definitions

  • the invention relates to a component for an electrical machine, with a plurality of cylindrical laminated cores which form a cylindrical laminated core stack and each have a plurality of through holes arranged along their circumference, and a plurality of rod-shaped connecting elements which run through the through holes and connect the laminated cores to one another.
  • Electric machines of this type are increasingly being used in electrically powered vehicles and hybrid vehicles, primarily as electric motors for driving a wheel or an axle of such a vehicle.
  • the electric motor can be designed, among other things, as a synchronous motor or an asynchronous motor.
  • the electric motor is usually mechanically coupled to a gear for speed adjustment.
  • the electric motor is usually electrically connected to an inverter, which generates an AC voltage for the operation of the electric motor, for example a polyphase AC voltage, from a DC voltage supplied by a battery.
  • the electrical machine it is also possible to operate the electrical machine as a generator for recuperating kinetic energy from the vehicle, with the kinetic energy first being converted into electrical energy and then into chemical energy from the battery.
  • the component mentioned above can be used, for example, as a rotor core of a rotor of the electric machine.
  • the rotor typically has a rotor shaft enclosed by the rotor core.
  • the rotor in the Have rotor core arranged permanent magnets or fixed to the rotor core winding with an electrical conductor. It is particularly important that the stacks of laminations connected to one another are securely held together, in particular not drifting apart, even at high speeds of the rotor, which cause corresponding centrifugal forces.
  • the component can also be part of a stator of an electrical machine, for example forming a stator core in which, for example, permanent magnets are arranged or on which a winding of an electrical conductor is attached.
  • Each of the stacks of laminations can be composed of a plurality of circular electrical laminations which are firmly connected to one another, for example by welding.
  • the electrical sheets can each have a central hole and are preferably designed as identical parts, ie have the same shape.
  • a (virtual) axial axis which corresponds to the axis of the cylinder formed by the laminated core, runs through each of the laminated cores.
  • the axial axes of the laminated cores run along a (virtual) axial axis of the cylindrical laminated core stack formed by the laminated cores.
  • a measure for reducing the torque ripple is a slight rotation of one or more laminated cores of a rotor or a stator of the electrical machine in the circumferential direction, in each case relative to an adjacent laminated core.
  • the twisting gives rise to the problem that the laminated cores provided with the through-holes can no longer be easily connected to the rod-shaped connecting elements, since the through-holes are no longer aligned with one another.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a component for an electrical machine with a plurality of cylindrical laminated cores which can also be connected to one another with rod-shaped connecting elements when the laminated cores are twisted relative to one another in the circumferential direction.
  • a component for an electrical machine of the type mentioned at the outset is provided according to the invention in that the through-holes in one of the stacks of laminations are in the form of oblong holes, with the stack of laminations being rotated by a specified angle in the circumferential direction relative to an adjacent one of the stacks of laminations.
  • the elongated holes make it possible to insert rod-shaped connecting elements through the stack of laminated cores despite the twisting. This is due to the fact that corresponding through-holes in the laminated core form a continuous through-hole channel even in the twisted stacked state, which runs through the entire laminated core and can accommodate one of the connecting elements. In particular, the cross section of the through hole channel along its longitudinal axis is large enough to accommodate the connecting element.
  • the component according to the invention can be produced by stacking the stacks of laminations, one or more of the stacks of laminations being rotated about their respective axial axis relative to the other stacks of laminations, and connecting the stacks of laminations to one another with the connecting elements.
  • the twist allows for a decreased Torque ripple or reduced cogging of the electrical machine in which the component is used.
  • the laminated cores are designed as identical parts, ie have the same shape.
  • Each of the laminated cores thus has oblong holes and only a single type of laminated core has to be produced, stored and assembled, so that costs can be saved.
  • the elongated holes of the twisted laminated core are preferably arranged on a central circular path, so that the elongated holes have the same distance from the center or the axial axis of the laminated core.
  • the elongated holes can be distributed over a number of central circular paths, so that at least one of the elongated holes is arranged on each of the circular paths.
  • the elongated holes can be distributed over two central circular paths, for example.
  • each elongated hole preferably corresponds to the circumferential direction.
  • the laminated core can be mounted twisted in the circumferential direction of the laminated core.
  • the longitudinal sides of one of the elongated holes or all of the elongated holes are straight or rounded in the radial direction.
  • the opposite longer sides of a slot are referred to as the long sides of a slot.
  • the radial direction is outward from the axial axis of the laminated core, perpendicular to the axial axis.
  • the narrow sides of one or each of the slots can be straight, semi-circular or designed as a segment of a circle.
  • the shorter sides of a slot that connect its long sides are referred to as narrow sides.
  • a development of the invention provides that one of the connecting elements has one end or two ends, each of which is screwed to a nut.
  • the connecting element can thus be fastened to the laminated core stack.
  • all connecting elements of the component according to the invention can have one such end or two such ends. If only one end of one of the fasteners is screwed with a nut, there may be a screw head at the opposite end.
  • one of the rod-shaped connecting elements is embedded in resin within the lamination stack.
  • the through-hole is cast with liquid resin, which then hardens and fills the through-hole.
  • the length of the connecting element it is possible for the length of the connecting element to correspond to the axial length of the stack of laminated cores, with the ends of the connecting element not protruding axially beyond the stack of laminated cores.
  • all connecting elements of the component according to the invention can be embedded in resin within the laminated core stack.
  • resin instead of resin, another suitable material can be used, for example an adhesive.
  • an end plate to be arranged on one end face or on both end faces of the stack of laminated cores, which serves to hold the stack of laminated cores together.
  • the end plate can essentially have the same diameter as the individual cylindrical laminated cores.
  • the end plate can consist of, among other things, an aluminum alloy or a steel alloy.
  • the component according to the invention can belong to the rotor or to the stator of an electrical machine.
  • the component can form a rotor core in which recesses for inserting magnets can be provided.
  • the component can form a stator core, which can be provided with coil windings.
  • the above object is also achieved with an electric machine, to which a component according to the invention belongs.
  • the component can be, inter alia, part of a rotor of the machine, for example as a rotor core of the rotor.
  • the component may belong to the stator of the machine, for example as the stator core of the stator.
  • the object is achieved with a drive train for a vehicle that has such an electric machine.
  • the drive train can have a gearbox coupled to the machine and/or an inverter connected to the machine, with which a polyphase AC voltage required to operate the machine can be provided.
  • the object is also achieved with a vehicle that has such a drive train.
  • the electric machine of the powertrain can drive a wheel or an axle of the vehicle.
  • the vehicle is, for example, a road vehicle, a watercraft or an aircraft.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a rotor with a component according to a first embodiment of the invention
  • Fig. 2 is an axial view of the rotor
  • Figure 3 is a view of the rotor in the opposite axial direction
  • Figure 4 is a side view of the rotor; 5 shows a laminated core of the component in an axial view;
  • FIG. 6 shows a vehicle with an electric machine that has the rotor
  • FIG. 7 shows a perspective view of a component according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 8 shows an axial view of a laminated core of the component shown in FIG. 7 .
  • FIG. 1 to 4 show a rotor 1 of an electrical machine.
  • the rotor is with a component 2 according to a first embodiment of the invention, which serves as a rotor core of the rotor 1.
  • the component 2 includes, among other things, five cylindrical stacks of laminations 3, which are designed as identical parts and each consist of a plurality of identical stacked laminations.
  • the cores 3 form a cylindrical core stack which is mounted on a rotor shaft 21 and serves as the rotor core.
  • the component 2 can also have a different number of laminated cores, for example four or six laminated cores.
  • the laminated core 3 has eight through-holes 4 distributed along its circumference, which are designed as oblong holes.
  • a circular through-hole 5 is located between adjacent through-holes 4.
  • the laminated core 3 comprises slots 20 which are arranged radially (ie in the radial direction) outside of the through-holes 4, 5 and serve to accommodate permanent magnets.
  • the through holes 4 each extend in the circumferential direction of the laminated core 3, ie along its circumference.
  • the through holes 4 together define a circular path (not shown) on which they are arranged in a uniformly distributed manner.
  • the longitudinal sides of the through holes 4 each run straight.
  • the narrow sides of the through-holes 4 are rounded and designed in an approximately semicircular manner.
  • FIGS. 1 and 4 show that each of the cylindrical laminated cores 3 is rotated by a defined angle in the circumferential direction relative to an adjacent laminated core 3 .
  • the angular positions of the laminated cores 3 can be seen from the edges 6 of the laminated cores 3 running in the axial direction.
  • the relative rotation of the adjacent stacks of laminations 3 is 2.5°, but can also assume a different value, for example a value between 2° and 5 ° .
  • the twisting of the laminated cores 3 is symmetrical, so that their edges 6 form a V-shape.
  • the laminated cores can also be twisted asymmetrically.
  • the edges 6 can run along a straight line.
  • the component 2 has an end plate 7 on each of its two axial sides, which is made of an aluminum alloy and has the same diameter as the laminated cores 3 .
  • the end plate 7 can be angled in the axial direction and surround the outer cylindrical laminated core 3 (ie the first and the fifth laminated core 3).
  • the laminated cores 3 are offset from one another in the circumferential direction, there are a total of eight through-hole channels in the axial direction, each of which runs through the entire laminated core.
  • a rod-shaped connecting element 8 is accommodated in each of the through-hole channels, which protrudes from the laminated core stack in both axial directions.
  • the connecting elements 8 each have an external thread at their ends, which protrudes through one of the end plates and is screwed to a nut 9 .
  • the through-holes 4 can be cast with a resin, which fills in the free spaces between the connecting elements 8 and the laminated core.
  • the rotor 1 forms an electric machine 10 together with a stator, a housing and other components.
  • FIG. 7 is a perspective view of a component 15 according to a second embodiment of the invention.
  • the component 15 serves as a stator core 14 of a stator of an electrical machine.
  • the component 15 can be accommodated in a cylindrical housing of the machine.
  • the component 15 has four at least approximately cylindrical laminated cores 16 which form a cylindrical laminated core stack. As an alternative to this, the component 15 can also have a different number of laminated cores, for example five or six laminated cores.
  • the component 15 includes several rod-shaped connecting elements, which are not shown for reasons of clarity.
  • the fasteners pass through the core stack and hold it together.
  • FIG. 8 shows one of the laminated cores 16 of the component 15 in an axial view.
  • the laminated core 16 is composed of several identical ring-shaped, stacked and mutually insulated metal sheets. Furthermore, the laminated core 16 has axially extending projections 17 which each extend into the interior of the laminated core 16 counter to the radial direction. A slot 18 is arranged in each case between adjacent ones of the projections, the slots 18 being provided for receiving stator windings (not shown). Furthermore, the laminated core 16 has eight through-holes 19 arranged uniformly along its outer circumference, which receive the connecting elements and are designed as oblong holes. The longitudinal direction of each of the through holes 19 corresponds to the circumferential direction.
  • the connecting elements can be designed like the connecting elements 8 of the first embodiment of the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Ein Bauteil (1) für eine elektrische Maschine besitzt mehrere zylinderförmige Blechpaketen (3), die einen zylinderförmigen Blechpaketstapel bilden und jeweils mehrere entlang ihres Umfangs angeordnete Durchgangslöcher (4) aufweisen, und mehrere stabförmige Verbindungselemente (8), welche durch die Durchgangslöcher (4) verlaufen und die Blechpakete (3) miteinander verbinden. Die Durchgangslöcher (4) eines der Blechpakete (3) sind als Langlöcher ausgebildet, wobei das Blechpaket (3) gegenüber einem benachbarten der Blechpakete (3) in Umfangsrichtung um einen festgelegten Winkel verdreht ist.

Description

Bauteil für eine elektrische Maschine mit einem zylinderförmigen BlechpaketStapel
Die Erfindung betrifft ein Bauteil für eine elektrische Maschine, mit mehreren zylinderförmigen Blechpaketen, die einen zylinderförmigen BlechpaketStapel bilden und jeweils mehrere entlang ihres Umfangs angeordnete Durchgangslöcher aufweisen, sowie mehreren stabförmigen Verbindungselementen, welche durch die Durchgangslöcher verlaufen und die Blechpakete miteinander verbinden.
Elektrische Maschinen dieser Art werden in zunehmendem Maße in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen und Hybridfahrzeugen verwendet, überwiegend als Elektromotoren für den Antrieb eines Rads oder einer Achse eines solchen Fahrzeugs. Der Elektromotor kann unter anderem als Synchronmotor oder Asynchronmotor ausgebildet sein.
Der Elektromotor ist zumeist mechanisch mit einem Getriebe zur Drehzahlanpassung gekoppelt. Daneben ist der Elektromotor in der Regel elektrisch mit einem Wechselrichter verbunden, der aus einer von einer Batterie gelieferten Gleichspannung eine Wechselspannung für den Betrieb des Elektromotors erzeugt, beispielsweise eine mehrphasige Wechselspannung.
Es ist auch möglich, die elektrische Maschine als Generator zur Rekuperation von Bewegungsenergie des Fahrzeugs zu betreiben, wobei die Bewegungsenergie zunächst in elektrische Energie und dann in chemische Energie der Batterie umgewandelt wird.
Das oben genannte Bauteil kann zum Beispiel als Rotorkern eines Rotors der elektrischen Maschine verwendet werden. Der Rotor verfügt normalerweise über eine von dem Rotorkern umschlossene Rotorwelle. Zusätzlich kann der Rotor in dem Rotorkern angeordnete Permanentmagneten oder eine an dem Rotorkern befestigte Wicklung mit einem elektrischen Leiter aufweisen. Es ist besonders wichtig, dass die miteinander verbundenen Blechpakete auch bei hohen Drehzahlen des Rotors, die entsprechende Fliehkräfte verursachen, sicher Zusammenhalten, insbesondere nicht auseinanderdriften.
Alternativ zu dem Rotor kann das Bauteil auch Bestandteil eines Stators einer elektrischen Maschine sein, beispielsweise einen Statorkern de Stators bilden, in dem zum Beispiel Permanentmagneten angeordnet sind oder auf dem eine Wicklung eines elektrischen Leiters befestigt ist.
Jedes der Blechpakete kann aus mehreren kreisförmigen Elektroblechen zusammengesetzt sein, die fest miteinander verbunden sind, zum Beispiel durch Verschweißen. Die Elektrobleche können jeweils ein zentrales Loch aufweisen und sind bevorzugt als Gleichteile ausgebildet, verfügen also über dieselbe Gestalt.
Ferner verläuft durch jedes der Blechpakete eine (virtuelle) Axialachse, welche der Achse des von dem Blechpaket gebildeten Zylinders entspricht. Die Axialachsen der Blechpakete verlaufen entlang einer (virtuellen) Axialachse des zylinderförmigen BlechpaketStapels, der von den Blechpaketen gebildet wird.
Bei einer elektrischen Maschine kann in unerwünschter Weise der Effekt des Nutrastens beziehungsweise der Drehmomentwelligkeit auftreten. Durch verschiedene konstruktive Maßnahmen wird versucht, den Effekt abzuschwächen oder zu vermeiden. Eine Maßnahme zur Verringerung der Drehmomentwelligkeit ist eine leichte Verdrehung eines oder mehrerer Blechpakete eines Rotors oder eines Stators der elektrischen Maschine in Umfangsrichtung, jeweils gegenüber einem benachbarten Blechpaket. Allerdings ergibt sich durch die Verdrehung das Problem, dass die mit den Durchgangslöchern versehenen Blechpakete nicht mehr ohne Weiteres mit den stabförmigen Verbindungselementen verbunden werden können, da die Durchgangslöcher nicht mehr miteinander fluchten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil für eine elektrische Maschine mit mehreren zylinderförmigen Blechpaketen anzugeben, die auch dann mit stabförmigen Verbindungselementen miteinander verbunden werden können, wenn die Blechpakete zueinander in Umfangsrichtung verdreht sind.
Zur Lösung der Aufgabe ist bei einem Bauteil für eine elektrische Maschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Durchgangslöcher eines der Blechpakete als Langlöcher ausgebildet sind, wobei das Blechpaket gegenüber einem benachbarten der Blechpakete in Umfangsrichtung um einen festgelegten Winkel verdreht ist.
Die Langlöcher ermöglichen es, trotz der Verdrehung stabförmige Verbindungselemente durch den BlechpaketStapel zu stecken. Das liegt daran, dass korrespondierende Durchgangslöcher der Blechpakete auch in dem verdreht gestapelten Zustand einen durchgängigen Durchgangslochkanal bilden, der durch das gesamte Blechpaket verläuft und eines der Verbindungselemente aufnehmen kann. Insbesondere ist der Querschnitt des Durchgangslochkanals entlang seiner Längsachse groß genug zur Aufnahme des Verbindungselementes.
Das Bauteil gemäß der Erfindung lässt sich hersteilen, indem die Blechpakete aufeinander gestapelt werden, wobei eines oder mehrere der Blechpakete gegenüber den übrigen Blechpaketen um ihre jeweilige Axialachse verdreht werden, und die Blechpakete mit den Verbindungselementen miteinander verbunden werden. Die Verdrehung ermöglicht eine verminderte Drehmomentwelligkeit beziehungsweise ein vermindertes Nutrasten der elektrischen Maschine, in der das Bauteil eingesetzt wird.
Mit besonderem Vorteil kann es bei dem erfindungsgemäßen Bauteil vorgesehen sein, dass die Blechpakete als Gleichteile ausgebildet sind, also dieselbe Gestalt aufweisen. Damit verfügt jedes der Blechpakete über Langlöcher und es muss lediglich ein einziger Typ von Blechpaket hergestellt, bevorratet und montiert werden, so dass Kosten eingespart werden können.
Bevorzugt sind die Langlöcher des verdrehten Blechpakets auf einer zentrischen Kreisbahn angeordnet, so dass die Langlöcher denselben Abstand vom Mittelpunkt beziehungsweise der Axialachse des Blechpakets haben. Alternativ dazu können die Langlöcher auf mehrere zentrische Kreisbahnen verteilt sein, so dass auf jeder der Kreisbahnen wenigstens eines der Langlöcher angeordnet ist. Die Langlöcher können zum Beispiel auf zwei zentrische Kreisbahnen verteilt sein.
Vorzugsweise entspricht die Längsrichtung jedes Langlochs der Umfangsrichtung. Dadurch lässt sich das Blechpaket in der Umfangsrichtung des Blechpakets verdreht montieren.
Ferner kann es vorgesehen sein, dass die Längsseiten eines der Langlöcher oder aller Langlöcher gerade oder in Radialrichtung gerundet ausgebildet sind. Als Längsseiten eines Langlochs werden dessen gegenüberliegende längere Seiten bezeichnet. Die Radialrichtung verläuft von der Axialachse des Blechpakets nach außen, rechtwinklig zur Axialachse . Die schmalen Seiten eines oder jedes der Langlöcher können gerade, halbkreisförmig oder als Kreissegment ausgebildet sein. Als schmale Seiten werden die kürzeren Seiten eines Langlochs bezeichnet, welche dessen Längsseiten verbinden.
Das Vorsehen abgerundeter Langlöcher vermeidet die Entstehung von Spannungsspitzen, die bei eckigen Löchern auftreten könnten.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eines der Verbindungselemente ein Ende oder zwei Enden aufweist, die jeweils mit einer Mutter verschraubt sind. Damit lässt sich das Verbindungselement an dem BlechpaketStapel befestigen. Insbesondere können alle Verbindungelemente des erfindungsgemäßen Bauteils ein solches Ende oder zwei solche Enden aufweisen. Wenn lediglich ein Ende eines der Verbindungselemente mit einer Mutter verschraubt ist, kann sich an dem entgegengesetzten Ende ein Schraubenkopf befinden.
Es ist auch möglich, dass eines der stabförmigen Verbindungselemente innerhalb des BlechpaketStapels in Harz eingebettet ist. Dazu wird das Durchgangsloch nach dem Einführen des Verbindungselements in den BlechpaketStapel mit flüssigem Harz vergossen, das anschließend aushärtet und das Durchgangsloch ausfüllt. In diesem Fall ist es möglich, dass die Länge des Verbindungselementes der axialen Länge des BlechpaketStapels entspricht, wobei die Enden des Verbindungselementes den BlechpaketStapel axial nicht überragen.
Insbesondere können alle Verbindungselemente des erfindungsgemäßen Bauteils innerhalb des BlechpaketStapels in Harz eingebettet sein. In diesem Fall kann auf ein Verschrauben der Enden der Verbindungselemente verzichtet werden. Ferner kann anstelle von Harz ein anderer geeigneter Werkstoff verwendet werden, zum Beispiel ein Klebstoff.
Es liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung, dass an einer Stirnfläche oder an beiden Stirnflächen des BlechpaketStapels jeweils eine Endplatte angeordnet ist, die zum Zusammenhalten des BlechpaketStapels dient. Die Endplatte kann im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die einzelnen zylinderförmigen Blechpakete aufweisen. Die Endplatte kann unter anderem aus einer Aluminiumlegierung oder einer Stahllegierung bestehen.
Das erfindungsgemäße Bauteil kann zum Rotor oder zum Stator einer elektrischen Maschine gehören. Insbesondere kann das Bauteil einen Rotorkern bilden, in dem Ausnehmungen zum Einsetzen von Magneten vorgesehen sein können. Alternativ dazu kann das Bauteil einen Statorkern bilden, der mit Spulenwicklungen versehen sein kann.
Die oben genannte Aufgabe wird ferner mit einer elektrischen Maschine gelöst, zu der ein Bauteil gemäß der Erfindung gehört. Das Bauteil kann unter anderem Bestandteil eines Rotors der Maschine sein, beispielsweise als Rotorkern des Rotors. Alternativ dazu kann das Bauteil zum Stator der Maschine gehören, beispielsweise als Statorkern des Stators.
Weiterhin wird die Aufgabe mit einem Antriebsstrang für ein Fahrzeug gelöst, der eine solche elektrische Maschine aufweist. Zusätzlich kann der Antriebsstrang über ein mit der Maschine gekoppeltes Getriebe und/oder einen mit der Maschine verbundenen Wechselrichter verfügen, mit dem eine zum Betreiben der Maschine benötigte mehrphasige Wechselspannung bereitstellbar ist. Die Aufgabe wird außerdem mit einem Fahrzeug gelöst, das einen derartigen Antriebsstrang aufweist. Die elektrische Maschine des Antriebsstrangs kann ein Rad oder eine Achse des Fahrzeugs antreiben. Bei dem Fahrzeug handelt es sich zum Beispiel um ein Straßenfahrzeug, ein Wasserfahrzeug oder ein Luftfahrzeug.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Die Figuren sind schematische Darstellungen und zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Rotors mit einem Bauteil gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Ansicht des Rotors in Axialrichtung; Fig. 3 eine Ansicht des Rotors in der entgegengesetzten Axialrichtung;
Fig. 4 eine Seitenansicht des Rotors; Fig. 5 ein Blechpaket des Bauteils in einer axialen Ansicht;
Fig. 6 ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine, die den Rotor aufweist;
Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Bauteils gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 8 eine axiale Ansicht eines Blechpakets des in Fig. 7 gezeigten Bauteils.
Die Fig. 1 bis 4 zeigen einen Rotor 1 einer elektrischen Maschine. Der Rotor ist mit einem Bauteil 2 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung versehen, welches als Rotorkern des Rotors 1 dient.
Das Bauteil 2 umfasst unter anderem fünf zylinderförmige Blechpakete 3, die als Gleichteile ausgebildet sind und jeweils aus mehreren identischen gestapelten Blechen bestehen. Die Blechpakete 3 bilden einen zylinderförmigen Blechpaketstapel, welcher auf einer Rotorwelle 21 angebracht ist und als der Rotorkern dient. Alternativ dazu kann das Bauteil 2 auch eine andere Anzahl von Blechpaketen aufweisen, beispielsweise vier oder sechs Blechpakete.
Fig. 5 zeigt eines der Blechpakete 3 in einer axialen Ansicht. Das Blechpaket 3 weist acht entlang seines Umfanges verteilte Durchgangslöcher 4 auf, die als Langlöcher ausgebildet sind. Zwischen benachbarten der Durchgangslöcher 4 befindet sich jeweils ein kreisförmiges Durchgangsloch 5.
Darüber hinaus umfasst das Blechpaket 3 radial (das heißt in Radialrichtung) außerhalb der Durchgangslöcher 4, 5 angeordnete Schlitze 20, die zur Aufnahme von Permanentmagneten dienen. Die Durchgangslöcher 4 erstrecken sich jeweils in Umfangsrichtung des Blechpakets 3, das heißt entlang von dessen Umfang.
Die Durchgangslöcher 4 definieren gemeinsam eine Kreisbahn (nicht gezeigt), auf der sie gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Die Längsseiten der Durchgangslöcher 4 verlaufen jeweils gerade. Die schmalen Seiten der Durchgangslöcher 4 sind abgerundet und näherungsweise halbkreisförmig gestaltet.
In Fig. 1 und Fig. 4 ist gezeigt, dass jedes der zylinderförmigen Blechpakete 3 gegenüber einem benachbarten Blechpaket 3 in Umfangsrichtung um einen festgelegten Winkel verdreht ist. Die Winkelpositionen der Blechpakete 3 sind anhand von in Axialrichtung verlaufenden Kanten 6 der Blechpakete 3 erkennbar. Die relative Verdrehung der benachbarten Blechpakete 3 beträgt 2,5°, kann aber auch einen anderen Wert annehmen, zum Beispiel einen Wert zwischen 2° und 50 .
Die Verdrehung der Blechpakete 3 ist symmetrisch, so dass ihre Kanten 6 eine V-Form bilden. Das heißt, das erste und das fünfte Blechpaket sind gegenüber dem dritten Blechpaket um denselben Winkel verdreht und das zweite und das vierte Blechpaket sind gegenüber dem dritten Blechpaket um denselben Winkel verdreht. Alternativ dazu können die Blechpakete auch asymmetrisch verdreht sein. Beispielsweise können die Kanten 6 entlang einer Gerade verlaufen.
Das Bauteil 2 weist an seinen beiden Axialseiten jeweils eine Endplatte 7 auf, die aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist und denselben Durchmesser wie die Blechpakete 3 aufweist. Im Bereich ihres Außenumfangs kann die Endplatte 7 in Axialrichtung abgewinkelt sein und die äußeren zylinderförmigen Blechpakete 3 (das heißt das erste und das fünfte Blechpaket 3) umgeben.
Obwohl die Blechpakete 3 in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind, ergeben sich insgesamt acht Durchgangslochkanäle in Axialrichtung, die jeweils durch das gesamte Blechpaket verlaufen. In den Durchgangslochkanälen ist jeweils ein stabförmiges Verbindungselemente 8 aufgenommen, das in beiden Axialrichtungen aus dem BlechpaketStapel ragt. Die Verbindungselemente 8 weisen an ihren Enden jeweils ein Außengewinde auf, das durch eine der Endplatten ragt und mit einer Mutter 9 verschraubt ist. Somit wird der BlechpaketStapel von den Verbindungselementen 8 in Verbindung mit den Endplatten 7 und den Muttern 9 zusammengehalten .
Optional können die Durchgangslöchern 4 mit einem Harz vergossen sein, welches zwischen den Verbindungselementen 8 und dem Blechpaket vorhandenen Freiräume ausfüllt. Bezugnehmend auf Fig. 6 bildet der Rotor 1 zusammen mit einem Stator, einem Gehäuse und weiteren Bauteilen eine elektrische Maschine 10. Die elektrische Maschine 10 bildet zusammen mit einem Getriebe 11 einen Antriebsstrang 12 für ein Fahrzeug 13.
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht eines Bauteils 15 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Das Bauteil 15 dient als Statorkern 14 eines Stators einer elektrischen Maschine. Optional kann das Bauteil 15 in einem zylinderförmigen Gehäuse der Maschine aufgenommen sein.
Das Bauteil 15 weist vier zumindest näherungsweise zylinderförmige Blechpakete 16 auf, die einen zylinderförmigen BlechpaketStapel bilden. Alternativ dazu kann das Bauteil 15 auch eine andere Anzahl von Blechpaketen aufweisen, beispielsweise fünf oder sechs Blechpakete.
Zusätzlich gehören zu dem Bauteil 15 mehrere stabförmige Verbindungselemente, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind. Die Verbindungselemente verlaufen durch den BlechpaketStapel und halten ihn zusammen.
Figur 8 zeigt eines der Blechpakete 16 des Bauteils 15 in einer axialen Ansicht. Das Blechpaket 16 ist aus mehreren identischen ringförmigen, gestapelten und voneinander isolierten Blechen zusammengesetzt. Ferner weist das Blechpaket 16 axial verlaufende Vorsprünge 17 auf, die sich jeweils entgegen der Radialrichtung ins Innere des Blechpakets 16 erstrecken. Zwischen benachbarten der Vorsprünge ist jeweils eine Nut 18 angeordnet, wobei die Nuten 18 zur Aufnahme von Statorwicklungen (nicht gezeigt) vorgesehen sind. Weiterhin weist das Blechpaket 16 acht gleichmäßig entlang seines Außenumfanges angeordnete Durchgangslöcher 19 auf, welche die Verbindungselemente aufnehmen und als Langlöcher ausgebildet sind. Die Längsrichtung jedes der Durchgangslöcher 19 entspricht der Umfangsrichtung. Die
Längsseiten der Durchgangslöcher 19 sind in Radialrichtung etwas abgerundet und ihre schmalen Seiten sind jeweils halbkreisförmig ausgebildet. Wie in Fig. 7 erkennbar ist, sind die Blechpakete 16 zueinander in Umfangsrichtung verdreht, wobei ihre Kanten entlang einer Gerade verlaufen. Die Langlöcher ermöglichen, die Verbindungselemente auch in diesem Fall einzusetzen. Die Verbindungselemente können wie die Verbindungselemente 8 der ersten Ausführungsform der Erfindung gestaltet sein.
Bezugszeichenliste
1 Rotor
2 Bauteil
3 Blechpaket
4 Durchgangsloch
5 Durchgangsloch
6 Kante
7 Endplatte
8 Verbindungselement
9 Mutter
10 elektrische Maschine
11 Getriebe
12 Antriebsstrang
13 Fahrzeug
14 Statorkern
15 Bauteil
16 Blechpaket
17 Vorsprung
18 Nut
19 Durchgangsloch
20 Schlitz
21 Rotorwelle

Claims

Patentansprüche
1. Bauteil (1) für eine elektrische Maschine (10), mit
- mehreren zylinderförmigen Blechpaketen (3), die einen zylinderförmigen BlechpaketStapel bilden und jeweils mehrere entlang ihres Umfangs angeordnete Durchgangslöcher (4) aufweisen, und
- mehreren stabförmigen Verbindungselementen (8), welche durch die Durchgangslöcher (4) verlaufen und die Blechpakete (3) miteinander verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangslöcher (4) eines der Blechpakete (3) als Langlöcher ausgebildet sind, wobei das Blechpaket (3) gegenüber einem benachbarten der Blechpakete (3) in Umfangsrichtung um einen festgelegten Winkel verdreht ist.
2. Bauteil (1) nach Anspruch 1, wobei die Blechpakete (3) als Gleichteile ausgebildet sind.
3. Bauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Langlöcher auf einer zentrischen Kreisbahn angeordnet sind oder auf mehrere zentrische Kreisbahnen verteilt angeordnet sind.
4. Bauteil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Längsrichtung jedes der Langlöcher der Umfangsrichtung entspricht.
5. Bauteil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Längsseiten eines der Langlöcher oder jedes der Langlöcher gerade oder in Radialrichtung gerundet ausgebildet sind.
6. Bauteil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die schmalen Seiten eines der Langlöcher oder jedes der Langlöcher gerade oder halbkreisförmig ausgebildet sind.
7. Bauteil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eines der Verbindungselemente (8) ein Ende oder zwei Enden aufweist, die jeweils mit einer Mutter (9) verschraubt sind.
8. Bauteil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eines der Verbindungselemente (8) innerhalb des BlechpaketStapels in Harz eingebettet ist.
9. Bauteil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an einer Stirnfläche oder an beiden Stirnflächen des BlechpaketStapels jeweils eine Endplatte (7) angeordnet ist.
10. Bauteil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, das zu einem Rotor (2) oder einem Stator (14) der elektrischen Maschine (10) gehört.
11. Elektrische Maschine (10) mit einem Bauteil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
12. Antriebsstrang (12) für ein Fahrzeug (13), der eine elektrische Maschine (10) nach Anspruch 11 aufweist.
13. Fahrzeug (13), das mit einem Antriebsstrang (12) nach Anspruch 12 angetrieben wird.
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