WO2025214533A1 - Elektrische maschine für ein kraftfahrzeug, kraftfahrzeug, verfahren zum herstellen einer elektrischen maschine für ein kraftfahrzeug sowie rotor für eine elektrische maschine - Google Patents

Elektrische maschine für ein kraftfahrzeug, kraftfahrzeug, verfahren zum herstellen einer elektrischen maschine für ein kraftfahrzeug sowie rotor für eine elektrische maschine

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WO2025214533A1
WO2025214533A1 PCT/DE2025/100234 DE2025100234W WO2025214533A1 WO 2025214533 A1 WO2025214533 A1 WO 2025214533A1 DE 2025100234 W DE2025100234 W DE 2025100234W WO 2025214533 A1 WO2025214533 A1 WO 2025214533A1
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laminated core
electrical machine
component
end plate
hooks
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Maximilian HALLWEGER
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/12—Machines characterised by the bobbins for supporting the windings

Definitions

  • the invention relates to an electric machine for a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a motor vehicle having at least one such electric machine.
  • the invention also relates to a method for producing an electric machine for a motor vehicle.
  • the invention relates to a rotor for an electric machine of a motor vehicle.
  • DE 102021 102 430 A1 discloses a rotor for an electric machine of a drive train.
  • WO 2020/099048 A1 discloses a support device for a rotor of a separately excited internal rotor synchronous machine of an electrically driven motor vehicle.
  • DE 102019 205 101 A1 discloses a method for producing an electromechanical component for an electric machine.
  • EP 3669 439 B1 discloses a rotor for an electric machine.
  • EP 2 793 365 A1 discloses a single-segment rotor.
  • DE 102021 123673 A1 discloses a support device for a rotor of an electric machine.
  • the object of the present invention is to provide an electric machine for a motor vehicle, a motor vehicle having at least one such electric machine, a method for producing such an electric machine and a rotor for such an electric machine, so that the electric machine can be produced particularly advantageously.
  • a first aspect of the invention relates to an electric machine for a motor vehicle, also simply referred to as a vehicle.
  • the motor vehicle preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, has the electric machine in its fully manufactured state and can be driven, in particular purely electrically, by means of the electric machine.
  • the electric machine is preferably a high-voltage component whose electrical voltage, in particular electrical operating or rated voltage, is preferably greater than 50 volts, in particular greater than 60 volts, and very preferably amounts to several hundred volts.
  • the electric machine has, for example, a rotor and a stator, by means of which the rotor can be driven and thus rotated about a machine axis of rotation relative to the stator.
  • the electric machine can provide drive torques via its rotor for driving the motor vehicle, in particular purely electrically.
  • the electric machine is designed as an internal rotor, i.e., as an internal rotor machine, which is also referred to as an internal rotor motor.
  • the electrical machine is designed as a separately excited and/or current excited synchronous machine, which is also referred to as a separately excited and/or current excited synchronous motor (SSM).
  • SSM separately excited and/or current excited synchronous motor
  • the electric machine has a laminated core.
  • the laminated core in principle, it would be conceivable for the laminated core to be a component of the stator, so that the laminated core is designed, for example, as a stator laminated core.
  • the laminated core is preferably designed as a rotor laminated core of the rotor.
  • the laminated core is also referred to as the first component. In other words, the laminated core is a first component of the electric machine.
  • the electrical machine has at least one end plate, which adjoins an axial end face of the laminated core in the axial direction of the electrical machine, the radial direction of which runs perpendicular to the axial direction of the electrical machine, so that in particular the end plate adjoins the laminated core in the axial direction of the electrical machine.
  • the axial direction of the electrical machine coincides with the machine rotation axis.
  • the end plate is arranged, in particular directly, on the axial end face, so that, for example, the end plate touches the axial end face, in particular directly.
  • the end plate is formed separately from the laminated core.
  • the laminated core is preferably formed separately from the end plate, so that, for example, the end plate is not
  • the end plate is supported in the axial direction of the electric machine, and thus of the rotor and stator, directly on the axial end face, so that, for example, the end plate directly touches the axial end face of the laminated core.
  • the axial direction of the electric machine coincides with the axial direction of the stator and the axial direction of the rotor.
  • the end plate is a second component of the electric machine. In other words, the end plate is also referred to as the second component.
  • the end plate can be a star plate, which is already disclosed, for example, in DE 102018 128 521 A1.
  • the axial end face of the laminated core is understood to be an end face of the laminated core whose axial end face extends in a plane perpendicular to the axial direction of the electric machine and thus of the rotor and stator.
  • the electrical machine has at least one winding, which can be, for example, a winding of the stator and thus a stator winding, or the winding is a winding of the rotor and thus a rotor winding.
  • the winding which is formed separately from the laminated core, is supported by the laminated core and thus secured to the laminated core, in particular by the winding being wound around at least a portion of the laminated core.
  • a magnetic field can be generated by the winding, in particular by applying an electrical voltage to the winding, by means of which the rotor can be driven and thus rotated about the machine's axis of rotation relative to the stator.
  • the rotor has a shaft, particularly one formed separately from the laminated core, also referred to as the rotor shaft.
  • the laminated core is a component of the rotor
  • the laminated core is arranged on the shaft.
  • the laminated core is connected to the shaft in a rotationally fixed manner.
  • At least two hooks are provided on one of the components, which hooks protrude in the axial direction of the electrical machine from a base area of one component, which hooks engage in corresponding receptacles provided on the other component and engage behind wall areas of the other component, the wall areas of which delimit the receptacles, in particular directly, in the axial direction of the electrical machine, whereby the End plate is fastened, in particular directly, to the laminated core.
  • the receptacles and the hooks engaging in the receptacles thus form a fastening which is designed, for example, as a bayonet catch or in the manner of a bayonet catch, wherein by means of the fastening, i.e. by means of the catch, the end plate is fastened, in particular directly, to the laminated core and is thus held.
  • Said fastening enables, in particular during a method for producing the electrical machine, an advantageous and, in particular, captively retaining of the end plate on the laminated core, so that, in particular during the method for producing the electrical machine, undesired, excessive relative movements between the end plate and the laminated core can be advantageously and easily avoided.
  • the end plate can be advantageously fixed, in particular pre-fixed, to the laminated core in such a way, particularly during the method for producing the electrical machine, that excessive relative movements between the end plate and the laminated core are prevented, wherein, when the end plate is fastened to the laminated core by means of the hooks and the receptacles, undesirable effects such as the formation of chips and/or other undesirable particles can be avoided.
  • the end plate is attached to the laminated core by means of the hooks and the receptacles, in particular while the winding is not yet attached to the laminated core.
  • the winding is attached to the laminated core, in particular such that the winding is wound at least around the aforementioned partial area of the laminated core.
  • the winding is also wound around at least a partial area of the end plate, so that, for example, the end plate is particularly firmly attached to the laminated core by means of the winding.
  • the invention now makes it possible to fix the end plate to the laminated core in a particularly advantageous and particularly simple manner, without using the winding for this purpose and in particular without causing undesirable effects.
  • the invention enables, particularly in the first step of the method mentioned, an advantageous fastening, in particular pre-fixing, of the end plate to the laminated core, wherein this fastening of the end plate to the laminated core is robust against tolerance fluctuations.
  • pins which are made of a metallic material such as aluminum.
  • the pins are inserted into corresponding pockets, whereby the pins are deliberately scraped off.
  • the pins are provided on the laminated core so that, for example, the pockets are provided on the end plate.
  • chips can be created which can subsequently impair the manufacture of the electrical machine if no appropriate countermeasures are taken. In order to avoid such undesirable impairment, complex measures may be necessary.
  • the invention can prevent the formation of such particles or chips, so that appropriate countermeasures can also be avoided.
  • the electrical machine can therefore be manufactured quickly and cost-effectively.
  • one embodiment of the invention provides that one component is the end plate and the other component is the laminated core.
  • the receptacles can be integrated particularly easily into the laminated core.
  • the laminated core is formed, for example, from sheet metal segments, which are also referred to as individual sheets and are produced, for example, by punching. During manufacture, in particular punching, of the sheet metal segments, the sheet metal segments can be manufactured particularly easily and thus time- and cost-effectively in such a way that the sheet metal segments form the receptacles when the laminated core is completely manufactured, so that the receptacles can be manufactured time- and cost-effectively.
  • the respective receptacle is or forms a respective undercut into which the respective hook engages, such that the respective hook engages behind the respective wall area, in particular the area directly bordering the respective undercut.
  • the undercuts can be implemented particularly easily in the sheet stack.
  • the respective hook has a first length region extending in the axial direction away from the base region and a, in particular has a second length region directly adjoining the first length region, so that preferably no other, further length region of the respective hook is arranged between the first length region and the second length region.
  • the respective second length region runs in the radial direction of the electrical machine or obliquely to the radial direction of the electrical machine.
  • the respective second length region runs obliquely or perpendicularly to the respective first length region.
  • the second length region engages behind the respective wall region in the axial direction of the electrical machine.
  • One of the hooks is also called the first hook, and the other hook is also called the second hook.
  • one of the hooks is a first hook, while the other hook is a second hook.
  • the second longitudinal region of the first hook extends outwardly in the radial direction of the electrical machine away from the first longitudinal region of the first hook, so that the second longitudinal region of the first hook extends in the radial direction of the electrical machine away from the machine's axis of rotation. It is preferably provided that the second longitudinal region of the second hook extends inwardly in the radial direction of the electrical machine away from the first longitudinal region of the second hook, so that the second longitudinal region of the second hook preferably extends behind the machine's axis of rotation in the radial direction of the electrical machine.
  • the end plate can be fixed, in particular pre-fixed, to the laminated core in a particularly time- and cost-effective manner, for example, in the first step of the aforementioned method by first inserting the hooks into the receptacles in the axial direction of the electrical machine, whereupon the end plate and thus the hooks are displaced relative to the laminated core in the radial direction of the machine, whereby the second longitudinal regions are pushed behind the wall regions, and subsequently the second longitudinal regions and thus the hooks engage behind the wall regions in the axial direction of the electrical machine.
  • the shaft is then mounted, for example, in particular such that the laminated core and preferably also the end plate are arranged on the shaft.
  • the end plate is secured relative to the laminated core in the radial direction of the laminated core, so that, for example, the end plate and thus the hooks can no longer slide back in the radial direction of the electrical machine in such a way that the second longitudinal regions no longer engage behind the wall regions.
  • radial securing is achieved by the shaft or by mounting the shaft. the end plate and thus the hook relative to the laminated core, whereupon, for example, the winding can be wound at least around the partial area of the laminated core and, for example, at least also around the partial area of the end plate.
  • the respective second length region of the respective hook forms a respective free end of the respective hook, which ends at its respective free end.
  • Another design is characterized by the fact that the respective hook is made of a plastic material. This allows the respective hook to be manufactured quickly and cost-effectively.
  • the respective hook is manufactured by plastic injection molding, which means that the hooks can be manufactured and thus realized in a particularly time- and cost-effective manner.
  • the hooks are formed integrally with one another, thus consisting of a single piece.
  • the hooks are not formed separately from one another and connected to one another, but rather the hooks are preferably formed integrally with one another, i.e., formed from a single piece, so that the hooks are formed by a one-piece body, thus formed from a single piece and thus manufactured integrally and formed as a monoblock.
  • a second aspect of the invention relates to a motor vehicle, also referred to simply as a vehicle, and preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, which has at least one electric machine according to the first aspect of the invention.
  • Advantages and advantageous embodiments of the first aspect of the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the second aspect of the invention, and vice versa.
  • a third aspect of the invention relates to a method for producing an electrical machine, in particular according to the first aspect of the invention, for a motor vehicle.
  • a laminated core is provided as the first component.
  • at least one end plate formed separately from the laminated core is provided as the second component. The end plate is arranged on an axial end face of the laminated core in such a way that the end plate adjoins the axial end face of the laminated core in the axial direction of the electrical machine and thus in particular adjoins the laminated core as a whole.
  • the invention provides that at least two hooks are provided on one of the components, protruding from a base region of one component in the axial direction of the electrical machine, which hooks are brought into engagement with corresponding receptacles provided on the other component and thereby engage behind the receptacles, in particular directly, delimiting wall regions of the other component in the axial direction of the electrical machine, whereby the end plate is fastened, in particular directly, to the laminated core.
  • a fourth aspect of the invention relates to a rotor for an electrical machine, in particular according to the first aspect of the invention, of a motor vehicle.
  • the rotor according to the fourth aspect of the invention has a laminated core as the first component.
  • the rotor according to the fourth aspect of the invention has at least one end plate which, in the axial direction of the rotor, adjoins an axial end face of the laminated core and thus, for example, adjoins the laminated core as a whole, is arranged on the axial end face and is formed separately from the laminated core, which end plate is a second component of the rotor or is also referred to as a second component.
  • At least two hooks are provided on one of the components, in particular on the end plate, which hooks protrude in the axial direction of the rotor from a base area of one component, which hooks engage in corresponding receptacles provided on the other component, in particular on the laminated core, and which delimit the receptacles, in particular directly, wall areas of the other component in the axial direction of the rotor, whereby the end plate is fastened, in particular directly, to the laminated core.
  • Fig. 1 shows a partial schematic and sectional perspective view of an electrical machine for a motor vehicle
  • Fig. 2 is a schematic longitudinal sectional view of a rotor of the electric
  • Fig. 3 shows a further schematic longitudinal section of the
  • Fig. 4 is a schematic diagram illustrating a method for manufacturing the electrical machine, in particular the rotor.
  • Fig. 5 is a further schematic diagram to further illustrate the process.
  • Fig. 1 shows a partial schematic and sectional perspective view of an electric machine 1 for a motor vehicle, also simply referred to as a vehicle.
  • the motor vehicle preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, in its fully manufactured state has the electric machine 1 and can be driven by means of the electric machine 1, in particular purely electrically.
  • the electric machine 1 has a stator 2, shown in Fig. 1 in a partial and particularly schematic manner, and a rotor 3, which can be driven by means of the stator 2 and thus rotates about a machine rotation axis 4. is rotatable relative to the stator 2.
  • the electric machine 1 can provide drive torques via its rotor 3 for driving the motor vehicle, in particular purely electrically.
  • the rotor 3 and thus the electric machine 1 have a laminated core 5, which is preferably manufactured using so-called self-baking technology.
  • the laminated core 5 preferably has, in particular, individual laminated core segments, which are also referred to as individual laminates or are designed as individual laminates.
  • the laminated core segments are or will be manufactured by stamping.
  • the laminated core 5, for example has a self-baking varnish.
  • the self-baking varnish is a varnish designed as an adhesive varnish and an insulating varnish.
  • the self-baking varnish glues the laminated core segments together and thus connects them, thus baking them together.
  • the laminated core segments are, for example, electrically insulated from one another by means of the self-baking varnish.
  • the laminated core 5 Since the laminated core 5 is manufactured using self-baking technology, the laminated core 5 forms or is an advantageous, in particular solid, block.
  • the laminated core 5 is also referred to as the first component. In other words, the laminated core 5 is a first component of the rotor 3 and thus of the electric machine 1.
  • the rotor 3 and thus the electrical machine 1 also have at least one end plate 6 which is formed separately from the laminated core 5 and which, in the exemplary embodiment shown in the figures, is designed as a star plate.
  • the rotor 3 and thus the electrical machine 1 have a shaft 7 which is formed, for example, separately from the laminated core 5 and separately from the end plate 6 and which is also referred to as the rotor shaft.
  • the laminated core 5 and the end plate 6 are arranged on the shaft 7.
  • the laminated core 5 is formed separately from the shaft 7 and is connected to the shaft 7 in a rotationally fixed manner.
  • the end plate 6 is formed separately from the shaft 7, wherein, for example, the end plate 6 is connected to the shaft 7 in a rotationally fixed manner.
  • the rotor 3 can provide the drive torques via the shaft 7.
  • the end plate 6 adjoins an axial end face AS1 of the laminated core 5 in the axial direction of the rotor 3 and thus of the electric machine 1 and is arranged on the axial end face AS1, in particular in such a way that the end plate 6 is supported, in particular directly, on the axial end face AS1, and thus bears against it.
  • the rotor 3 and thus the electric machine 1 also have a winding (not shown in the figures), which is carried by the laminated core 5 and is thereby fastened to the laminated core 5.
  • the winding is at least partially of the laminated core 5 and thereby secured to the laminated core 5.
  • the winding is wound around at least a partial area of the end plate 6.
  • Fig. 4 and Fig. 5 illustrate a method for producing the rotor 3, wherein, for example, the method for producing the rotor 3 is carried out in the method for producing the electrical machine 1.
  • the method for producing the electrical machine 1 or the rotor 3 it is desirable to fasten and thus fix, in particular pre-fix, the end plate 6 to the laminated core 5 without the aid of the winding, i.e. in a state in which the winding is not yet wound around the laminated core 5 and not yet around the end plate 6.
  • At least or exactly two hooks 8 are provided on the end plate 6, as can be seen particularly well in Fig. 2 and 3, which hooks 8 protrude in the axial direction of the rotor 3 and thus of the electrical machine 1 from a base region G of the end plate 6 and in particular protrude towards the laminated core 5.
  • the axial direction of the rotor 3 and thus of the electrical machine 1 coincides with the machine axis of rotation 4 and is illustrated by a double arrow 9.
  • the respective hook 8 engages in a respective corresponding receptacle 10 provided on the laminated core 5.
  • the respective receptacle 10 is provided on the laminated core 5 in such a way that the respective receptacle 10 is formed in the laminated core 5, as a result of which, for example, the respective receptacle 10 is integrated into the laminated core 5. It can be seen that the respective receptacle 10 is directly delimited by a respective wall region W of the laminated core 5 in the axial direction of the rotor 3 and, as viewed towards the end plate 6.
  • the hooks 8 engage behind the wall regions W in the axial direction of the rotor 3 and thus of the electrical machine 1, as a result of which the end plate 6 is fastened, in particular directly, to the laminated core 5.
  • the respective receptacle 10 is a respective undercut or forms a respective undercut.
  • the respective hook 8 engages in the respective undercut and thereby engages behind the respective wall W in the axial direction of the rotor 3.
  • the respective hook 8, also referred to as the respective pin or nose has a respective first length range L1 and a respective second length range L2, wherein the respective length range L2 is directly adjacent to the respective length range L1.
  • the respective first length range L1 extends in the axial direction of the rotor 3 and thus of the electrical machine 1 away from the base region G and in particular towards the laminated core 5.
  • the respective second length range L2 runs in the radial direction of the rotor 3 in the exemplary embodiment shown in the figures, the radial direction of which runs perpendicular to the axial direction and is illustrated by a double arrow 11.
  • the respective second length range L2 runs perpendicular to the respective first length range L1.
  • the respective second length range L2 engages behind the respective wall region W in the axial direction of the rotor 3 and thus of the electrical machine 1, the radial direction of which coincides with the radial direction of the rotor.
  • the hooks 8 are designed such that the length range L2 of the first hook H1 extends away from the length range L1 of the hook H1 in the same direction, which runs obliquely or, in this case, parallel to the radial direction of the rotor 3, in which the second length range L2 of the second hook H2 also extends away from the first length range L1 of the second hook H2.
  • the second length range L2 of the first hook H1 extends outwards in the radial direction of the electrical machine 1 and thus of the rotor 3 from the first length range L1 of the first hook H1 and away from the machine rotation axis 4, wherein the second length range L2 of the second hook H2 extends inwards in the radial direction of the rotor 3 and thus of the electrical machine 1 and thus towards the machine rotation axis 4 from the first length range L1 of the second hook H2.
  • a first step S1 of the method for producing the rotor 3 the end plate 6 and thus the hooks 8 - as illustrated in Fig. 4 by arrows 12 - are moved translationally in the axial direction of the rotor 3 relative to the laminated core 5 such that the hooks 8 are inserted into the receptacles 10.
  • the hooks 8 are thus arranged in the receptacles 10, but without the hooks 8 engaging behind the wall regions W.
  • steps S1 and S2 for example, the laminated core 5 and the end plate 6 are not yet arranged on the shaft 7, and therefore the shaft 7 is not yet mounted on the laminated core 5 or on the end plate 6. Furthermore, it is provided that during steps S1 and S2 the aforementioned winding is not yet mounted on the laminated core 5 or on the end plate 6.
  • a third step S3 of the method which follows the second step S2, the shaft 7, for example, is mounted on the laminated core 5 and on the end plate 6, in particular in such a way that the laminated core 5 and the end plate 6 are arranged on the shaft 7.
  • the hooks 8 and the end plate 6 are prevented from slipping back in the radial direction of the rotor 3 in such a way that the longitudinal regions L2 are no longer arranged behind the wall regions W. This means that by means of the mounted shaft 7, the end plate 6 and thus the hooks 8 are locked in the radial direction of the rotor 3 relative to the laminated core 5.
  • the hooks 8 are formed, for example, from a plastic material and manufactured, for example, by plastic injection molding, in particular such that, for example, the hooks 8 are injection-molded onto a base body of the end plate 6.
  • the base body of the end plate 6 is formed, for example, from a metallic material, in particular from steel or aluminum.
  • the hooks 8 are formed integrally with one another, i.e., from a single piece.
  • the hooks 8 are formed integrally with the base body, so that, for example, the hooks 8 and the base body are formed from a single piece.
  • the hooks 8 are produced, for example, by milling, and/or the hooks 8 and the base body are produced by casting.
  • the hooks 8 and thus, for example, the base body are formed from a metallic material, in particular aluminum.
  • the respective hook 8 is formed separately from the base body and partially arranged in the base body. so that, for example, the respective hook is designed as an insert, also referred to as an insert.
  • the respective hook 8 is formed from a metallic material, in particular aluminum, so that, for example, the respective hook 8 can be designed as a metallic insert, in particular as an aluminum insert.
  • the sheet metal segments are, for example, individual, punched sheet metal segments and are thus manufactured by punching.
  • the sheet metal segments are or will be manufactured using a punching tool, for example.
  • a punching tool for example.
  • the sheet metal segments form the receptacles 10, so that the receptacles 10 can be manufactured quickly and cost-effectively.
  • the sheet metal segments are glued to one another, in particular over their entire surface, using a baking varnish and are thereby connected to one another.
  • the receptacles 10 can be implemented particularly advantageously in the sheet metal stack 5 because the sheet metal segments are very firmly connected to one another due to their connection by means of the baking varnish.
  • Fig. 4 The method illustrated in Fig. 4 is also particularly clear from Fig. 5.
  • the end plate 6 and with it the hooks 8 are moved axially offset from the laminated core 5 and in the axial direction relative to the laminated core 5 such that the hooks 8 are inserted into the receptacles 10.
  • the end plate 6 is still arranged axially offset from the laminated core 5.
  • the end plate 6 and thus the hooks 8 are displaced in the radial direction relative to the laminated core 5 such that the second longitudinal regions L2 are pushed behind the wall regions W.
  • the hooks 8 subsequently engage behind the wall regions W, whereby the end plate is captively fixed, in particular pre-fixed, to the laminated core 5, particularly without the aid of the winding.
  • the shaft 7 and, in particular, the winding can then be mounted, wherein the winding is mounted, for example, such that the winding is wound at least around the partial area of the laminated core 5 and preferably also at least around the partial area of the end plate 6. This, for example, firmly attaches the end plate 6 to the laminated core 5.

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Blechpaket (5) als erstem Bauelement, und mit wenigstens einer sich in axialer Richtung (9) der elektrischen Maschine (1) an eine axiale Stirnseite (AS1) des Blechpakets (5) anschließenden und an der axialen Stirnseite (AS1) angeordneten und separat von dem Blechpaket (5) ausgebildeten Endscheibe (6) als zweitem Bauelement, wobei an einem der Bauelemente wenigstens zwei in axialer Richtung (9) der elektrischen Maschine (1) von einem Grundbereich (G) des einen Bauelements abstehende Haken (8) vorgesehen sind, welche in korrespondierende, an dem anderen Bauelement vorgesehene Aufnahmen (10) eingreifen und die Aufnahmen (10) begrenzende Wandungsbereiche (W) des anderen Bauelements in axialer Richtung (9) der elektrischen Maschine (1) hintergreifen, wodurch die Endscheibe (6) an dem Blechpaket (5) befestigt ist.

Description

Elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug, Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine für ein Kraftfahrzeug sowie Rotor für eine elektrische Maschine
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer solchen elektrischen Maschine. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine für ein Kraftfahrzeug. Außerdem betrifft die Erfindung einen Rotor für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs.
Die DE 102021 102 430 A1 offenbart einen Rotor für eine elektrische Maschine eines Antriebsstrangs. Der WO 2020/099048 A1 ist eine Stützeinrichtung für einen Rotor einer fremderregten Innenläufer-Synchronmaschine eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs als bekannt zu entnehmen. Aus der DE 102019 205 101 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines elektromechanischen Bauteils für eine Elektromaschine bekannt. Des Weiteren offenbart die EP 3669 439 B1 einen Rotor für eine elektrische Maschine. Des Weiteren ist der EP 2 793 365 A1 ein Einzelsegmentläufer als bekannt zu entnehmen. Ferner offenbart die DE 102021 123673 A1 eine Stützeinrichtung für einen Rotor einer elektrischen Maschine.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer solchen elektrischen Maschine, ein Verfahren zum Herstellen einer solchen elektrischen Maschine sowie einen Rotor für eine solche elektrische Maschine zu schaffen, sodass die elektrische Maschine besonders vorteilhaft hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 sowie durch einen Rotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine elektrische Maschine für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die elektrische Maschine aufweist und mittels der elektrischen Maschine, insbesondere rein, elektrisch antreibbar ist. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- oder Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und ganz vorzugsweise mehrere Hundert Volt beträgt. Die elektrische Maschine weist beispielsweise einen Rotor und einen Stator auf, mittels welchem der Rotor antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse relativ zu dem Stator drehbar ist. Beispielsweise kann die elektrische Maschine über ihren Rotor Antriebsdrehmomente zum, insbesondere rein, elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen. Ganz insbesondere ist die elektrische Maschine als ein Innenläufer, das heißt als eine Innenläufermaschine, ausgebildet, welche auch als Innenläufermotor bezeichnet wird. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine als eine fremderregte und/oder stromerregte Synchronmaschine ausgebildet, welche auch als fremderregter und/oder stromerregter Synchronmotor (SSM) bezeichnet wird.
Die elektrische Maschine weist ein Blechpaket auf. Grundsätzlich wäre es denkbar, dass das Blechpaket ein Bestandteil des Stators ist, sodass das Blechpaket beispielsweise als ein Statorblechpaket ausgebildet ist. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch gezeigt, wenn das Blechpaket ein Bestandteil des Rotors ist, sodass vorzugsweise das Blechpaket als ein Rotorblechpaket des Rotors ausgebildet ist. Das Blechpaket wird auch als erstes Bauelement bezeichnet. Mit anderen Worten ist das Blechpaket ein erstes Bauelement der elektrischen Maschine.
Die elektrische Maschine weist wenigstens eine Endscheibe auf, welche sich in axialer Richtung der elektrischen Maschine, deren radiale Richtung senkrecht zur axialen Richtung der elektrischen Maschine verläuft, an eine axiale Stirnseite des Blechpakets anschließt, sodass sich insbesondere die Endscheibe in axialer Richtung der elektrischen Maschine an das Blechpaket anschließt. Die axiale Richtung der elektrischen Maschine fällt mit der Maschinendrehachse zusammen. Die Endscheibe ist, insbesondere direkt, an der axialen Stirnseite angeordnet, sodass beispielsweise die Endscheibe die axiale Stirnseite, insbesondere direkt, berührt. Außerdem ist die Endscheibe separat von dem Blechpaket ausgebildet. Somit ist vorzugsweise das Blechpaket separat von der Endscheibe ausgebildet, sodass beispielsweise die Endscheibe nicht zu dem Blechpaket gehört. Ganz insbesondere ist die Endscheibe in axialer Richtung der elektrischen Maschine und somit des Rotors und des Stators direkt an der axialen Stirnseite abgestützt, sodass beispielsweise die Endscheibe die axiale Stirnseite des Blechpakets direkt berührt. Die axiale Richtung der elektrischen Maschine fällt mit der axialen Richtung des Stators und mit der axialen Richtung des Rotors zusammen. Die Endscheibe ist ein zweites Bauelement der elektrischen Maschine. Mit anderen Worten wird die Endscheibe auch als zweites Bauelement bezeichnet.
Beispielsweise kann die Endscheibe eine Sternscheibe sein, die beispielsweise bereits in der DE 102018 128 521 A1 offenbart ist. Insbesondere ist unter der axialen Stirnseite des Blechpakets eine solche Stirnseite des Blechpakets zu verstehen, dessen axiale Stirnseite in einer Ebene verläuft, welche sich senkrecht zur axialen Richtung der elektrischen Maschine und somit des Rotors und des Stators erstreckt.
Beispielsweise weist die elektrische Maschine wenigstens eine Wicklung auf, welche beispielsweise eine Wicklung des Stators und somit eine Statorwicklung sein kann, oder aber die Wicklung ist eine Wicklung des Rotors und somit eine Rotorwicklung.
Beispielsweise ist die insbesondere separat von dem Blechpaket ausgebildete Wicklung durch das Blechpaket getragen, mithin an dem Blechpaket befestigt, insbesondere dadurch, dass die Wicklung zumindest um einen Teilbereich des Blechpakets herum gewickelt ist. Beispielsweise kann mittels der Wicklung insbesondere durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Wicklung ein Magnetfeld erzeugt werden, mittels welchem der Rotor antreibbar und dadurch um die Maschinendrehachse relativ zu dem Stator drehbar ist.
Beispielsweise weist der Rotor eine insbesondere separat von dem Blechpaket ausgebildete, auch als Rotorwelle bezeichnete Welle auf. Insbesondere dann, wenn das Blechpaket Bestandteil des Rotors ist, ist beispielsweise das Blechpaket auf der Welle angeordnet. Ganz insbesondere ist das Blechpaket drehfest mit der Welle verbunden.
Um nun die elektrische Maschine besonders vorteilhaft herstellen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass an einem der Bauelemente wenigstens zwei in axialer Richtung der elektrischen Maschine von einem Grundbereich des einen Bauelements abstehende Haken vorgesehen sind, welche in korrespondierende, an dem anderen Bauelement vorgesehene Aufnahmen eingreifen und Wandungsbereiche des anderen Bauelements, dessen Wandungsbereiche die Aufnahmen, insbesondere direkt, begrenzen, in axialer Richtung der elektrischen Maschine hintergreifen, wodurch die Endscheibe, insbesondere direkt, an dem Blechpaket befestigt ist. Die Aufnahmen und die in die Aufnahmen eingreifenden Haken bilden somit eine Befestigung, welche beispielsweise als ein Bajonettverschluss oder nach Art eines Bajonettverschlusses ausgebildet ist, wobei mittels der Befestigung, das heißt mittels des Verschlusses, die Endscheibe, insbesondere direkt, an dem Blechpaket befestigt und somit gehalten ist. Die genannte Befestigung ermöglicht insbesondere während eines Verfahrens zum Herstellen der elektrischen Maschine eine vorteilhafte und insbesondere verliersichere Halterung der Endscheibe an dem Blechpaket, sodass insbesondere während des Verfahrens zum Herstellen der elektrischen Maschine unerwünschte, übermäßige Relativbewegungen zwischen der Endscheibe und dem Blechpaket vorteilhaft und auf einfache Weise vermieden werden können. Mittels der Befestigung kann insbesondere während des Verfahrens zum Herstellen der elektrischen Maschine die Endscheibe derart vorteilhaft an dem Blechpaket fixiert, insbesondere vorfixiert, sein oder werden, dass übermäßige Relativbewegungen zwischen der Endscheibe und dem Blechpaket unterbunden sind, wobei bei einem Befestigen der Endscheibe an dem Blechpaket mittels der Haken und der Aufnahmen unerwünschte Effekte wie beispielsweise eine Entstehung von Spänen und/oder anderen unerwünschten Partikeln vermieden werden können.
Bei dem genannten Verfahren zum Herstellen der elektrischen Maschine ist es beispielsweise vorgesehen, dass bei einem ersten Schritt des Verfahrens die Endscheibe an dem Blechpaket mittels der Haken und der Aufnahmen befestigt wird, insbesondere während die Wicklung noch nicht an dem Blechpaket befestigt ist. Bei einem sich zeitlich an den ersten Schritt anschließenden, zweiten Schritt des Verfahrens wird die Wicklung an dem Blechpaket befestigt, insbesondere derart, dass die Wicklung zumindest um den genannten Teilbereich des Blechpakets herum gewickelt wird. Dabei wird beispielsweise die Wicklung auch um zumindest einen Teilbereich der Endscheibe herum gewickelt, sodass beispielsweise mittels der Wicklung die Endscheibe an dem Blechpaket besonders fest befestigt wird. Daher ist es wünschenswert, bei dem ersten Schritt des Verfahrens die Endscheibe, insbesondere verliersicher, an dem Blechpaket zu fixieren, insbesondere vorzufixieren, wobei hierfür die Wicklung noch nicht zur Verfügung steht. Die Erfindung ermöglicht es nun, die Endscheibe besonders vorteilhaft und insbesondere besonders einfach an dem Blechpaket zu fixieren, ohne hierfür die Wicklung zu verwenden und insbesondere ohne dass es zu unerwünschten Effekten kommt. Die Erfindung ermöglicht insbesondere bei dem ersten Schritt des genannten Verfahrens eine vorteilhafte Befestigung, insbesondere Vorfixierung, der Endscheibe an dem Blechpaket, wobei diese Befestigung der Endscheibe an dem Blechpaket robust gegenüber Toleranzschwankungen ist. Üblicherweise ist es vorgesehen, zum Befestigen der Endscheibe an dem Blechpaket insbesondere bei dem genannten ersten Schritt des Verfahrens Pins zu verwenden, welche aus einem metallischen Werkstoff wie beispielsweise Aluminium gebildet sind. Die Pins werden in korrespondierende Taschen eingesteckt, wobei es gezielt zu einem Abschaben der Pins kommt. Beispielsweise sind die Pins an dem Blechpaket vorgesehen, sodass beispielsweise die Taschen an der Endscheibe vorgesehen sind. Beim Abschaben der Pins jedoch kann es zu Spänen kommen, die das Herstellen der elektrischen Maschine im Folgenden beeinträchtigen können, falls keine entsprechende Gegenmaßnahme getroffen ist. Um eine solche unerwünschte Beeinträchtigung zu vermeiden, sind gegebenenfalls aufwendige Maßnahmen erforderlich. Durch die Erfindung kann die Entstehung solcher Partikel beziehungsweise Späne vermieden werden, sodass auch entsprechende Gegenmaßnahmen vermieden werden können. Somit kann die elektrische Maschine zeit- und kostengünstig hergestellt werden.
Um die elektrische Maschine besonders einfach, insbesondere besonders zeit- und kostengünstig, herstellen zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das eine Bauelement die Endscheibe und das andere Bauelement das Blechpaket ist. Die Aufnahmen können besonders einfach in das Blechpaket integriert werden. Das Blechpaket ist beispielsweise aus Blechsegmenten gebildet, welche auch als Einzelbleche bezeichnet werden und beispielsweise durch Stanzen hergestellt werden. Bei dem Herstellen, insbesondere Stanzen, der Blechsegmente können die Blechsegmente besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig derart hergestellt werden, dass die Blechsegmente in vollständig hergestelltem Zustand des Blechpakets die Aufnahmen bilden, sodass die Aufnahmen zeit- und kostengünstig hergestellt werden können.
Die jeweilige Aufnahme ist oder bildet einen jeweiligen Hinterschnitt, in den der jeweilige Haken eingreift, derart, dass der jeweilige Haken den jeweiligen, den jeweiligen Hinterschnitt insbesondere direkt begrenzenden Wandungsbereich hintergreift. Insbesondere können die Hinterschnitte besonders einfach im Blechpaket realisiert werden.
Um die Endscheibe insbesondere bei dem ersten Schritt des Verfahrens und insbesondere ohne Zuhilfenahme der Wicklung vorteilhaft an dem Blechpaket befestigen, insbesondere vorfixieren, zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der jeweilige Haken einen sich in axialer Richtung von dem Grundbereich weg erstreckenden ersten Längenbereich und einen sich, insbesondere direkt, an den ersten Längenbereich anschließenden, zweiten Längenbereich aufweist, sodass vorzugsweise zwischen dem ersten Längenbereich und dem zweiten Längenbereich kein anderer, weiterer Längenbereich des jeweiligen Hakens angeordnet ist. Der jeweilige zweite Längenbereich verläuft in radialer Richtung der elektrischen Maschine oder schräg zur radialen Richtung der elektrischen Maschine. Der jeweilige zweite Längenbereich verläuft schräg oder senkrecht zum jeweiligen ersten Längenbereich. Außerdem hintergreift der zweite Längenbereich den jeweiligen Wandungsbereich in axialer Richtung der elektrischen Maschine.
Einer der Haken wird auch als erster Haken bezeichnet, und der andere Haken wird auch als zweiter Haken bezeichnet. Mit anderen Worten ist einer der Haken ein erster Haken, wobei der andere Haken ein zweiter Haken ist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn sich der zweite Längenbereich des ersten Hakens in radialer Richtung der elektrischen Maschine nach außen von dem ersten Längenbereich des ersten Hakens weg erstreckt, sodass sich der zweite Längenbereich des ersten Hakens in radialer Richtung der elektrischen Maschine weg von der Maschinendrehachse erstreckt. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass sich der zweite Längenbereich des zweiten Hakens in radialer Richtung der elektrischen Maschine nach innen von dem ersten Längenbereich des zweiten Hakens weg erstreckt, sodass sich vorzugsweise der zweite Längenbereich des zweiten Hakens in radialer Richtung der elektrischen Maschine hinter der Maschinendrehachse erstreckt. Dadurch kann die Endscheibe beispielsweise bei dem ersten Schritt des genannten Verfahrens derart besonders zeit- und kostengünstig an dem Blechpaket fixiert, insbesondere vorfixiert, werden, dass die Haken zunächst in axialer Richtung der elektrischen Maschine in die Aufnahmen eingesteckt werden, woraufhin die Endscheibe und somit die Haken in radialer Richtung der Maschine relativ zu dem Blechpaket verschoben werden, wodurch die zweiten Längenbereiche hinter die Wandungsbereiche geschoben werden und in der Folge die zweiten Längenbereiche und somit die Haken die Wandungsbereiche in axialer Richtung der elektrischen Maschine hintergreifen. Daraufhin wird beispielsweise die Welle montiert, insbesondere derart, dass das Blechpaket und vorzugsweise auch die Endscheibe auf der Welle angeordnet werden. Durch dieses Montieren der Welle wird beispielsweise die Endscheibe relativ zu dem Blechpaket in radialer Richtung des Blechpakets gesichert, sodass beispielsweise die Endscheibe und somit die Haken nicht mehr in radialer Richtung der elektrischen Maschine derart zurückrutschen können, dass die zweiten Längenbereiche die Wandungsbereiche nicht mehr hintergreifen. Somit erfolgt durch die Welle beziehungsweise durch das Montieren der Welle eine radiale Sicherung der Endscheibe und somit der Haken relativ zu dem Blechpaket, woraufhin beispielsweise die Wicklung zumindest um den Teilbereich des Blechpakets und beispielsweise zumindest auch um den Teilbereich der Endscheibe herum gewickelt werden kann. Hierdurch kann bei dem Verfahren zum Herstellen der elektrischen Maschine die Endscheibe besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig an dem Blechpaket vorfixiert werden, sodass die elektrische Maschine besonders zeit- und kostengünstig hergestellt werden kann.
Um die Endscheibe besonders einfach und somit zeit- und kostengünstig an dem Blechpaket fixieren, insbesondere vorfixieren, zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der jeweilige zweite Längenbereich des jeweiligen Hakens ein jeweiliges freies Ende des jeweiligen Hakens bildet, der an seinem jeweiligen freien Ende endet.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der jeweilige Haken aus einem Kunststoff gebildet ist. Dadurch kann der jeweilige Haken zeit- und kostengünstig hergestellt werden.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der jeweilige Haken durch Kunststoff- Spritzgießen hergestellt ist, wodurch die Haken besonders zeit- und kostengünstig hergestellt und somit realisiert werden können.
Vorzugsweise sind die Haken einstückig miteinander ausgebildet, mithin aus einem einzigen Stück gebildet. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Haken nicht separat voneinander ausgebildet und miteinander verbunden sind, sondern vorzugsweise sind die Haken einstückig miteinander ausgebildet, das heißt aus einem einzigen Stück gebildet, sodass die Haken durch einen einstückigen, mithin aus einem einzigen Stück gebildeten und somit integral hergestellten und als ein Monoblock ausgebildeten Körper gebildet sind.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes und vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine elektrische Maschine gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine, insbesondere gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, für ein Kraftfahrzeug. Bei dem Verfahren gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Blechpaket als erstes Bauelement bereitgestellt. Außerdem wird wenigstens eine separat von dem Blechpaket ausgebildete Endscheibe als zweites Bauelement bereitgestellt. Die Endscheibe wird derart an einer axialen Stirnseite des Blechpakets angeordnet, dass sich die Endscheibe in axialer Richtung der elektrischen Maschine an die axiale Stirnseite des Blechpakets und somit insbesondere an das Blechpaket insgesamt anschließt.
Um die elektrische Maschine besonders zeit- und kostengünstig herstellen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass an einem der Bauelemente wenigstens zwei in axialer Richtung der elektrischen Maschine von einem Grundbereich des einen Bauelements abstehende Haken vorgesehen sind, welche in Eingriff mit korrespondierenden, an dem anderen Bauelement vorgesehenen Aufnahmen gebracht werden und dadurch die Aufnahmen, insbesondere direkt, begrenzende Wandungsbereiche des anderen Bauelements in axialer Richtung der elektrischen Maschine hintergreifen, wodurch die Endscheibe, insbesondere direkt, an dem Blechpaket befestigt wird. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts und des zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine, insbesondere gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, eines Kraftfahrzeugs. Der Rotor gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung weist ein Blechpaket als erstes Bauelement auf. Außerdem weist der Rotor gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung wenigstens eine sich in axialer Richtung des Rotors an eine axiale Stirnseite des Blechpakets und somit beispielsweise an das Blechpaket insgesamt anschließende und an der axialen Stirnseite angeordnete und separat von dem Blechpaket ausgebildete Endscheibe auf, welche ein zweites Bauelement des Rotors ist oder auch als zweites Bauelement bezeichnet wird.
Um nun den Rotor und somit die elektrische Maschine besonders zeit- und kostengünstig herstellen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass an einem der Bauelemente, insbesondere an der Endscheibe, wenigstens zwei in axialer Richtung des Rotors von einem Grundbereich des einen Bauelements abstehende Haken vorgesehen sind, welche in korrespondierende, an dem anderen Bauelement, insbesondere an dem Blechpaket, vorgesehenen Aufnahmen eingreifen und die Aufnahmen, insbesondere direkt, begrenzende Wandungsbereiche des anderen Bauelements in axialer Richtung des Rotors hintergreifen, wodurch die Endscheibe, insbesondere direkt, an dem Blechpaket befestigt ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts, des zweiten Aspekts und des dritten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des vierten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:
Fig. 1 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Perspektivansicht einer elektrischen Maschine für ein Kraftfahrzeug;
Fig. 2 eine schematische Längsschnittansicht eines Rotors der elektrischen
Maschine;
Fig. 3 ausschnittsweise eine weitere schematische Längsschnittansicht des
Rotors;
Fig. 4 eine schematische Darstellung zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Herstellen der elektrischen Maschine, insbesondere des Rotors; und
Fig. 5 eine weitere schematische Darstellung zum weiteren Veranschaulichen des Verfahrens.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Perspektivansicht eine elektrische Maschine 1 für ein einfach auch als Fahrzeug bezeichnetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildete Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die elektrische Maschine 1 aufweist und mittels der elektrischen Maschine 1, insbesondere rein, elektrisch antreibbar ist. Die elektrische Maschine 1 weist einen in Fig. 1 ausschnittsweise und besonders schematisch dargestellten Stator 2 und einen Rotor 3 auf, welcher mittels des Stators 2 antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse 4 relativ zu dem Stator 2 drehbar ist. Insbesondere kann die elektrische Maschine 1 über ihren Rotor 3 Antriebsdrehmomente zum, insbesondere rein, elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen.
Der Rotor 3 und somit die elektrische Maschine 1 weisen ein Blechpaket 5 auf, welches vorzugsweise nach der sogenannten Backlack-Technologie hergestellt ist. Dies bedeutet, dass das Blechpaket 5 vorzugsweise, insbesondere einzelne, Blechsegmente aufweist, welche auch als Einzelbleche bezeichnet werden oder als Einzelbleche ausgebildet sind. Beispielsweise sind oder werden die Blechsegmente durch Stanzen hergestellt. Außerdem weist beispielsweise das Blechpaket 5 einen Backlack auf. Der Backlack ist ein Lack, welcher als Klebelack und Isolationslack ausgebildet ist. Mittels des Backlacks sind die Blechsegmente miteinander verklebt und dadurch miteinander verbunden, mithin miteinander verbacken. Außerdem sind beispielsweise die Blechsegmente mittels des Backlacks elektrisch voneinander isoliert. Da das Blechpaket 5 nach der Backlack- Technologie hergestellt ist, bildet oder ist das Blechpaket 5 einen vorteilhaften, insbesondere massiven, Block. Das Blechpaket 5 wird auch als erstes Bauelement bezeichnet. Mit anderen Worten ist das Blechpaket 5 ein erstes Bauelement des Rotors 3 und somit der elektrischen Maschine 1.
Der Rotor 3 und somit die elektrische Maschine 1 weisen außerdem wenigstens eine separat von dem Blechpaket 5 ausgebildete Endscheibe 6 auf, welche bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel als eine Sternscheibe ausgebildet ist. Außerdem weisen der Rotor 3 und somit die elektrische Maschine 1 eine beispielsweise separat von dem Blechpaket 5 und separat von der Endscheibe 6 ausgebildete Welle 7 auf, welche auch als Rotorwelle bezeichnet wird. Erkennbar ist, dass das Blechpaket 5 und die Endscheibe 6 auf der Welle 7 angeordnet sind. Das Blechpaket 5 ist separat von der Welle 7 ausgebildet und drehfest mit der Welle 7 verbunden. Beispielsweise ist die Endscheibe 6 separat von der Welle 7 ausgebildet, wobei beispielsweise die Endscheibe 6 drehfest mit der Welle 7 verbunden ist. Insbesondere kann der Rotor 3 die Antriebsdrehmomente über die Welle 7 bereitstellen. Erkennbar ist, dass sich die Endscheibe 6 in axialer Richtung des Rotors 3 und somit der elektrischen Maschine 1 an eine axiale Stirnseite AS1 des Blechpakets 5 anschließt und an der axialen Stirnseite AS1 angeordnet ist, insbesondere derart, dass die Endscheibe 6, insbesondere direkt, an der axialen Stirnseite AS1 abgestützt ist, mithin anliegt.
Der Rotor 3 und somit die elektrische Maschine 1 weisen außerdem eine in den Fig. nicht dargestellte Wicklung auf, welche durch das Blechpaket 5 getragen und dabei an dem Blechpaket 5 befestigt ist. Beispielsweise ist die Wicklung zumindest um einen Teilbereich des Blechpakets 5 herum gewickelt und dadurch an dem Blechpaket 5 befestigt. Ferner ist es denkbar, dass die Wicklung zumindest um einen Teilbereich der Endscheibe 6 herum gewickelt ist.
Fig. 4 und Fig. 5 veranschaulichen ein Verfahren zum Herstellen des Rotors 3, wobei beispielsweise das Verfahren zum Herstellen des Rotors 3 bei dem Verfahren zum Herstellen der elektrischen Maschine 1 durchgeführt wird. Bei dem Verfahren zum Herstellen der elektrischen Maschine 1 beziehungsweise des Rotors 3 ist es wünschenswert, die Endscheibe 6 an dem Blechpaket 5 ohne Zuhilfenahme der Wicklung, das heißt in einem Zustand zu befestigen und somit zu fixieren, insbesondere vorzufixieren, in welchem die Wicklung noch nicht um das Blechpaket 5 und noch nicht um die Endscheibe 6 herum gewickelt ist.
Um nun die Endscheibe 6 besonders zeit- und kostengünstig und ohne, dass es zu unerwünschten Effekten kommt, an dem Blechpaket 5 insbesondere ohne Zuhilfenahme der Wicklung befestigt und somit fixieren, das heißt insbesondere vorfixieren, zu können, sind, wie besonders gut aus Fig. 2 und 3 erkennbar ist, an der Endscheibe 6 wenigstens oder genau zwei in axialer Richtung des Rotors 3 und somit der elektrischen Maschine 1 von einem Grundbereich G der Endscheibe 6 abstehende und insbesondere hin zu dem Blechpaket 5 abstehende Haken 8 vorgesehen. Die axiale Richtung des Rotors 3 und somit der elektrischen Maschine 1 fällt mit der Maschinendrehachse 4 zusammen und ist durch einen Doppelpfeil 9 veranschaulicht. Der jeweilige Haken 8 greift in eine jeweilige, korrespondierende und an dem Blechpaket 5 vorgesehene Aufnahme 10 ein. Bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ist die jeweilige Aufnahme 10 derart am Blechpaket 5 vorgesehen, dass die jeweilige Aufnahme 10 in dem Blechpaket 5 ausgebildet ist, wodurch beispielsweise die jeweilige Aufnahme 10 in das Blechpaket 5 integriert ist. Erkennbar ist, dass die jeweilige Aufnahme 10 durch einen jeweiligen Wandungsbereich W des Blechpakets 5 in axialer Richtung des Rotors 3 und dabei hin zu der Endscheibe 6 betrachtet direkt begrenzt ist. Dabei hintergreifen die Haken 8 die Wandungsbereiche W in axialer Richtung des Rotors 3 und somit der elektrischen Maschine 1, wodurch die Endscheibe 6, insbesondere direkt, an dem Blechpaket 5 befestigt ist. Besonders gut aus Fig. 2 und 3 erkennbar ist, dass die jeweilige Aufnahme 10 ein jeweiliger Hinterschnitt ist oder einen jeweiligen Hinterschnitt bildet. Der jeweilige Haken 8 greift in den jeweiligen Hinterschnitt ein und hintergreift dabei die jeweilige Wandung W in axialer Richtung des Rotors 3. Besonders gut aus Fig. 3 und 5 ist erkennbar, dass der jeweilige, auch als jeweiliger Zapfen oder jeweilige Nase bezeichnete Haken 8 einen jeweiligen, ersten Längenbereich L1 und einen jeweiligen, zweiten Längenbereich L2 aufweist, wobei sich der jeweilige Längenbereich L2 direkt an den jeweiligen Längenbereich L1 anschließt. Einer der Haken 8 wird auch als erster Haken H1 bezeichnet, wobei der andere Haken 8 auch als zweiter Haken H2 bezeichnet wird. Der jeweilige erste Längenbereich L1 erstreckt sich in axialer Richtung des Rotors 3 und somit der elektrischen Maschine 1 von dem Grundbereich G weg und insbesondere hin zu dem Blechpaket 5. Der jeweilige zweite Längenbereich L2 verläuft bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel in radialer Richtung des Rotors 3, dessen radiale Richtung senkrecht zur axialen Richtung verläuft und durch einen Doppelpfeil 11 veranschaulicht ist. Dabei verläuft der jeweilige zweite Längenbereich L2 vorliegend senkrecht zum jeweiligen ersten Längenbereich L1. Außerdem hintergreift der jeweilige zweite Längenbereich L2 den jeweiligen Wandungsbereich W in axialer Richtung des Rotors 3 und somit der elektrischen Maschine 1 , deren radialer Richtung mit der radialen Richtung des Rotors zusammenfällt.
Bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die Haken 8 derart ausgebildet sind, dass sich der Längenbereich L2 des ersten Hakens H1 von dem Längenbereich L1 des Hakens H1 in dieselbe, schräg oder vorliegend parallel zur radialen Richtung des Rotors 3 verlaufende Richtung weg erstreckt, in die sich auch der zweite Längenbereich L2 des zweiten Hakens H2 von dem ersten Längenbereich L1 des zweiten Hakens H2 weg erstreckt. Somit ist es bei dem in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass sich der zweite Längenbereich L2 des ersten Hakens H1 in radialer Richtung der elektrischen Maschine 1 und somit des Rotors 3 nach außen von dem ersten Längenbereich L1 des ersten Hakens H1 und von der Maschinendrehachse 4 weg erstreckt, wobei sich der zweite Längenbereich L2 des zweiten Hakens H2 in radialer Richtung des Rotors 3 und somit der elektrischen Maschine 1 nach innen und somit zu der Maschinendrehachse 4 hin von dem ersten Längenbereich L1 des zweiten Hakens H2 weg erstreckt. Somit wird bei dem zuvor genannten, in Fig. 4 veranschaulichten Verfahren zum Herstellen des Rotors 3 die Endscheibe 6, insbesondere ohne Zuhilfenahme der Wicklung, auf folgende Weise an dem Blechpaket 5 befestigt und dabei insbesondere vorfixiert:
Bei einem ersten Schritt S1 des Verfahrens zum Herstellen des Rotors 3 werden die Endscheibe 6 und somit die Haken 8 - wie in Fig. 4 durch Pfeile 12 veranschaulicht ist — derart in axialer Richtung des Rotors 3 relativ zu dem Blechpaket 5 translatorisch bewegt, dass die Haken 8 in die Aufnahmen 10 eingesteckt werden. Nach dem ersten Schritt S1 und vor einem sich zeitlich an den ersten Schritt S1 anschließenden, zweiten Schritt S2 des Verfahrens sind die Haken 8 somit in den Aufnahmen 10 angeordnet, jedoch ohne dass die Haken 8 die Wandungsbereiche W hintergreifen. Bei dem darauffolgenden zweiten Schritt S2 des Verfahrens werden die Endscheibe 6 und somit die Haken 8, wie es in Fig. 4 durch einen Pfeil 13 veranschaulicht ist, in radialer Richtung des Rotors 3 und somit der elektrischen Maschine 1 relativ zu dem Blechpaket 5 verschoben, derart, dass die Haken 8, insbesondere die zweiten Längenbereiche L2, hinter die Wandungsbereiche W geschoben werden und in der Folge die Haken 8, insbesondere die Längenbereiche L2, die Wandungsbereiche W in axialer Richtung des Rotors 3 und somit der elektrischen Maschine 1 hintergreifen. Während der Schritte S1 und S2 sind beispielsweise das Blechpaket 5 und die Endscheibe 6 noch nicht auf der Welle 7 angeordnet, mithin ist die Welle 7 noch nicht an dem Blechpaket 5 und noch nicht an der Endscheibe 6 montiert. Außerdem ist es vorgesehen, dass während der Schritte S1 und S2 die genannte Wicklung noch nicht an dem Blechpaket 5 und auch nicht an der Endscheibe 6 montiert ist.
Bei einem sich zeitlich an den zweiten Schritt S2 anschließenden dritten Schritt S3 des Verfahrens wird beispielsweise die Welle 7 an dem Blechpaket 5 und an der Endscheibe 6 montiert, insbesondere derart, dass das Blechpaket 5 und die Endscheibe 6 auf der Welle 7 angeordnet werden. Durch dieses Anordnen des Blechpakets 5 und der Endscheibe 6 auf der Welle 7 wird verhindert, dass die Haken 8 und die Endscheibe 6 in radialer Richtung des Rotors 3 derart zurückrutschen, dass die Längenbereiche L2 nicht mehr hinter den Wandungsbereichen W angeordnet sind. Dies bedeutet, dass mittels der montierten Welle 7 die Endscheibe 6 und somit die Haken 8 in radialer Richtung des Rotors 3 relativ zu dem Blechpaket 5 arretiert werden.
Die Haken 8 sind beispielsweise aus einem Kunststoff gebildet und beispielsweise durch Kunststoff-Spritzgießen hergestellt, insbesondere derart, dass beispielsweise die Haken 8 an einen Grundkörper der Endscheibe 6 angespritzt sind. Der Grundkörper der Endscheibe 6 ist beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Stahl oder aus Aluminium, gebildet. Vorzugsweise sind die Haken 8 einstückig miteinander ausgebildet, das heißt aus einem einzigen Stück gebildet.
Ferner wäre es denkbar, dass die Haken 8 einstückig mit dem Grundkörper ausgebildet sind, sodass beispielsweise die Haken 8 und der Grundkörper aus einem einzigen Stück gebildet sind. Dabei sind die Haken 8 beispielsweise Fräsen hergestellt, und/oder die Haken 8 und der Grundkörper sind durch Gießen hergestellt. Beispielsweise sind die Haken 8 und somit beispielsweise der Grundkörper aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Aluminium, gebildet. Denkbar ist ferner, dass der jeweiligen Haken 8 separat von dem Grundkörper ausgebildet und teilweise in dem Grundkörper angeordnet ist, sodass beispielsweise der jeweilige Haken als ein auch als Einsatzteil oder Insert bezeichnete Einlegeteil ausgebildet ist. Dabei ist beispielsweise der jeweilige Haken 8 aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Aluminium, gebildet, sodass beispielsweise der jeweilige Haken 8 als ein metallische Einlegeteil, insbesondere als ein Aluminium-Einlegeteil, ausgebildet sein kann.
Die Blechsegmente sind beispielsweise einzelne, gestanzte Blechsegmente und somit durch Stanzen hergestellt. Insbesondere sind oder werden die Blechsegmente beispielsweise mittels eines Stanzwerkzeugs hergestellt. Mittels wenigstens eines oder mehrerer Schieber im Stanzwerkzeug können beispielsweise unterschiedliche Formen beziehungsweise Geometrieelemente der Blechsegmente hergestellt werden. Wird das Blechpaket 5 nach dem Herstellen der Blechsegmente aus den Blechsegmenten aufgebaut, so bilden die Blechsegmente die Aufnahmen 10, sodass die Aufnahmen 10 zeit- und kostengünstig hergestellt werden können. Beispielsweise werden die Blechsegmente mittels eines Backlacks insbesondere vollflächig miteinander verklebt und dadurch miteinander verbunden. Die Aufnahmen 10 können besonders vorteilhaft in dem Blechpaket 5 realisiert werden, da die Blechsegmente aufgrund ihrer Verbindung mittels des Backlacks sehr fest miteinander verbunden sind.
Das Verfahren, welches in Fig. 4 veranschaulicht ist, ist auch besonders gut aus Fig. 5 erkennbar. Beispielsweise werden bei dem ersten Schritt S1 die Endscheibe 6 und mit dieser die Haken 8 achsversetzt zum Blechpaket 5 und relativ zu dem Blechpaket 5 in axialer Richtung bewegt, derart, dass die Haken 8 in die Aufnahmen 10 eingesteckt werden. Nach dem ersten Schritt S1 und vor dem zweiten Schritt S2 ist die Endscheibe 6 noch achsversetzt zum Blechpaket 5 angeordnet. Bei dem zweiten Schritt S2 werden die Endscheibe 6 und somit die Haken 8 in radialer Richtung relativ zu dem Blechpaket 5 verschoben, derart, dass die zweiten Längenbereiche L2 hinter die Wandungsbereiche W geschoben werden. In der Folge hintergreifen die Haken 8 die Wandungsbereiche W, wodurch die Endscheibe insbesondere ohne Zuhilfenahme der Wicklung verliersicher an dem Blechpaket 5 fixiert, insbesondere vorfixiert, ist. Daraufhin können die Welle 7 und, insbesondere daraufhin, die Wicklung montiert werden, wobei die Wicklung beispielsweise derart montiert wird, dass die Wicklung zumindest um den Teilbereich des Blechpakets 5 und vorzugsweise auch zumindest um den Teilbereich der Endscheibe 6 herum gewickelt wird. Hierdurch wird beispielsweise die Endscheibe 6 fest an dem Blechpaket 5 befestigt. Bezugszeichenliste
1 elektrische Maschine
2 Stator
3 Rotor
4 Maschinendrehachse
5 Blech paket
6 Endscheibe
7 Welle
8 Haken
9 Doppelpfeil
10 Aufnahme
11 Doppelpfeil
12 Pfeil
13 Pfeil
AS1 axiale Stirnseite
G Grundbereich
H1 erster Haken
H2 zweiter Haken
L1 erster Längenbereich
L2 zweiter Längenbereich
S1 erster Schritt
S2 zweiter Schritt
S3 dritter Schritt
W Wandungsbereich

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Maschine (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Blechpaket (5) als erstem Bauelement, und mit wenigstens einer sich in axialer Richtung (9) der elektrischen Maschine (1) an eine axiale Stirnseite (AS1) des Blechpakets (5) anschließenden und an der axialen Stirnseite (AS1) angeordneten und separat von dem Blechpaket (5) ausgebildeten Endscheibe (6) als zweitem Bauelement, dadurch gekennzeichnet, dass an einem der Bauelemente wenigstens zwei in axialer Richtung (9) der elektrischen Maschine (1) von einem Grundbereich (G) des einen Bauelements abstehende Haken (8) vorgesehen sind, welche in korrespondierende, an dem anderen Bauelement vorgesehene Aufnahmen (10) eingreifen und die Aufnahmen (10) begrenzende Wandungsbereiche (W) des anderen Bauelements in axialer Richtung (9) der elektrischen Maschine (1) hintergreifen, wodurch die Endscheibe (6) an dem Blechpaket (5) befestigt ist.
2. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das eine Bauelement die Endscheibe (6) und das andere Bauelement das Blechpaket (5) ist.
3. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Haken (8) einen sich in axialer Richtung (9) der elektrischen Maschine (1) von dem Grundbereich (G) weg erstreckenden ersten Längenbereich (L1) und einen sich an den ersten Längenbereich (L1) anschließenden, zweiten Längenbereich (L2) aufweist, welcher:
- in radialer Richtung (9) der elektrischen Maschine (1) oder schräg zur radialen Richtung (11) der elektrischen Maschine (1) verläuft;
- schräg oder senkrecht zum ersten Längenbereich (L1) verläuft; und
- den jeweiligen Wandungsbereich (W) in axialer Richtung (9) der elektrischen Maschine (1) hintergreift.
4. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass:
- ein erster der Haken (8) derart ausgebildet ist, dass sich der zweite Längenbereich (L2) des ersten Hakens (H1) in radialer Richtung (11) der elektrischen Maschine (1) nach außen hin von dem ersten Längenbereich (L1) des ersten Hakens (H1) weg erstreckt; und
- ein zweiter der Haken (8) derart ausgebildet ist, dass sich der zweite Längenbereich (L2) des zweiten Hakens (H2) in radialer Richtung (11) der elektrischen Maschine (1) nach innen hin von dem ersten Längenbereich (L1) des zweiten Hakens (H2) weg erstreckt.
5. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige zweite Längenbereich (L2) des jeweiligen Hakens (8) ein jeweiliges freies Ende des jeweiligen Hakens (8) bildet, der an seinem jeweiligen freien Ende endet.
6. Elektrische Maschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Haken (8) aus einem Kunststoff gebildet ist.
7. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Haken (8) durch Kunststoff-Spritzgießen hergestellt ist.
8. Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer elektrischen Maschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine (1) für ein Kraftfahrzeug, bei welchem:
- ein Blechpaket (5) als erstes Bauelement bereitgestellt wird;
- wenigstens eine separat von dem Blechpaket (5) ausgebildete Endscheibe (6) als zweites Bauelement bereitgestellt wird; und
- die Endscheibe (6) derart an einer axialen Stirnseite (AS1) des Blechpakets (5) angeordnet wird, dass sich die Endscheibe (6) in axialer Richtung (9) der elektrischen Maschine (1) an die axiale Stirnseite (AS1) des Blechpakets (5) anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass an einem der Bauelemente wenigstens zwei in axialer Richtung (9) der elektrischen Maschine (1) von einem Grundbereich (G) des einen Bauelements abstehende Haken (8) vorgesehen sind, welche in Eingriff mit korrespondierenden, an dem anderen Bauelement vorgesehenen Aufnahmen (10) gebracht werden und dadurch die Aufnahmen (10) begrenzende Wandungsbereiche (W) des anderen Bauelements in axialer Richtung (9) der elektrischen Maschine (1) hintergreifen, wodurch die Endscheibe (6) an dem Blechpaket (5) befestigt wird.
10. Rotor (3) für eine elektrische Maschine (1) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Blechpaket (5) als erstem Bauelement, und mit wenigstens einer sich in axialer Richtung (9) des Rotors (3) an eine axiale Stirnseite (AS1) des Blechpakets (5) anschließenden und an der axialen Stirnseite (AS1) angeordneten und separat von dem Blechpaket (5) ausgebildeten Endscheibe (6) als zweitem Bauelement, dadurch gekennzeichnet, dass an einem der Bauelemente wenigstens zwei in axialer Richtung (9) des Rotors (3) von einem Grundbereich (G) des einen Bauelements abstehende Haken (8) vorgesehen sind, welche in korrespondierende, an dem anderen Bauelement vorgesehene Aufnahmen (10) eingreifen und die Aufnahmen (10) begrenzende Wandungsbereiche (W) des anderen Bauelements in axialer Richtung (9) des Rotors (3) hintergreifen, wodurch die Endscheibe (6) an dem Blechpaket (5) befestigt ist.
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