DE102017222056A1

DE102017222056A1 - Rotor or stator of an electric machine

Info

Publication number: DE102017222056A1
Application number: DE102017222056.2A
Authority: DE
Inventors: David Philipp Morisco
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-12-06
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2019-06-06
Also published as: WO2019110173A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschinenkomponente einer elektrischen Maschine (3), insbesondere Rotor (1) oder Stator (10) umfassend einen Grundkörper (2), der einen Stapel einzelner Bleche (4) und Ausnehmungen (6) zum Aufnehmen von Permanentmagneten (7) aufweist, wobei zwischen dem Grundkörper und den Permanentmagneten (7) jeweils eine elektrische Isolation (5) vorgesehen ist, die eine elektrische Verbindung zwischen den Blechen (4) des Grundkörper (2) über einen der Permanentmagnete (7) verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolation (5) einen weichmagnetischen Verbundwerkstoff umfasst.

The present invention relates to a machine component of an electric machine (3), in particular rotor (1) or stator (10) comprising a base body (2) comprising a stack of individual sheets (4) and recesses (6) for receiving permanent magnets (7). wherein in each case an electrical insulation (5) is provided between the base body and the permanent magnets (7), which prevents an electrical connection between the sheets (4) of the base body (2) via one of the permanent magnets (7), characterized in that the electrical insulation (5) comprises a soft magnetic composite material.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor oder Stator einer elektrischen Maschine. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, umfassend einen derartigen Rotor und/oder Stator. Der Rotor oder Stator kann einen Permanentmagneten aufnehmen und ist gegenüber dem Permanentmagneten vorteilhafterweise elektrisch isoliert.The present invention relates to a rotor or stator of an electrical machine. Furthermore, the invention relates to an electrical machine comprising such a rotor and / or stator. The rotor or stator can accommodate a permanent magnet and is advantageously electrically insulated from the permanent magnet.

Aus dem Stand der Technik sind Drehstrommaschinen mit Permanentmagneten bekannt. Solche elektrischen Maschinen ermöglichen hohe Drehmomente und hohe Leistungsdichten. Generell lassen sich die Maschinen innerhalb der Literatur in zwei Kategorien unterteilen, in Innenläufer (Rotor innerhalb des Stators) und Außenläufer (Rotor außerhalb des Stators). Maschinenteile, die den magnetischen Fluss konzentriert führen, wie insbesondere der Stator oder der Rotor, sind aus gestapelten Elektroblechen aufgebaut. Die Magnete, die vorwiegend im Rotor verbaut werden, sind aus gesinterten seltenen Erden-Materialien aufgebaut, welche eine hohe elektrische Leitfähigkeit besitzen.Three-phase machines with permanent magnets are known from the prior art. Such electrical machines enable high torques and high power densities. In general, the machines within the literature can be divided into two categories, internal rotor (rotor inside the stator) and external rotor (rotor outside the stator). Machine parts which concentrate the magnetic flux, in particular the stator or the rotor, are constructed of stacked electric sheets. The magnets, which are mainly installed in the rotor, are made of sintered rare earth materials, which have a high electrical conductivity.

Üblicherweise sind die gestapelten Elektrobleche gegenüber einander elektrisch isoliert. Durch zeitlich veränderliche Magnetfelder entstehen Wirbelströme, die somit nicht zwischen den einzelnen Blechen fließen können. Vielmehr können Wirbelströme nur innerhalb der einzelnen Bleche auftreten. Durch die Berührung der Magnete mit den Elektroblechstapeln besteht jedoch die Gefahr, dass die einzelnen Bleche kurzgeschlossen werden und somit Wirbelströme über die Magnete fließen und sich dadurch in sämtliche Elektrobleche verteilen können. Dies hat einen signifikant erhöhten Verlust beim Betrieb der elektrischen Maschine zur Folge. Eine elektrische Isolation zwischen Magnet und Elektroblech unterdrückt zwar die Wirbelströme, erhöht aber zumeist auch den magnetischen Widerstand, was wiederum eine Reduktion der Leistung der elektrischen Maschine mit sich bringt.Usually, the stacked electrical sheets are electrically isolated from each other. Time-varying magnetic fields produce eddy currents, which thus can not flow between the individual sheets. Rather, eddy currents can occur only within the individual sheets. By touching the magnets with the electrical steel stacks, however, there is a risk that the individual sheets are short-circuited and thus eddy currents flow through the magnets and thereby can be distributed in all electrical panels. This results in a significantly increased loss in the operation of the electric machine. Although an electrical insulation between magnet and electrical sheet suppresses the eddy currents, but usually also increases the magnetic resistance, which in turn brings a reduction in the performance of the electric machine with it.

Aus dem Stand der Technik ist insbesondere die DE 10 2010 026 263 A1 bekannt. Dieses Dokument beschreibt einen Stator einer elektrischen Maschine, der vollständig aus einem magnetisch leitfähigen Verbundwerkstoff gefertigt ist. Eine solche Fertigungsweise hat Vorteile hinsichtlich Wirbelstromverhalten, ist jedoch teuer und aufwendig. In dem zitierten Dokument wird das Fertigungsverfahren vorwiegend deshalb gewählt, weil eine komplizierte Statorgeometrie vorhanden ist, die sich nicht durch Stapeln einzelner Bleche erreichen lässt.From the prior art is in particular the DE 10 2010 026 263 A1 known. This document describes a stator of an electric machine made entirely of a magnetically conductive composite material. Such a manufacturing method has advantages in terms of eddy current behavior, but is expensive and expensive. In the cited document, the manufacturing process is mainly chosen because a complicated stator geometry is present, which can not be achieved by stacking individual sheets.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Maschinenkomponente, insbesondere ein Rotor oder Stator, weist einen Grundkörper auf, der einfach und aufwandsarm mittels Blechstapel zu fertigen ist. Somit unterscheidet sich der Rotor oder Stator hinsichtlich seiner Herstellungsweise nicht von konventionellen Rotoren oder Statoren. Es wird lediglich zusätzlich zu dem Permanentmagneten eine elektrische Isolation bereitgestellt, die den Permanentmagneten von dem Grundkörper trennt und gleichzeitig eine magnetische Leitfähigkeit sicherstellt. Somit ist insbesondere ein Kurzschluss der Bleche durch den Magneten verhindert, während gleichzeitig ein Magnetfluss innerhalb der elektrischen Maschine nicht beeinträchtigt wird. Somit geht keine Leistung der elektrischen Maschine verloren.The machine component according to the invention, in particular a rotor or stator, has a base body which can be manufactured simply and with little effort by means of a sheet stack. Thus, the rotor or stator does not differ from conventional rotors or stators in terms of its method of manufacture. It is merely provided in addition to the permanent magnet electrical insulation, which separates the permanent magnet of the main body and at the same time ensures a magnetic conductivity. Thus, in particular a short circuit of the sheets is prevented by the magnet, while at the same time a magnetic flux is not affected within the electrical machine. Thus, no power of the electric machine is lost.

Die erfindungsgemäße Maschinenkomponente einer elektrischen Maschine, die insbesondere ein Rotor oder ein Stator ist, umfasst einen Grundkörper und eine elektrische Isolation. Der Grundkörper umfasst einen Stapel einzelner Bleche. Die Bleche sind insbesondere Elektrobleche. Der Grundkörper weist weiterhin zumindest eine Ausnehmung auf. In die Ausnehmung ist der Permanentmagnet einsetzbar. Weist der Grundkörper mehrere Ausnehmungen auf, so ist insbesondere vorgesehen, dass in jeweils eine Ausnehmung zumindest ein Permanentmagnet einsetzbar ist. In eine Ausnehmung können auch mehrere Permanentmagnete eingesetzt werden. Die Ausnehmung erstreckt sich vorteilhafterweise durch sämtliche Bleche des Stapels.
An dem Grundkörper ist zumindest ein Permanentmagnet angebracht. Dazu ist insbesondere vorgesehen, dass der zumindest eine Permanentmagnet durch die einzelnen Bleche des Grundkörpers ragt. Durch die elektrische Isolation ist ein elektrischer Kontakt zwischen Permanentmagnet und dem Grundkörper verhindert. Auf diese Weise ist verhindert, dass der Permanentmagnet den Grundkörper kurzschließen kann, insbesondere ist ein elektrischer Kurzschluss zwischen den einzelnen Blechen durch den Permanentmagnet verhindert. Somit ist eine elektrische Verbindung der Bleche durch einen der Permanentmagnete verhindert.The machine component according to the invention of an electrical machine, which is in particular a rotor or a stator, comprises a main body and an electrical insulation. The main body comprises a stack of individual sheets. The sheets are in particular electrical sheets. The main body also has at least one recess. In the recess of the permanent magnet can be used. If the base body has a plurality of recesses, it is provided, in particular, that at least one permanent magnet can be inserted into a respective recess. In a recess and a plurality of permanent magnets can be used. The recess advantageously extends through all the sheets of the stack.
At least one permanent magnet is attached to the base body. For this purpose, it is provided in particular that the at least one permanent magnet protrudes through the individual sheets of the main body. The electrical insulation prevents electrical contact between the permanent magnet and the main body. In this way it is prevented that the permanent magnet can short-circuit the base body, in particular an electrical short circuit between the individual sheets is prevented by the permanent magnet. Thus, an electrical connection of the sheets is prevented by one of the permanent magnets.

Des Weiteren ist vorgesehen, dass die elektrische Isolation einen weichmagnetischen Verbundwerkstoff umfasst. Dadurch ist die elektrische Isolation magnetisch leitfähig, weshalb ein magnetisches Feld nahezu unbeeinflusst weitergeleitet wird. Auf diese Weise lassen sich effektiv Wirbelströme bekämpfen, während gleichzeitig kein Leistungsverlust der elektrischen Maschine vorhanden ist, da der magnetische Fluss innerhalb der elektrischen Maschine nicht oder nahe nicht beeinflusst wird.Furthermore, it is provided that the electrical insulation comprises a soft magnetic composite material. As a result, the electrical insulation is magnetically conductive, which is why a magnetic field is forwarded almost unaffected. In this way, eddy currents can be effectively combated while at the same time there is no power loss of the electric machine since the magnetic flux within the electric machine is not or not affected.

Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt. The dependent claims have preferred developments of the invention to the content.

Vorteilhafterweise ist die elektrische Isolation in der Ausnehmung angeordnet. Somit ist sichergestellt, dass der Permanentmagnet keinerlei Kontakt zu dem Grundkörper aufweist. Auf diese Weise ist der Kurzschluss der einzelnen Bleche durch den Permanentmagnet sicher und zuverlässig verhindert.Advantageously, the electrical insulation is arranged in the recess. This ensures that the permanent magnet has no contact with the main body. In this way, the short circuit of the individual sheets is prevented by the permanent magnet safely and reliably.

Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Ausnehmung einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist. Der erste Bereich schließt an den zweiten Bereich an. Weiterhin ist vorgesehen, dass der erste Bereich zum Aufnehmen des Permanentmagneten dient. Gleichzeitig ist vorgesehen, dass in dem zweiten Bereich die elektrische Isolation angebracht ist. Insbesondere entspricht somit der erste Bereich einer herkömmlichen Ausnehmung, wie sie in elektrischen Maschinen, insbesondere in Rotoren, nach dem Stand der Technik bereits vorhanden ist. Der zweite Bereich stellt somit eine Erweiterung des ersten Bereichs dar, um zusätzlich zu dem Permanentmagneten auch die elektrische Isolation aufnehmen zu können. Dadurch, dass der erste Bereich an den zweiten Bereich anschließt, ist sichergestellt, dass eine zuverlässige Trennung von Grundkörper und Permanentmagnet durch die elektrische Isolation erreicht werden kann.It is particularly advantageously provided that the recess has a first region and a second region. The first area connects to the second area. Furthermore, it is provided that the first area serves to receive the permanent magnet. At the same time it is provided that in the second region, the electrical insulation is attached. In particular, the first region thus corresponds to a conventional recess, as is already present in electrical machines, in particular in rotors, according to the prior art. The second region thus represents an extension of the first region in order to be able to absorb the electrical insulation in addition to the permanent magnet. Because the first region adjoins the second region, it is ensured that a reliable separation of the main body and permanent magnet can be achieved by the electrical insulation.

Weiterhin ist besonders vorteilhaft vorgesehen, dass sich der erste Bereich zwischen zwei zweiten Bereichen erstreckt. Somit kann der Permanentmagnet durch die elektrische Isolation gerahmt werden. Auf diese Weise ist besagte vollständige Trennung zwischen Grundkörper und Permanentmagnet vorteilhafterweise erreichbar. An Stirnflächen, an denen kein zweiter Bereich den ersten Bereich umgibt, ist die Ausnehmung bevorzugt größer als der Permanentmagnet, wodurch erreicht ist, dass auch hier keinerlei Kontakt zwischen Grundkörper und Permanentmagnet vorhanden ist.Furthermore, it is particularly advantageous that the first region extends between two second regions. Thus, the permanent magnet can be framed by the electrical insulation. In this way, said complete separation between the base body and the permanent magnet is advantageously achievable. At end faces, where no second region surrounds the first region, the recess is preferably larger than the permanent magnet, which ensures that there is no contact between the base body and the permanent magnet.

Ist die elektrische Isolation in den Rotor eingesetzt, so lässt sich für jede Ebene jedes Blechs ein Querschnitt der Elektrische Isolation finden. Dies entspricht insbesondere demjenigen Teilbereich der elektrischen Isolation, der innerhalb des einzelnen Blechs vorhanden ist. Besagter Querschnitt weist Außenkanten auf, die ausschließlich an dem Permanentmagneten oder an dem Blech anliegen. Somit ist die elektrische Isolation vorteilhafterweise an solchen Außenflächen, an denen die elektrische Isolation nicht an dem Permanentmagneten anliegt, vollständig durch den Grundkörper geführt. Daher ist ein sicherer und zuverlässiger Halt der elektrischen Isolation innerhalb des Grundkörpers sichergestellt.If the electrical insulation is used in the rotor, then a cross-section of the electrical insulation can be found for each level of each sheet. This corresponds in particular to that part of the electrical insulation which is present within the individual sheet. Said cross-section has outer edges, which rest exclusively on the permanent magnet or on the sheet. Thus, the electrical insulation is advantageously performed on such outer surfaces, where the electrical insulation is not applied to the permanent magnet, completely through the body. Therefore, a secure and reliable hold of the electrical insulation is ensured within the body.

Die einzelnen Bleche sind vorteilhafterweise elektrisch gegeneinander isoliert. Insbesondere sind die Bleche aus Elektroblech gefertigt und während des Stapelns durch eine elektrische Isolierung voneinander getrennt. Gleichzeitig sind die Bleche, insbesondere sämtliche Bleche, durch die elektrische Isolation gegenüber dem Permanentmagneten elektrisch isolierbar. Auf diese Weise ist vollständig verhindert, dass zwischen den einzelnen Blechen ein elektrischer Kontakt auftreten kann. So ist einerseits durch die elektrische Isolierung der Bleche gegeneinander verhindert, dass Wirbelströme zwischen den einzelnen Blechen fließen können, während durch die elektrische Isolation verhinderbar ist, dass Wirbelströme über den Permanentmagneten zwischen den einzelnen Blechen fließen. Auf diese Weise ist das Auftreten von Wirbelströmen erschwert oder verhindert. Somit ist ein Verlust beim Betrieb der elektrischen Maschine minimiert.The individual sheets are advantageously electrically isolated from each other. In particular, the sheets are made of electrical steel and separated from each other during stacking by electrical insulation. At the same time, the sheets, in particular all the sheets, are electrically isolable by the electrical insulation with respect to the permanent magnet. In this way, it is completely prevented that an electrical contact can occur between the individual sheets. Thus, on the one hand prevented by the electrical insulation of the sheets against each other that eddy currents can flow between the individual sheets, while can be prevented by the electrical insulation that eddy currents flow through the permanent magnet between the individual sheets. In this way, the occurrence of eddy currents is difficult or prevented. Thus, a loss in the operation of the electric machine is minimized.

Der weichmagnetische Verbundwerkstoff der elektrischen Isolation umfasst vorteilhafterweise weichmagnetische Eigenschaften aufweisende Partikel, insbesondere ein ferromagnetisches Pulver. Die Partikel sind mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung beschichtet. Somit weist die elektrische Isolation einen hohen elektrischen Widerstand auf, der zur Verhinderung von Wirbelströmen dient, die zwischen dem Permanentmagneten und den einzelnen Blechen fließen kann. Gleichzeitig ist eine hohe magnetische Leitfähigkeit erreicht, so dass ein magnetischer Fluss innerhalb des Rotors oder Stators und damit innerhalb der elektrischen Maschine oder nahezu nicht beeinflusst wird. Auf diese Weise ist erreicht, dass Wirbelströme effektiv bekämpft werden können, während ansonsten kein Leistungsverlust der elektrischen Maschine auftritt. Die weichmagnetische Eigenschaften aufweisende Partikel umfassen insbesondere Eisen und/oder zumindest eine eisenhaltige Legierung.The soft magnetic composite material of the electrical insulation advantageously comprises soft magnetic properties having particles, in particular a ferromagnetic powder. The particles are coated with an electrically insulating coating. Thus, the electrical insulation has a high electrical resistance, which serves to prevent eddy currents that can flow between the permanent magnet and the individual sheets. At the same time a high magnetic conductivity is achieved, so that a magnetic flux within the rotor or stator and thus within the electrical machine or is almost not affected. In this way it is achieved that eddy currents can be effectively combated, while otherwise no power loss of the electric machine occurs. The particles having soft magnetic properties comprise in particular iron and / or at least one iron-containing alloy.

Vorteilhafterweise weisen die Permanentmagnete jeweils zwei sich gegenüberliegende Stirnseiten auf. Die Stirnseiten sind insbesondere von vier weiteren, insbesondere kleineren, Seiten umschlossen. Die elektrische Isolation ist jeweils an den Stirnseiten der Permanentmagnete vorgesehen. Vorteilhafterweise ist die elektrische Isolation als Beschichtung der Stirnseiten vorgesehen. Die Permanentmagnete sind jeweils an ihren isolierten Stirnseiten in der zugeordneten Ausnehmung mit einem vorbestimmten Übermaß eingepresst. Dadurch ist eine einfache und aufwandsarme Montage der Maschinenkomponente erreicht, wobei ebenso ein sicherer und zuverlässiger Halt des Permanentmagneten in der Ausnehmung des Grundkörpers der Maschinenkomponente sichergestellt ist. In den Ausnehmungen sind besonders vorteilhaft Mittel, insbesondere Aussparungen, vorgesehen, um eine bestimmte Position des jeweiligen Permanentmagneten in der zugeordneten Ausnehmung zu erreichen.Advantageously, the permanent magnets each have two opposite end faces. The end faces are enclosed in particular by four further, in particular smaller, sides. The electrical insulation is provided in each case on the end faces of the permanent magnets. Advantageously, the electrical insulation is provided as a coating of the end faces. The permanent magnets are each pressed on their insulated end faces in the associated recess with a predetermined excess. As a result, a simple and low-effort installation of the machine component is achieved, as well as a secure and reliable hold of the permanent magnet is ensured in the recess of the main body of the machine component. In the recesses are particularly advantageous means, in particular recesses provided to achieve a certain position of the respective permanent magnet in the associated recess.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine. Die elektrische Maschine umfasst eine Maschinenkomponente wie zuvor beschrieben. Insbesondere umfasst die elektrische Maschine einen Rotor und einen Stator, wobei der Rotor und/oder Stator wie zuvor beschrieben ist. Somit sind in der elektrischen Maschine Wirbelströme bekämpft, während gleichzeitig ein Leistungsverlust der elektrischen Maschine aufgrund der Maßnahmen gegen Wirbelströme nicht auftritt. The invention further relates to an electrical machine. The electric machine comprises a machine component as described above. In particular, the electric machine comprises a rotor and a stator, wherein the rotor and / or stator is as described above. Thus, in the electric machine eddy currents are combated, while at the same time a loss of power of the electric machine due to the measures against eddy currents does not occur.

Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass ein Permanentmagnet in eine Ausnehmung des Rotors oder Stators eingesetzt ist. Besagter Permanentmagnet ist von dem Rotor oder Stator getrennt und insbesondere elektrisch isoliert. Auf diese Weise ist ein Kurzschluss zwischen den Blechen des Rotors oder Stators und dem Permanentmagnet verhindert. Somit ist das Auftreten von Wirbelströmen erschwert. Da die elektrische Isolation wie zuvor beschrieben, weichmagnetisch ausgebildet ist, wird ein Magnetfluss innerhalb der elektrischen Maschine durch die elektrische Isolation nicht gestört.Particularly advantageous is provided that a permanent magnet is inserted into a recess of the rotor or stator. Said permanent magnet is separated from the rotor or stator and in particular electrically insulated. In this way, a short circuit between the sheets of the rotor or stator and the permanent magnet is prevented. Thus, the occurrence of eddy currents is difficult. Since the electrical insulation is soft magnetic as described above, a magnetic flux within the electric machine is not disturbed by the electrical insulation.

Schließlich ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass sämtliche Permanentmagnete der elektrischen Maschine gegenüber den Blechen des Rotors oder Stators durch die elektrische Isolation elektrisch isoliert sind. Somit ist an keiner einzigen Stelle innerhalb der elektrischen Maschine, insbesondere innerhalb des Rotors oder Stators, ein Kurzschluss zwischen Blech und Permanentmagnet ermöglicht. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass ein Auftreten von Wirbelströmen innerhalb der gesamten elektrischen Maschine erschwert oder verhindert ist.Finally, it is advantageously provided that all the permanent magnets of the electric machine are electrically insulated from the sheets of the rotor or stator by the electrical insulation. Thus, at no single point within the electrical machine, in particular within the rotor or stator, a short circuit between the sheet and the permanent magnet allows. In this way, it is ensured that an occurrence of eddy currents within the entire electrical machine is difficult or prevented.

Figurenlistelist of figures

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

1 eine schematische Darstellung einer elektrische Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2a eine erste alternative Ausgestaltung des Rotors der elektrischen Maschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2b eine zweite alternative Ausgestaltung des Rotors der elektrischen Maschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2c eine dritte alternative Ausgestaltung des Rotors der elektrischen Maschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2d eine vierte alternative Ausgestaltung des Rotors der elektrischen Maschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
2e eine fünfte alternative Ausgestaltung des Rotors der elektrischen Maschine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:

1 a schematic representation of an electrical machine according to an embodiment of the invention,
2a a first alternative embodiment of the rotor of the electric machine according to the embodiment of the invention,
2 B a second alternative embodiment of the rotor of the electric machine according to the embodiment of the invention,
2c a third alternative embodiment of the rotor of the electric machine according to the embodiment of the invention,
2d a fourth alternative embodiment of the rotor of the electric machine according to the embodiment of the invention, and
2e a fifth alternative embodiment of the rotor of the electric machine according to the embodiment of the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt schematisch eine elektrische Maschine 3 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die elektrische Maschine 3 umfasst einen Rotor 1 und einen Stator 10. Der Rotor 1 ist durch den Stator 10 antreibbar, wodurch der Rotor 1 um eine Rotationsachse 100 rotierbar ist. Ein Antrieb erfolgt dabei einen magnetischen Fluss innerhalb der elektrischen Maschine 3. 1 schematically shows an electric machine 3 according to an embodiment of the invention. The electric machine 3 includes a rotor 1 and a stator 10 , The rotor 1 is through the stator 10 drivable, causing the rotor 1 around a rotation axis 100 is rotatable. A drive is doing a magnetic flux within the electric machine 3 ,

Der Rotor 1 umfasst einen Grundkörper 2, der einen Stapel einzelner Bleche 4 aufweist. Die einzelnen Bleche 4 sind insbesondere Stanzteile und aus Elektroblech gefertigt. Durch das Stapeln der einzelnen Bleche 4 ist der Grundkörper 2 einfach und aufwandsarm herstellbar.The rotor 1 includes a main body 2 holding a stack of individual sheets 4 having. The individual sheets 4 are in particular stampings and made of electrical steel. By stacking the individual sheets 4 is the main body 2 easy and low effort to produce.

Die einzelnen Bleche 4 sind elektrisch gegeneinander isoliert. Auf diese Weise ist verhindert, dass Wirbelströme zwischen den einzelnen Blechen 4 fließen können. Somit ist ein Auftreten von Wirbelströmen nur innerhalb der einzelnen Bleche 4 ermöglicht, was bereits zu einer erheblichen Reduktion des Auftretens von Wirbelströmen führt.The individual sheets 4 are electrically isolated from each other. In this way prevents eddy currents between the individual sheets 4 can flow. Thus, an occurrence of eddy currents only within the individual sheets 4 allows, which already leads to a significant reduction of the occurrence of eddy currents.

Zusätzlich weist der Grundkörper 2 eine Vielzahl von Ausnehmungen 6 auf. Jede der Ausnehmungen 6 dient zum Aufnehmen jeweils eines Permanentmagneten 7. Die Ausnehmungen 6 erstrecken sich dazu insbesondere entlang der Rotationsachse 100 durch sämtliche Bleche 4 des Grundkörpers 2. Ebenso erstreckt sich der Permanentmagnet 7 vorteilhafterweise mindestens durch sämtliche Bleche 4 entlang der Rotationsachse 100.In addition, the body indicates 2 a variety of recesses 6 on. Each of the recesses 6 serves to accommodate each of a permanent magnet 7 , The recesses 6 extend in particular along the axis of rotation 100 through all the sheets 4 of the basic body 2 , Likewise, the permanent magnet extends 7 advantageously at least through all sheets 4 along the axis of rotation 100 ,

Durch das Einsetzen der Permanentmagnete 7, die üblicherweise aus elektrisch leitfähigen seltenen Erden hergestellt werden, besteht die Gefahr, dass ein Kurzschluss zwischen den einzelnen Blechen 4 entsteht. Um einen solchen Kurzschluss zu vermeiden, ist jeder Permanentmagnet 7 durch eine elektrische Isolation 5 von dem Grundkörper 2 getrennt. Die elektrische Isolation 5 ist aus einem weichmagnetischen Verbundwerkstoff hergestellt. Gleichzeitig ist die elektrische Isolation 5 elektrisch isolierend ausgebildet. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Verbundwerkstoff Partikel mit weichmagnetischen Eigenschaften aufweist. Die Partikel weisen eine elektrisch isolierende Beschichtung auf. Durch die weichmagnetischen Eigenschaften der Partikel ist die magnetische Leitfähigkeit erreicht. Somit ist sichergestellt, dass die elektrische Isolation 5 eine elektrische Isolation zwischen Grundkörper 2 und Permanentmagnet 7 etabliert, während gleichzeitig ein magnetischer Fluss innerhalb der elektrischen Maschine 3 durch die elektrische Isolation 5 nicht beeinflusst wird. Die Partikel umfassen insbesondere Eisen und/oder mindestens eine eisenhaltige Legierung.By inserting the permanent magnets 7 , which are usually made of electrically conductive rare earths, there is a risk that a short circuit between the individual sheets 4 arises. To avoid such a short circuit, every permanent magnet is 7 through electrical insulation 5 from the main body 2 separated. The electrical insulation 5 is made of a soft magnetic composite material. At the same time, the electrical insulation 5 formed electrically insulating. In particular, it is provided that the composite material has particles with soft magnetic properties. The particles have an electrically insulating coating. Due to the soft magnetic properties of the particles, the magnetic conductivity is reached. This ensures that the electrical insulation 5 a electrical insulation between base body 2 and permanent magnet 7 while maintaining a magnetic flux within the electric machine 3 through the electrical insulation 5 is not affected. The particles comprise in particular iron and / or at least one iron-containing alloy.

In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist in jeder Ausnehmung 6 ein Permanentmagnet 7 angeordnet. Ebenfalls innerhalb der Ausnehmung 6 ist die elektrische Isolation 5 angeordnet. Dazu weist die Ausnehmung einen ersten Bereich 8 auf, der zur Aufnahme des Permanentmagneten 7 vorgesehen ist. Ebenso weist die Ausnehmung 6 einen zweiten Bereich 9 auf, der zum Aufnehmen der elektrischen Isolation 5 vorgesehen ist. Auf diese Weise ist erreicht, dass sowohl die elektrische Isolation 5 als auch Permanentmagnet 7 sicher und zuverlässig in der Ausnehmung 6 angeordnet werden können.In the in 1 shown embodiment is in each recess 6 a permanent magnet 7 arranged. Also inside the recess 6 is the electrical insulation 5 arranged. For this purpose, the recess has a first area 8th on, for receiving the permanent magnet 7 is provided. Likewise, the recess 6 a second area 9 on, to record the electrical insulation 5 is provided. In this way it is achieved that both the electrical insulation 5 as well as permanent magnet 7 safe and reliable in the recess 6 can be arranged.

Besonders vorteilhaft rahmen zwei zweite Bereiche 9 einen ersten Bereich 8. Somit ist der Permanentmagnet 7 durch die elektrische Isolation 5 umgeben. Dies führt zu einer sicheren und zuverlässigen Trennung von Grundkörper 2 und Permanentmagnet 7. Gleichzeitig sind die elektrische Isolation 5 und der Permanentmagnet 7 sicher innerhalb der Ausnehmung 6 angebracht.Particularly advantageous frame two second areas 9 a first area 8th , Thus, the permanent magnet 7 through the electrical insulation 5 surround. This leads to a safe and reliable separation of body 2 and permanent magnet 7 , At the same time are the electrical insulation 5 and the permanent magnet 7 safely inside the recess 6 appropriate.

Die elektrische Isolation 5 weist in dem in 1 gezeigten Querschnitt somit Außenkanten auf, die ausschließlich entweder in Kontakt mit dem Grundkörper 2 oder dem Permanentmagnet 7 stehen. Somit ist die elektrische Isolation vollständig in den Grundkörper 2 integriert. Dies führt dazu, dass ein optimaler magnetischer Fluss innerhalb der elektrischen Maschine 3 sichergestellt ist. Gleichzeitig ist die elektrische Isolation 5 sicher und zuverlässig in dem Grundkörper 2 gehalten. Durch das Anliegen an den Permanentmagneten 7 ist außerdem der Permanentmagnet 7 sicher und zuverlässig innerhalb des Grundkörpers 2 befestigt. Gleichzeitig ist besagte elektrische Isolation zwischen Grundkörper 2 und Permanentmagnet 7 erreicht.The electrical insulation 5 points in the in 1 Cross section thus shown on outer edges, which exclusively either in contact with the main body 2 or the permanent magnet 7 stand. Thus, the electrical insulation is completely in the body 2 integrated. This causes an optimal magnetic flux within the electrical machine 3 is ensured. At the same time, the electrical insulation 5 safe and reliable in the body 2 held. By concern with the permanent magnet 7 is also the permanent magnet 7 safe and reliable within the body 2 attached. At the same time, said electrical insulation is between basic body 2 and permanent magnet 7 reached.

Die 2 zeigt fünf verschiedene Alternativen des Aufbaus des Rotors 1. Dabei ist in 2 lediglich ein Segment des Rotors 1 gezeigt.The 2 shows five different alternatives of building the rotor 1 , It is in 2 only one segment of the rotor 1 shown.

In einer in 2a gezeigten ersten Alternative sind zwei Ausnehmungen 6 vorhanden, die in Bezug auf die Rotationsachse 100 radial versetzt sind. Dies bedeutet, dass die eine Ausnehmung 6 radial weiter außen als die zweite Ausnehmung 6 angebracht ist. In jeder Ausnehmung 6 sind außerdem drei Permanentmagnete 7 angebracht, wobei die Permanentmagnete 7 durch die elektrische Isolation gerahmt ist. Auf diese Weise ist eine hohe Anzahl an Permanentmagneten innerhalb eines Rotorsegments vorhanden. Gleichzeitig ist durch die zuvor beschriebenen Maßnahmen sichergestellt, dass keinerlei Kurzschluss zwischen den einzelnen Blechen 4 des Grundkörpers 2 auftreten kann. Insbesondere durch das Bereitstellen von jeweils zwei Grundkörpern 5 pro Permanentmagnet 7 ist sichergestellt, dass sämtliche Permanentmagnete 7 elektrisch isoliert von den einzelnen Blechen 4 innerhalb des Grundkörpers 2 angebracht sind.In an in 2a shown first alternative are two recesses 6 present in relation to the axis of rotation 100 are radially offset. This means that the one recess 6 radially further out than the second recess 6 is appropriate. In every recess 6 are also three permanent magnets 7 attached, the permanent magnets 7 framed by the electrical insulation. In this way, a high number of permanent magnets within a rotor segment is present. At the same time it is ensured by the measures described above that no short circuit between the individual sheets 4 of the basic body 2 can occur. In particular, by providing in each case two basic bodies 5 per permanent magnet 7 is ensured that all permanent magnets 7 electrically isolated from the individual sheets 4 within the body 2 are attached.

Die in 2b dargestellte zweite Alternative umfasst eine Ausnehmung 6 pro Segment des Rotors 1. In jeder Ausnehmung 6 sind zwei Permanentmagneten 7 angeordnet. Somit ist gegenüber der ersten Alternative, die in 2a gezeigt ist, die Anzahl der Permanentmagnete 7 reduziert. Wie zuvor beschrieben, rahmt die elektrische Isolation 5 jeden Permanentmagnet 7, wodurch der Permanentmagnet 7 sicher und zuverlässig von den einzelnen Blechen 4 des Grundkörpers 2 des Rotors 1 elektrisch isoliert ist.In the 2 B illustrated second alternative comprises a recess 6 per segment of the rotor 1 , In every recess 6 are two permanent magnets 7 arranged. Thus, compared to the first alternative, which is in 2a shown is the number of permanent magnets 7 reduced. As described above, the electrical insulation frames 5 every permanent magnet 7 , whereby the permanent magnet 7 safe and reliable from the individual sheets 4 of the basic body 2 of the rotor 1 is electrically isolated.

In der dritten Alternative wie in 2c gezeigt, sind wiederum zwei Ausnehmungen 6 vorhanden. In dieser Alternative weisen die Ausnehmungen 6 eine Krümmung auf. Wiederum ist vorgesehen, dass eine der Ausnehmungen 6 radial außerhalb der anderen Ausnehmung 6 angeordnet ist. In jedem Fall ist vorgesehen, dass jeder Permanentmagnet 7 durch die elektrische Isolation 5 gerahmt ist.In the third alternative as in 2c again shown are two recesses 6 available. In this alternative, the recesses 6 a curvature on. Again, it is envisaged that one of the recesses 6 radially outside the other recess 6 is arranged. In any case, it is envisaged that each permanent magnet 7 through the electrical insulation 5 is framed.

In einer vierten Alternative wie in 2d gezeigt, ist vorgesehen, dass der Permanentmagnet 7 radial außen an dem Grundkörper 2 des Rotors 1 befestigt ist. Somit ist keine Ausnehmung 6 vorhanden. Vielmehr wird der Permanentmagnet 7 von radial außen auf den Grundkörper 2 aufgebracht. Um dennoch eine elektrische Isolierung zwischen Grundkörper 2 und Permanentmagnet 7 sicherzustellen, ist die elektrische Isolation 5 vorhanden. Die elektrische Isolation 5 kann entweder in einer eigenen Ausnehmung innerhalb des Rotors 1 angeordnet sein, so dass das Anbringen des Permanentmagneten 7 analog zu bekannten Rotoren aus dem Stand der Technik erfolgen kann. Ebenso ist möglich, vor Aufbringen des Permanentmagneten 7 den Grundkörper 2 des Rotors 1 radial von außen mit der elektrischen Isolation 5 zu versehen. Auch in diesem Fall befindet sich die elektrische Isolation 5 zwischen Permanentmagneten 7 und Grundkörper 2, wodurch eine elektrische Isolierung zwischen Blech 4 und Permanentmagnet 7 erreicht ist.In a fourth alternative like in 2d shown, it is provided that the permanent magnet 7 radially on the outside of the main body 2 of the rotor 1 is attached. Thus, no recess 6 available. Rather, the permanent magnet 7 from radially outside to the base body 2 applied. Nevertheless, an electrical insulation between the base body 2 and permanent magnet 7 ensure is the electrical insulation 5 available. The electrical insulation 5 can either be in a separate recess within the rotor 1 be arranged so that the attachment of the permanent magnet 7 can be done analogously to known rotors from the prior art. It is also possible before applying the permanent magnet 7 the main body 2 of the rotor 1 radially from the outside with the electrical insulation 5 to provide. Also in this case is the electrical insulation 5 between permanent magnets 7 and basic body 2 , whereby an electrical insulation between sheet metal 4 and permanent magnet 7 is reached.

Eine fünfte Alternative ist 2e gezeigt. Hier ist die Ausnehmung 6 an spezielle Bedürfnisse der elektrischen Maschine 3 angepasst. Wiederum ist jedoch ersichtlich, dass die Ausnehmung 6 einen ersten Bereich 8 umfasst, der von zwei zweiten Bereichen 9 umrahmt ist. Somit ist der Permanentmagnet 7 durch die elektrische Isolation 5 gerahmt, wodurch sichergestellt ist, dass der Permanentmagnet 7 zuverlässig von den einzelnen Blechen 4 des Grundkörpers 2 getrennt ist und damit von diesem elektrisch isoliert ist. Ein Auftreten von Wirbelströmen ist somit wiederum sicher und zuverlässig verhindert.A fifth alternative is 2e shown. Here is the recess 6 to special needs of the electric machine 3 customized. Again, however, it is apparent that the recess 6 a first area 8th includes, that of two second areas 9 framed. Thus, the permanent magnet 7 through the electrical insulation 5 framed, causing it is ensured that the permanent magnet 7 reliable from the individual sheets 4 of the basic body 2 is separated and thus electrically isolated from this. An occurrence of eddy currents is thus again safely and reliably prevented.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010026263 A1 [0004]DE 102010026263 A1 [0004]

Claims

Maschinenkomponente einer elektrischen Maschine (3), insbesondere Rotor (1) oder Stator (10), umfassend einen Grundkörper (2), der einen Stapel einzelner Bleche (4) und Ausnehmungen (6) zum Aufnehmen von Permanentmagneten (7) aufweist, wobei zwischen dem Grundkörper und den Permanentmagneten (7) jeweils eine elektrische Isolation (5) vorgesehen ist, die eine elektrische Verbindung zwischen den Blechen (4) des Grundkörper (2) über einen der Permanentmagnete (7) verhindert, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolation (5) einen weichmagnetischen Verbundwerkstoff umfasst.Machine component of an electrical machine (3), in particular rotor (1) or stator (10), comprising a base body (2) which has a stack of individual sheets (4) and recesses (6) for receiving permanent magnets (7), between the base body and the permanent magnet (7) each have an electrical insulation (5) is provided which prevents an electrical connection between the sheets (4) of the base body (2) via one of the permanent magnets (7), characterized in that the electrical insulation ( 5) comprises a soft magnetic composite.

Maschinenkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolation (5) in der Ausnehmung (6) angeordnet ist.Machine component after Claim 1 , characterized in that the electrical insulation (5) in the recess (6) is arranged.

Maschinenkomponente nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (6) einen ersten Bereich (8) und einen an den ersten Bereich (8) anschließenden zweiten Bereich (9) aufweist, wobei der erste Bereich (8) zum Aufnehmen des Permanentmagneten (7) dient und wobei in dem zweiten Bereich (9) die elektrische Isolation (5) angebracht ist.Machine component after Claim 2 , characterized in that the recess (6) has a first region (8) and a second region (9) adjoining the first region (8), the first region (8) serving to receive the permanent magnet (7) and in the second region (9) the electrical insulation (5) is mounted.

Maschinenkomponente nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Bereich (8) zwischen zwei zweiten Bereichen (9) erstreckt.Machine component after Claim 3 , characterized in that the first region (8) extends between two second regions (9).

Maschinenkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Außenkanten eines Querschnitts der elektrischen Isolation (5) in der Ebene jedes Blechs (4) ausschließlich an dem Permanentmagneten (7) oder an dem Blech (4) anliegen.Machine component according to one of the preceding claims, characterized in that outer edges of a cross-section of the electrical insulation (5) in the plane of each sheet (4) rest exclusively on the permanent magnet (7) or on the sheet (4).

Maschinenkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (4) elektrisch gegeneinander isoliert sind und durch die elektrische Isolation (5) gegenüber dem Permanentmagneten (7) elektrisch isolierbar sind.Machine component according to one of the preceding claims, characterized in that the sheets (4) are electrically insulated from each other and by the electrical insulation (5) relative to the permanent magnet (7) are electrically isolable.

Maschinenkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der weichmagnetische Verbundwerkstoff weichmagnetische Eigenschaften aufweisende Partikel umfasst, die mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung beschichtet sind.Machine component according to one of the preceding claims, characterized in that the soft magnetic composite material comprises soft magnetic properties having particles which are coated with an electrically insulating coating.

Maschinenkomponente nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die weichmagnetische Eigenschaften aufweisenden Partikel Eisen und/oder mindestens eine eisenhaltige Legierung enthalten.Machine component after Claim 7 , characterized in that the soft magnetic properties having particles iron and / or at least one iron-containing alloy.

Maschinenkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (7) jeweils zwei sich gegenüberliegende Stirnseiten aufweisen, die von vier weiteren, insbesondere kleineren, Seiten umschlossen sind, wobei die elektrische Isolation (5) jeweils an den Stirnseiten der Permanentmagnete (7) vorgesehen ist, insbesondere als Beschichtung, wobei die Permanentmagnete (7) jeweils an ihren isolierten Stirnseiten in der zugeordneten Ausnehmung (6) mit einem vorbestimmten Übermaß eingepresst sind.Machine component according to one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnets (7) each have two opposite end sides, which are enclosed by four further, in particular smaller, sides, wherein the electrical insulation (5) in each case at the end sides of the permanent magnets (7 ) is provided, in particular as a coating, wherein the permanent magnets (7) are respectively pressed at their isolated end faces in the associated recess (6) with a predetermined excess.

Maschinenkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Ausnehmungen (6) Mittel, insbesondere Aussparungen, vorgesehen sind, um eine bestimmte Position des jeweiligen Permanentmagneten (7) in der zugeordneten Ausnehmung (6) zu erreichen.Machine component according to one of the preceding claims, characterized in that in the recesses (6) means, in particular recesses, are provided in order to achieve a specific position of the respective permanent magnet (7) in the associated recess (6).

Elektrische Maschine (3) umfassend eine Maschinenkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Electric machine (3) comprising a machine component according to one of the preceding claims.

Elektrische Maschine (3) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Permanentmagnet (7) in die Ausnehmung (6) der Maschinenkomponente eingesetzt ist.Electric machine (3) after Claim 8 , characterized in that a permanent magnet (7) is inserted into the recess (6) of the machine component.

Elektrische Maschine (3) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Permanentmagnete (7) der elektrischen Maschine (3) gegenüber den Blechen (4) des Rotors (1) oder Stators (10) durch den elektrische Isolation (5) elektrisch isoliert sind.Electric machine (3) after Claim 9 , characterized in that all permanent magnets (7) of the electric machine (3) relative to the sheets (4) of the rotor (1) or stator (10) by the electrical insulation (5) are electrically isolated.