WO2011088862A1 - Rotor einer elektrischen maschine und verfahren zur herstellung eines rotors einer elektrischen maschine - Google Patents

Rotor einer elektrischen maschine und verfahren zur herstellung eines rotors einer elektrischen maschine Download PDF

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WO2011088862A1
WO2011088862A1 PCT/EP2010/007127 EP2010007127W WO2011088862A1 WO 2011088862 A1 WO2011088862 A1 WO 2011088862A1 EP 2010007127 W EP2010007127 W EP 2010007127W WO 2011088862 A1 WO2011088862 A1 WO 2011088862A1
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WO
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rotor
individual segments
rotor carrier
carrier
individual
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Application number
PCT/EP2010/007127
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Buban
Hans-Peter Merten
Michael GRÜNER
Original Assignee
Daimler Ag
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • H02K1/30—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures using intermediate parts, e.g. spiders

Definitions

  • the invention relates to a rotor of an electric machine according to the preamble of claim 1.
  • the generic document EP 0786854 B1 describes a rotor of an electrical machine, which is formed from a rotor carrier and on the rotor carrier radially outer permanent magnets.
  • the rotor carrier is designed as a laminated core, which forms an axial length of the rotor carrier by joining several layers of laminations.
  • the permanent magnets are not fixed directly on the rotor carrier, but are glued to the outside on a separate laminated core, wherein the laminated core itself is positively connected to the rotor carrier.
  • the object is achieved by a rotor of an electrical machine with the features of claim 1.
  • the rotor has a rotor carrier and individual segments, wherein the individual segments have a recess for receiving a permanent magnet and
  • each individual segment is formed from a laminated core.
  • the laminated core can be easily assembled from sheet metal layers, which are made by punching from a sheet metal strip.
  • Preferred direction of the sheet metal strip determined. With the same magnetic properties of all individual segments results in a symmetrical arrangement in the rotor ring and a symmetrical magnetic flux.
  • the rotor is so easy and cheap to produce, since only one form of
  • Single segments must be produced in large numbers and the arrangement of the individual segments in the rotor interchangeable and thus the order is freely selectable.
  • the rotor carrier is star-shaped
  • the rotor carrier has radiation-like training, which extend radially outward.
  • the jets of the rotor carrier are shaped such that the jets fix the individual segments in a form-fitting manner on the rotor carrier.
  • a star-shaped embodiment of the rotor carrier represents a simple rotationally symmetrical shape, in which each individual element is fixed in a form-fitting radially outward manner via a radiation-like further development.
  • the rotor carrier has a first connecting element, a second connecting element and a holding element.
  • the individual segments are arranged in the axial direction between the first connecting element and the second connecting element.
  • the holding element connects the first connecting element and the second connecting element to one another and is arranged in a recess of the individual segments.
  • the holding element of the rotor carrier fixes positively the single segment with the rotor carrier.
  • the individual segments form a rotor ring, at the ends of which connect the connecting elements in the axial direction.
  • the Connecting elements extend radially from within the individual segments to the holding element, which is arranged in the recess of the individual segments.
  • the connecting element can extend radially over the entire individual segment.
  • the connecting element is formed such that at the same time all holding elements of the rotor carrier are connected to this connecting element.
  • This shape can be formed by the shape of a ring or a star shape, each with a beam to a respective holding element.
  • the connecting element is, for example, shaped such that it contains a recess for receiving a shaft.
  • the connecting element thus represents a connection of the holding elements with the shaft for power transmission.
  • the rotor carrier is designed as a deep-drawn part.
  • the rotor carrier transmits the rotation of the rotor and thus the torque to the shaft. Due to the contact area between the individual segments, the magnetic flux flows through the individual segments and is determined by their magnetic properties. Due to the rotor carrier, no magnetic flux takes place and thus the production of the rotor carrier is determined only by the mechanical properties. The simple form of the rotor carrier can therefore be made low as a deep-drawn part.
  • the production as a casting is easy and inexpensive.
  • Single segments has, the individual segments are arranged in the form of a rotor ring and the rotor carrier is cast around the composite individual segments.
  • the individual segments are embedded and fixed in the rotor carrier after casting.
  • the rotor carrier does not include any magnetic flux due to the segmentation of the rotor, the rotor carrier can also be produced as a cast part. Without the method according to the invention, the rotor would still have to be assembled from the individual segments and the rotor carrier, wherein each individual segment would have to be fixed on the previously cast rotor carrier, which represents further working steps in production. In addition, a high production accuracy must be maintained, so that the
  • Single segments can be mounted on the rotor arm.
  • the individual segments are already inserted into the shape of the rotor carrier during casting of the rotor carrier, the individual segments are embedded in the rotor carrier during casting and further assembly steps are omitted.
  • the individual segments must already be assembled in their final form of a rotor ring, since the position of the individual elements after casting with the rotor carrier can not be changed.
  • the casting material of the rotor carrier also resembles small ones
  • Fig. 1 is an axial view of a portion of a rotor and a stator of an electric machine, wherein the rotor has individual segments and a star-shaped rotor carrier
  • Fig. 2 is an oblique view of a rotor of an electric machine, over
  • FIG. 3 shows an axial view of a section of the rotor shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 shows an axial view of a section of a rotor and a stator of an electrical machine, wherein the rotor has individual segments which are in a rotor carrier are cast.
  • Figure 1 shows an axial view of a portion of a rotor 1a and a stator 12 of an electric machine.
  • the electric machine is designed as an internal rotor so that the rotor 1a is arranged inside the stator 12.
  • the rotor 1 a has individual segments 2 a, 2 b and a rotor carrier 3 a, which connects radially inward to the individual segments 2 a, 2 b.
  • the individual segments 2a, 2b contain a recess 4 which serves to receive a permanent magnet 14.
  • the recess 4 is arranged in the radial direction within the individual segment 2a, 2b and can be equipped with the permanent magnet 14 through an opening in the axial direction.
  • the individual segments 2a, 2b form a rotor ring and the individual segment 2a has a contact surface 5 with the adjacent individual segment 2b.
  • the contact surface 5 of the magnetic flux flows, so that the contact surface 5 is arranged at the location of the magnetic flux.
  • the individual segments 2a, 2b are designed as Blechpakte and have a same shape. Due to the design as laminated cores, the individual segments 2a, 2b have the same magnetic properties with the same magnetic preferred direction. Thus, the rotationally symmetrical rotor 1a also has symmetrical magnetic
  • the rotor carrier 3a is designed in a star shape, so that the rotor carrier 3a has jets 6 which connect the individual segments 2a, 2b in a form-fitting manner to the rotor carrier 3a.
  • the jets 6 extend radially outwards from an annular base body of the rotor carrier. At the end, the rays 6 bulge 7, which form a positive fit with recesses 8a of the individual segments 2a, 2b.
  • the individual segments 2a, 2b can be mounted by insertion in the axial direction with the rotor carrier 3a or can be embedded directly in a cast rotor carrier 3a.
  • the recess 8a of the individual segment 2a, 2b is arranged radially further inward than the recess 4 for receiving the permanent magnet 14.
  • the position of the recess 8a is tuned to the magnetic flux and can be arranged anywhere within the individual segment 2a, 2b. Due to the position of the recess 8a and position of the bulge 7 is determined and thus the required length of the rays. 6
  • the rotor carrier 3a is shown with a large inner diameter, wherein a star-shaped rotor carrier without inner diameter, the same functions and
  • FIG. 2 shows an oblique view of a rotor 1b, which has individual segments 2c, 2d and a rotor carrier 3b.
  • the rotor carrier 3b has a first
  • the first connecting element 9 and the second connecting element 10 are arranged in the axial direction at the ends of the rotor 1.
  • Connecting element 9 and the second connecting element 10 is arranged and is bordered by the connecting elements 9,10.
  • the first connecting element 9 and the second connecting element 10 have a same shape and are formed in a ring shape.
  • the inner radius of the ring shape of the connecting element 9, 10 is smaller than the inner radius of the rotor ring, which is formed from the individual segments 2.
  • the Connecting elements 9,10 extend in the radial direction so far that the
  • Holding element 11 is covered.
  • the recess 8b of the single segment 2c, 2d is arranged on the outer surface in the radial direction.
  • the holding element 11 is arranged in the recess 8b. The radial position of the
  • Holding element 11 corresponds to the outer radius of the rotor ring and the
  • the holding element 11 is arranged in the recess 8b of the individual segment 2c, 2d and connects the first connecting element 9 and the second connecting element 10 to one another.
  • the holding element 1 1 and the connecting elements 9, 10 can be
  • the holding element 11 connects the single element 2c, 2d with the rotor carrier 3b in a form-fitting manner. Due to the inner circle of the ring shape of the
  • Connecting elements 9,10, the rotor 1 b may be fixed on a shaft with a corresponding outer diameter.
  • the connecting elements 9, 10 can have a plurality of recesses such that a ring shape is no longer present, as long as all the retaining elements 11 remain mechanically connected to each other and to a shaft. This would be synonymous with a
  • Holding element 11 fulfill this task.
  • FIG. 3 shows an axial section analogous to FIG. 1 through an electric machine with an inner rotor, which incorporates the configuration of the rotor carrier from FIG.
  • the same or equivalent components which have already been described in FIG. 1 are adopted for this illustration and are not explicitly listed again.
  • the individual segments 2c, 2d form a rotor ring and the single segment 2c has a contact surface 5 with the adjacent individual segment 2d.
  • the first connecting element 9 and the second connecting element 10, over which the rotor carrier has is not included in this view.
  • the holding element 11 is shown and the arrangement of the holding element 11 in a recess 8b of the single segment 2c, 2d.
  • Holding element 11 is fixed in a form-fitting manner, with the recess 8b of the individual element 2c, 2d, the individual element 2c, 2d in the rotor carrier 3b.
  • FIG. 4 shows an axial section analogous to FIG. 1 through an electric machine with an inner rotor, which has a rotor 1c and a stator 12.
  • the rotor 1c has individual segments 2e, 2f and a rotor carrier 3c, which adjoins the individual segments 2e, 2f radially inward.
  • the individual segments 2e, 2f have a recess 4 which serves to receive a permanent magnet 14 and a recess 8c which positively connects the individual segment 2e, 2f to the rotor support 3c.
  • the rotor carrier 3c is made of cast material, which is poured around the individual segments 2e, 2f assembled to form a rotor ring. The rotor carrier 3c fills the recess 8c and the intermediate spaces 13 between the individual segments 2e, 2f and thus embeds the individual segments 2e, 2f in a form-fitting manner.
  • the rotor carrier takes 3c by the shape of
  • Spaces 13 a star shape.
  • the recess 8c is arranged on the outer surface in the radial direction of the individual segment 2e, 2f, and so the rays extend to the outer radius of the individual segments 2e, 2f.
  • the single segment 2e is separated from the single segment 2f by a jet of the rotor carrier 3c. Production inaccuracies of the individual segments 2e, 2f are thus compensated by the casting material of the rotor carrier 3c.
  • the individual segments can be easily and inexpensively manufactured.
  • Rotor carrier 3c fall further assembly steps of the rotor 1c away.
  • the rotor carrier 3a from FIG. 1 and the rotor carrier 3b from FIG. 3 can likewise be produced by pouring the individual segments 2a, 2b, 2c, 2d.
  • the resulting shape of a rotor carrier is determined by the shape of recesses of the single segment 2a, 2b, 2c, 2d.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

Ein Rotor (1) einer elektrischen Maschine verfügt über Einzelsegmente (2a, 2b) und einen Rotorträger (3a). Die Einzelsegmente (2a, 2b) sind formschlüssig mit dem Rotorträger (3a) verbunden. Ein erstes Einzelsegment (2a) und ein zweites benachbartes Einzelsegment (2b) weisen im zusammengebauten Zustand des Rotors eine gemeinsame Kontaktfläche (5) auf. Durch diese Kontaktfläche (5) fließt der magnetische Fluss im Rotor (1) und daher kann der Rotorträger (3a) ohne Berücksichtigung der magnetischen Eigenschaften ausgeführt sein.

Description

Rotor einer elektrischen Maschine
und Verfahren zur Herstellung eines Rotors einer elektrischen Maschine
Die Erfindung betrifft einen Rotor einer elektrischen Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die gattungsgemäße Schrift EP 0786854 B1 beschreibt einen Rotor einer elektrischen Maschine, der aus einem Rotorträger und auf dem Rotorträger radial außen aufliegenden Permanentmagneten gebildet ist. Der Rotorträger ist als Blechpaket ausgeführt, wobei sich durch Zusammenfügen mehrere Lagen von Blechschnitten eine axiale Länge des Rotorträgers bildet. Die Permanentmagneten sind nicht direkt auf dem Rotorträger fixiert, sondern sind außen auf einem separaten Blechpaket verklebt, wobei das Blechpaket selbst formschlüssig mit dem Rotorträger verbunden ist.
Dem gegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Rotor einer elektrischen
Maschine mit besonderen magnetischen Eigenschaften vorzuschlagen, der einfach und kostengünstig gefertigt werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Rotor einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der Rotor verfügt über einen Rotorträger und Einzelsegmente, wobei die Einzelsegmente eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Permanentmagneten aufweisen und
formschlüssig mit dem Rotorträger verbunden sind.
Erfindungsgemäß weist ein erstes Einzelsegment und ein zweites benachbartes
Einzelsegment in zusammengebauten Zustand eine Kontaktfläche auf.
Durch die Ausnehmung des Einzelsegmentes ist der Permanentmagnet innerhalb des Einzelsegmentes angeordnet. In dieser Anordnung durchdringt der magnetische Fluss das Einzelelement und wird durch das Einzelelement geleitet. Ein Materialübergang würde den magnetischen Fluss innerhalb des Rotors stören. Durch die Kontaktfläche zwischen dem ersten Einzelelement und dem zweiten benachbarten Einzelelement tritt der magnetische Fluss ohne Materialänderung über. Durch eine Ringform des Rotors gilt dies für alle Einzelsegmente des Rotors.
In einer vorteilhaften Weiterführung des Rotors ist jedes Einzelsegment aus einem Blechpaket gebildet.
Das Blechpaket lässt sich einfach aus Blechlagen zusammenfügen, die durch Stanzen aus einem Blechband hergestellt sind. Zudem ist die magnetische Eigenschaft des Einzelsegmentes über die magnetische Eigenschaft und die magnetische
Vorzugsrichtung des Blechbandes bestimmt. Bei gleichen magnetischen Eigenschaften aller Einzelsegmente ergibt sich durch eine symmetrische Anordnung im Rotorring auch ein symmetrischer magnetischer Fluss.
In einer vorteilhaften Weiterführung des Rotors weisen alle Einzelsegmente eine gleiche Form auf.
Der Rotor ist so einfach und günstig zu produzieren, da nur eine Form der
Einzelsegmente in großer Anzahl hergestellt werden muss und die Anordnung der Einzelsegmente im Rotor austauschbar und damit die Reihenfolge frei wählbar ist.
In einer vorteilhaften Weiterführung des Rotors ist der Rotorträger sternförmig
ausgebildet. In dieser Form verfügt der Rotorträger über strahlenartige Fortbildungen, die sich radial nach außen erstrecken. Die Strahlen des Rotorträgers sind derart ausgeformt, dass die Strahlen die Einzelsegmente formschlüssig auf dem Rotorträger fixieren.
Eine sternförmige Ausführung des Rotorträgers stellt eine einfache rotationssymmetrisch Form dar, bei der jedes Einzelelement über eine strahlenartige Fortbildung formschlüssig radial nach außen fixiert ist.
In einer vorteilhaften Weiterführung des Rotors verfügt der Rotorträger über ein erstes Verbindungselement, ein zweites Verbindungsetement und ein Halteelement.
Hierbei sind im zusammengebauten Zustand die Einzelsegmente in axialer Richtung zwischen dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement angeordnet. Das Halteelement verbindet das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement miteinander und ist in einer Ausnehmung der Einzelsegmente angeordnet. Das Halteelement des Rotorträgers fixiert formschlüssig das Einzelsegment mit dem Rotorträger.
Im zusammengebauten Zustand bilden die Einzelsegmente einen Rotorring, an dessen Enden in axialer Richtung sich die Verbindungselemente anschließen. Die Verbindungselemente erstrecken sich radial von innerhalb der Einzelsegmente bis zum Halteelement, welches in der Ausnehmung der Einzelsegmente angeordnet ist. Je nach Lage der Ausnehmung des Einzelsegmentes kann das Verbindungselement sich radial über das ganze Einzelsegment erstrecken.
Insbesondere ist das Verbindungselement derart ausgeformt, dass gleichzeitig alle Halteelemente des Rotorträgers mit diesem Verbindungselement verbunden sind. Diese Ausformung kann durch die Form eines Ringes oder einer Sternform mit je einem Strahl zu je einem Halteelement gebildet werden.
Das Verbindungselement ist beispielsweise derart geformt, dass es eine Ausnehmung zur Aufnahme einer Welle enthält. Das Verbindungselement stellt somit eine Verbindung der Halteelemente mit der Welle zur Kraftübertragung dar.
In einer vorteilhaften Weiterführung des Rotors ist der Rotorträger als ein Tiefziehteil ausgeführt.
Der Rotorträger überträgt die Rotation des Rotors und damit das Drehmoment auf die Welle. Durch die Kontaktfläche zwischen den Einzelsegmenten fließt der magnetische Fluss durch die Einzelsegmente und wird durch deren magnetischen Eigenschaften bestimmt. Durch den Rotorträger findet kein magnetischer Fluss statt und somit ist die Fertigung des Rotorträgers nur durch die mechanischen Eigenschaften bestimmt. Die einfache Form des Rotorträgers kann daher günstig als Tiefziehteil hergestellt werden.
Je nach Form des Rotorträgers ist auch die Herstellung des Rotorträgers als Gussteil vorteilhaft.
Bei manchen Formen des Rotorträgers ist die Herstellung als Gussteil einfach und günstig.
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Rotors, wobei der Rotor über
Einzelsegmenten verfügt, werden die Einzelsegmente in der Form eines Rotorringes angeordnet und der Rotorträger wird um die zusammengesetzten Einzelsegmente gegossen. Die Einzelsegmente sind nach den Verguss in dem Rotorträger eingebettet und fixiert.
Da der Rotorträger durch die Segmentierung des Rotors keinen magnetischen Fluss beinhaltet, kann der Rotorträger auch als Gussteil hergestellt werden. Ohne das erfindungsgemäße Verfahren müssten der Rotor noch aus den Einzelsegmenten und dem Rotorträger montiert werden, wobei jedes Einzelsegment auf dem zuvor gegossenen Rotorträger fixiert werden müsste, was weitere Arbeitschritte in der Fertigung darstellt. Zudem muss eine hohe Produktionsgenauigkeit eingehalten werden, damit die
Einzelsegmente auf den Rotorträger montiert werden können.
Werden die Einzelsegmente schon beim Gießen des Rotorträgers mit in die Form des Rotorträgers eingelegt, werden die Einzelsegmente beim Gießen in den Rotorträger eingebettet und weitere Montageschritte entfallen. Hierzu müssen die Einzelsegmente schon in ihrer endgültigen Form eines Rotorringes zusammengesetzt sein, da die Position der Einzelelemente nach dem Gießen mit dem Rotorträger nicht mehr geändert werden kann. Das Gussmaterial des Rotorträgers gleicht auch kleine
Produktionsungenauigkeiten aus, so dass auch die Einzelsegmente einfach und günstig hergestellt werden können.
, Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine axiale Sicht auf einen Abschnitt eines Rotors und eines Stators einer elektrischen Maschine, wobei der Rotor über Einzelsegmente und einen sternförmigen Rotorträger verfügt
Fig. 2 eine schräge Sicht auf einen Rotor einer elektrischen Maschine, der über
Einzelsegmente und einen Rotorträger mit Halteelementen verfügt Fig. 3 eine axiale Sicht auf einen Abschnitt des in Figur 2 dargestellten Rotors Fig. 4 ■ eine axiale Sicht auf einen Abschnitt eines Rotors und eines Stators einer elektrischen Maschine, wobei der Rotor über Einzelsegmente verfügt, die in einem Rotorträger vergossen sind.
Figur 1 zeigt eine axiale Sicht auf einen Abschnitt eines Rotors 1a und eines Stators 12 einer elektrischen Maschine. Die elektrische Maschine ist als Innenläufer ausgeführt, so dass der Rotor 1a innerhalb des Stators 12 angeordnet ist. Der Rotor 1 a verfügt über Einzelsegmente 2a, 2b und einen Rotorträger 3a, der radial innen an die Einzelsegmente 2a, 2b anschließt. Die Einzelsegmente 2a, 2b enthalten eine Ausnehmung 4 die zur Aufnahme eines Permanentmagneten 14 dient. Die Ausnehmung 4 ist in radialer Richtung innerhalb des Einzelsegmentes 2a, 2b angeordnet und durch eine Öffnung in axiale Richtung mit dem Permanentmagneten 14 bestückbar. Im zusammengebauten Zustand bilden die Einzelsegmente 2a, 2b einen Rotorring und das Einzelsegment 2a weist mit dem benachbarten Einzelsegment 2b eine Kontaktfläche 5 auf. Durch die Kontaktfläche 5 fließt der magnetische Fluss, so dass die Kontaktfläche 5 an der Stelle des magnetischen Flusses angeordnet ist.
Die Einzelsegmente 2a, 2b sind als Blechpakte ausgeführt und weisen eine gleiche Form auf. Durch die Ausführung als Blechpakete besitzen die Einzelsegmente 2a, 2b gleiche magnetische Eigenschaften mit gleicher magnetischer Vorzugsrichtung. Somit besitzt der rotations-symmetrisch gestaltete Rotor 1a auch symmetrische magnetische
Eigenschaften.
Der Rotorträger 3a ist sternförmig ausgeführt, so dass der Rotorträger 3a Strahlen 6 aufweist, die die Einzelsegmente 2a, 2b formschlüssig mit dem Rotorträger 3a verbinden. Die Strahlen 6 erstrecken sich von einem ringförmigen Grundkörper des Rotorträgers in radialer Richtung nach außen. Am Ende weisen die Strahlen 6 Auswölbung 7 auf, die mit Ausnehmungen 8a der Einzelsegmente 2a, 2b einen Formschluss bilden.
Durch den Formschluss lassen sich die Einzelsegmente 2a, 2b durch Einschieben in axialer Richtung mit den Rotorträger 3a montieren werden oder können direkt in einen gegossenen Rotorträger 3a eingebettet sein.
In der dargestellten Ausführung ist die Ausnehmung 8a des Einzelsegmentes 2a, 2b radial weiter innen liegend als die Ausnehmung 4 zur Aufnahme des Permanentmagneten 14 angeordnet. Die Lage der Ausnehmung 8a wird auf den magnetischen Fluss abgestimmt und kann überall innerhalb des Einzelsegmentes 2a, 2b angeordnet sein. Durch die Lage der Ausnehmung 8a ist auch Lage der Auswölbung 7 bestimmt und damit die erforderlichen Länge der Strahlen 6.
In Figur 1 ist der Rotorträger 3a mit großem Innendurchmesser dargestellt, wobei ein sternförmiger Rotorträger ohne Innendurchmesser die gleichen Funktionen und
Eigenschaften besitzt.
Figur 2 zeigt eine schräge Ansicht auf einen Rotor 1 b, der über Einzelsegmente 2c, 2d und einen Rotorträger 3b verfügt. Der Rotorträger 3b weist ein erstes
Verbindungselement 9, ein zweites Verbindungselement 10 und ein Halteelement 11 auf. Das erste Verbindungselement 9 und das zweite Verbindungselement 10 sind in axialer Richtung an den Enden des Rotors 1 angeordnet. Die zusammengesetzten
Einzelsegmenten 2c, 2d bilden einen Rotorring, der zwischen dem ersten
Verbindungselement 9 und dem zweiten Verbindungselement 10 angeordnet ist und von den Verbindungselementen 9,10 eingefasst wird. Das erste Verbindungselemente 9 und das zweite Verbindungselement 10 weisen eine gleiche Form auf und sind in Ringform ausgebildet. Der Innenradius der Ringform des Verbindungselementes 9,10 ist kleiner als der Innenradius des Rotorringes, der aus den Einzelsegmente 2 gebildet ist. Die Verbindungselemente 9,10 erstrecken sich in radiale Richtung soweit, dass das
Halteelement 11 überdeckt wird. In der dargestellten Ausführung ist die Ausnehmung 8b des Einzelsegmentes 2c, 2d an der Außenfläche in radialer Richtung angeordnet. Das Halteelement 11 ist in der Ausnehmung 8b angeordnet. Die radiale Position des
Halteelementes 11 entspricht dem Außenradius des Rotorringes und der
Verbindungselemente 9,10.
Das Halteelement 11 ist in der Ausnehmung 8b des Einzelsegmentes 2c, 2d angeordnet und verbindet das erste Verbindungselement 9 und das zweite Verbindungselement 10 miteinander. Das Halteelement 1 1 und die Verbindungselemente 9, 10 können
beispielsweise durch Verschrauben, Verschweißen, Verkleben oder Vernieten
miteinander verbunden sein. Das Halteelement 11 verbindet das Einzelelement 2c, 2d mit dem Rotorträger 3b formschlüssig. Durch den Innenkreis der Ringform der
Verbindungselemente 9,10 kann der Rotor 1 b auf einer Welle mit entsprechendem Außendurchmesser fixiert sein.
Die Verbindungselemente 9,10 können mehrere Ausnehmungen derart aufweisen, dass eine Ringform nicht mehr gegeben ist, solange alle Halteelemente 11 mechanische miteinander und mit einer Welle verbunden bleiben. Dies wäre auch bei einem
sternförmigen Verbindungselement noch gegeben, da die Strahlen zu jedem
Halteelement 11 diese Aufgabe erfüllen.
Figur 3 zeigt einen zu Figur 1 analogen axialen Schnitt durch eine elektrische Maschine mit Innenläufer, die die Ausgestaltung des Rotorträgers aus Figur 2 beinhaltet. Die gleichen oder gleichwirkenden Komponenten, die in Figur 1 schon beschrieben wurden, werden für diese Darstellung übernommen und nicht explizit nochmals aufgeführt.
Im zusammengebauten Zustand bilden die Einzelsegmente 2c, 2d einen Rotorring und das Einzelsegment 2c weist mit dem benachbarten Einzelsegment 2d eine Kontaktfläche 5 auf.
Das ersten Verbindungselement 9 und das zweite Verbindungselement 10, über das der Rotorträger verfügt ist in dieser Ansicht nicht enthalten.
In diesem axialen Schnitt ist das Halteelementes 11 dargestellt und die Anordnung des Halteelementes 11 in einer Ausnehmung 8b des Einzelsegmentes 2c, 2d. Das
Halteelement 11 fixiert formschlüssig, mit der Ausnehmung 8b des Einzelelementes 2c, 2d, das Einzelelement 2c, 2d im Rotorträger 3b.
Die Lage der Ausnehmung 8b wird auf den magnetischen Fluss abgestimmt und kann überall innerhalb des Einzelsegmentes 2c, 2d angeordnet sein. Durch die Lage der Ausnehmung 8b ist auch die Position des Halteelementes 11 und der Außenradius der Verbindungselemente 9,10 festgelegt. Figur 4 zeigt einen zu Figur 1 analogen axialen Schnitt durch eine elektrische Maschine mit Innenläufer, die über einen Rotor 1c und einen Stator 12 verfügt.
Der Rotor 1c verfügt über Einzelsegmente 2e, 2f und einen Rotorträger 3c, der radial innen an die Einzelsegmente 2e, 2f anschließt. Die Einzelsegmente 2e, 2f verfügen über eine Ausnehmung 4 die zur Aufnahme eines Permanentmagneten 14 dient und eine Ausnehmung 8c die das Einzelsegment 2e, 2f mit dem Rotorträger 3c formschlüssig verbindet. Der Rotorträger 3c besteht aus Gussmaterial, welches um die zu einem Rotorring zusammengesetzten Einzelsegmente 2e, 2f gegossen wird. Der Rotorträger 3c füllt die Ausnehmung 8c und die Zwischenräume 13 zwischen den Einzelsegmenten 2e, 2f aus und bettet so die Einzelsegmente 2e, 2f formschlüssig in sich ein.
In der dargestellten Ausführung nimmt der Rotorträger 3c durch die Form der
Zwischenräume 13 eine Sternform an. Die Ausnehmung 8c ist an der Außenfläche in radialer Richtung des Einzelsegmentes 2e, 2f angeordnet und so reichen die Strahlen bis zum äußeren Radius der Einzelsegmente 2e, 2f. Das Einzelsegment 2e ist durch einen Strahl des Rotorträgers 3c vom Einzelsegment 2f getrennt. Produktionsungenauigkeiten der Einzelsegmenten 2e, 2f werden so durch das Gussmaterial des Rotorträgers 3c ausgeglichen.
Daher können die Einzelsegmente einfach und günstig hergestellt werden.
Bei der Herstellung des Rotors 1c durch Eingießen der Einzelsegmente 2e, 2f in den
Rotorträger 3c fallen weitere Montageschritte des Rotors 1c weg.
Der Rotorträger 3a aus Figur 1 und der Rotorträger 3b aus Figur 3 können ebenfalls durch Eingießen der Einzelsegmente 2a, 2b, 2c, 2d hergestellt werden. Die resultierende Form eines Rotorträgers wird durch die Form von Ausnehmungen des Einzelsegmentes 2a, 2b, 2c, 2d bestimmt.

Claims

Patentansprüche
1. Rotor einer elektrischen Maschine,
der über Einzelsegmente (2a,2b,2c,2d) und einen Rotorträger (3a, 3b) verfügt, wobei die Einzelsegmente (2a,2b,2c,2d) über eine Ausnehmung (4) zur Aufnahme eines Permanentmagneten (14) verfügen und formschlüssig mit dem Rotorträger (3a, 3b) verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erstes Einzelsegment (2a,2c) und ein zweites benachbartes Einzelsegment (2b,2d) im zusammengebauten Zustand eine gemeinsame Kontaktfläche (5) aufweisen.
2. Rotor nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
jedes Einzelsegment (2a,2b,2c,2d) aus einem Blechpaket gebildet ist.
3. Rotor nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet; dass
alle Einzelsegmente (2a,2b,2c,2d) eine gleiche Form aufweisen.
4. Rotor nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotorträger (3a) derart sternförmig ausgebildet ist, dass Strahlen (6) des Rotorträgers (3a) so ausgeführt sind, dass die Strahlen (6) die Einzelsegmente (2a, 2b) formschlüssig mit dem Rotorträger (3a) verbinden.
5. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotorträger (3b) über ein erstes Verbindungselement (9), ein zweites
Verbindungselement (10) und ein Halteelement (11 ) verfügt, wobei die
Einzelsegmente (2c,2d) in axiale Richtung zwischen dem ersten
Verbindungselement (9) und dem zweiten Verbindungselement (10) angeordnet sind und das Halteelement (11 ) das erste Verbindungselement (9) und das zweite Verbindungselement (10) miteinander verbindet und in einer Ausnehmung der Einzelsegmente (2c,2d) angeordnet ist, wobei das Halteelement ( 1 ) des
Rotorträgers (3b) das Einzelsegment (2c,2d) formschlüssig mit dem Rotorträger (3b) verbindet.
6. Rotor nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotorträger (3a,3b) als ein Tiefziehteil ausgeführt ist.
7. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotorträger (3a,3b) als ein Gussteil ausgeführt ist.
8. Verfahren zur Herstellung eines Rotors,
wobei der Rotor (1a, 1b, 1c) über Einzelsegmente (2a,2b,2c,2d,2e,2f) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass
die Einzelsegmente (2a,2b,2c,2d,2e,2f) in der Form eines Rotorringes angeordnet werden und der Rotorträger (3a,3b,3c) um die zusammengesetzten
Einzelsegmente (2a,2b,2c,2d,2e,2f) gegossen wird, wodurch die Einzelsegmente (2a,2b,2c,2d,2e,2f) in dem Rotorträger (3a,3b,3c) eingebettet werden.
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