WO2018091210A1 - Rotor für eine elektromaschine mit aufschiebbaren wicklungen - Google Patents

Rotor für eine elektromaschine mit aufschiebbaren wicklungen Download PDF

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WO2018091210A1
WO2018091210A1 PCT/EP2017/076037 EP2017076037W WO2018091210A1 WO 2018091210 A1 WO2018091210 A1 WO 2018091210A1 EP 2017076037 W EP2017076037 W EP 2017076037W WO 2018091210 A1 WO2018091210 A1 WO 2018091210A1
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WO
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winding
rotor
grooves
radial plane
windings
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PCT/EP2017/076037
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dragoljub Duricic
Zakaria El Khawly
Daniel Loos
Maria Bauer
Andreas Mayr
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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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
    • H02K1/26—Rotor cores with slots for windings
    • H02K1/265—Shape, form or location of the slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
    • H02K3/487—Slot-closing devices

Definitions

  • the invention relates to a rotor for an electric machine, a
  • Electric machine with such a rotor a motor vehicle with such an electric machine, and a method for manufacturing a rotor for an electric machine.
  • An object of the invention is to meet this need for improvement. This object is achieved with a rotor according to claim 1, an electric machine according to claim 9, a motor vehicle according to claim 10 and a method according to claim 1 1.
  • Advantageous developments are the subject of the dependent claims.
  • a rotor for an electric machine comprising a rotor core having a centerline forming a rotation axis, the rotor core being divisible by a plurality of imaginary radial planes extending at regular angular intervals radially from the rotation axis;
  • Radial level is formed at least a pair of winding grooves, which extend on both sides of the radial plane with this as a plane of symmetry through the rotor core, in particular, is a center line of the
  • Winding grooves in winding receiving areas of the winding grooves, a winding is arranged, which extends through the two winding grooves of the pair, each winding groove in their Winding receiving portion is limited on the side facing the associated radial plane side of a side surface, which is free of projections, in the sense of projections in the direction away from the
  • Winding grooves are inserted. That is, the windings do not have to be wound on the legs of the rotor, as in the prior art, which is considerably more expensive because the wire has to be guided around the legs.
  • the coils or windings can in this
  • Embodiment separately wound from the rotor finished and inserted in the fully wound state in the winding grooves of the rotor.
  • the winding grooves are closed radially outside the windings by closure strips, which are guided in closing grooves, which in
  • the closure strips have electrically conductive closure strips and electrically insulating closure strips.
  • the winding grooves closed by the electrically conductive sealing strip are arranged closer to the assigned radial plane than the winding grooves closed by the electrically insulating sealing strip. This is advantageous for forming a sinusoidal air gap between the rotor and a stator, not shown, of the electric machine.
  • Windings wound from a winding wire with non-round cross-section are wound from a winding wire with non-round cross-section.
  • a cross section of the winding wire has four mutually perpendicular side surfaces, in particular, the cross section is substantially square or substantially rectangular. This achieves a high copper fill factor, since the windings with such a
  • Cross-section can be packed more tightly. This leads to less
  • Winding groove bounded by two side surfaces which are parallel to the associated radial plane.
  • Radial level provided at least two pairs Wicklungsnuten. By means of several coils per radial plane, a load originating from the coils can be divided and is therefore easier to control.
  • the invention provides an electric machine with such a rotor as well as a motor vehicle with such an electric machine.
  • the invention provides a method for manufacturing a rotor for an electric machine, comprising the steps of: winding windings separately from a rotor core of the rotor, and inserting the windings along a plurality of radial direction of the rotor core spaced uniformly in the circumferential direction of the rotor core, each winding is inserted into pairs of winding grooves.
  • the method further comprises the step of closing the winding grooves radially outside of
  • Figure 1 shows a front perspective view of a rotor according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows the rotor from FIG. 1 in a perspective view from above.
  • FIG. 1 shows a perspective front view of a rotor 1 according to an embodiment of the invention
  • Figure 2 shows the rotor 1 of Figure 1 in a perspective view from above.
  • the rotor 1 described in more detail below is used in an electric machine or an electric motor in which the rotor with a stator
  • the electric machine is preferably in a
  • the rotor 1 has a rotor core 2, which consists of a variety
  • the rotor core 2 has a substantially cylindrical outer circumference and a cylindrical passage opening 3, which serves to receive a shaft (not shown).
  • a center line 4 of the rotor 1 corresponds to a center line of the rotor core 2 and a center line of the cylindrical through-hole 3.
  • the rotor 1 is rotatably mounted about its center line 4 in the electric machine, so that the center line 4 also corresponds to the axis of rotation of the rotor 1.
  • the plurality of rotor laminations are identical and rotor laminations are stacked against rotor laminations along the center line 4 of the rotor 1, the rotor laminations being substantially perpendicular to the center line 4.
  • the rotor laminations are steel sheets.
  • the rotor core 2 (and thus also the rotor 1) can be subdivided mentally or imaginarily into a multiplicity of radial planes 5.
  • Radial planes 5 extend radially outward from the axis of rotation or centerline 4 (and includes the centerline). In FIGS. 1 and 2, two of the six radial planes 5 are indicated by dashed-dot lines. Each of these radial planes 5 contains radial lines which are perpendicular to the center line 4. The plurality of radial planes 5 is arranged around the center line 4 at regular intervals. In other words, angles ⁇ are between
  • radial planes 5 adjacent radial planes 5 completely the same.
  • six radial planes 5 are provided, but the invention is not limited thereto and more or fewer radial planes 5 may be provided.
  • Each radial plane 5 is associated with at least one pair of winding grooves 6. In the illustrated case, each radial plane 5 are exactly three pairs
  • Wicklungsnuten 6 assigned, but it can also be two or more than three pairs. For the sake of clarity, only a radial plane 5 associated winding grooves 6 are provided with a reference numeral. Each pair of winding grooves 6 has two Wicklungsnuten 6, with the Radial plane 5 as symmetry plane on both sides of the associated
  • the winding grooves 6 are parallelepiped-shaped, run parallel to the radial plane 5 and traverse the rotor core 2 completely.
  • the winding grooves 6 are bounded by a radially inner surface 7, which runs perpendicular to the radial plane 5.
  • the winding grooves 6 are bounded by two parallel side surfaces 8 and 9, which run parallel to the radial plane 5. These side surfaces 8 and 9 extend completely to radially outward (up to the
  • Locking grooves 10 are provided which extend parallel to the center line 4. In general, for the sake of clarity, in the case of a plurality of elements present in a plurality, only individual elements are provided with a reference symbol.
  • the winding grooves 6 are used to hold coils or windings 1 1, 12, 13, of which each have a winding 1 1 -13 through the
  • Winding grooves 6 of a pair of winding grooves extends.
  • three such windings 1 1, 12, 13 are provided, which are each wound from a continuous winding wire made of copper.
  • the winding wire preferably has a square or rectangular cross-section, in particular with rounded corners, which allows the windings to have a higher copper content.
  • the side facing the radial plane 5 side surfaces 9 of the winding grooves 6 are formed vorsprungslitis in this embodiment.
  • the term "free of projections” means that the side surfaces 9 are free from elevations or projections relative to their plane of extent on the sides of the side surfaces 9 facing away from the associated radial planes towards the plane of the side surface) in the direction away from the radial plane 5.
  • the region of each winding groove 6, which serves to receive the associated winding 11-13, is referred to as a winding receiving region.
  • the side surface 9 should continue without projections from the winding receiving area to the radially outer end of the winding groove 6 (because radially inside the winding receiving area projections could be present without obstructing the insertion of the coils).
  • the windings 11, 12, 13 or coils can be wound separately or outside the rotor core 2 (ie, the windings are not wound on the material of the rotor core 2 during the winding process) and in the fully wound state from the outside in the radial direction be inserted into the winding grooves 6 inside, without that an obstacle (eg a projection) must be overcome.
  • the area on the outer circumference of the rotor core 2 between the parallel side surfaces 8 and 9 is open to the outside.
  • an inner winding 13 is arranged in the pair of winding grooves 6, whose two winding grooves 6 are arranged closest to the assigned radial plane 5.
  • Another winding 12 extends around the inner winding 13 and is disposed in the pair of winding grooves 6 which are adjacent to the winding grooves 6 of the winding 13 and further away from the associated radial plane 5.
  • the outer winding 11 passes around both windings 12 and 13 and is in the pair
  • Windings 1 1 -13 can be chosen so that the windings 12 and 13 in a direction parallel to the radial direction are the same size and the
  • Winding 1 1 only half as large as the windings 12 and 13. After the windings 1 1 -13 are placed in the winding grooves 6, the winding grooves 6 are closed with closure strips 14 and 15 in order to reliably hold the windings 11 -13 in the winding grooves 6, despite the high rotational speed and associated high centrifugal force.
  • Each winding groove 6 can be assigned its own closure strip 14, 15. In the present case, however, two adjacent ones share
  • closing grooves 10 are provided in the side surfaces 8 and 9, into which the closure strips 14 and 15 can be inserted in a direction parallel to the center line 4. In the case in which two adjacent winding grooves 6 share the closure strip 14, of course, fewer closing grooves 10 are necessary.
  • the closure strip 14, which is arranged closer to the radial plane 5 than the closure strip 15, is made of an electrically conductive material, for example copper, steel or aluminum.
  • the closure strip 15 is made of an electrically insulating material, for example plastic. This is advantageous for the formation of a
  • Sinusoidal air gap between the rotor and a stator, not shown, of the electric machine Sinusoidal air gap between the rotor and a stator, not shown, of the electric machine.
  • Winding wire After being placed in the winding grooves 6, the windings 1 1, 12, 13 associated with the same radial plane 5 are electrically connected to each other at their winding wire ends in series. That is, all windings 1 1, 12, 13 associated with the same radial plane 5 are electrically connected in series (hereinafter referred to as "coil group”) . These coil groups are in turn connected in series, and more specifically, each coil group of the rotor 1 is circumferentially connected to the adjacent coil group electrically connected in series until all coil groups are electrically connected in series, so that per rotor a total of two electrical connections for all windings 1 1 -13 of the rotor 1 remain.
  • partitions 16 which separate adjacent winding grooves 6 from each other may also be omitted.
  • a plurality of windings 1 1 -13 could be arranged in a single pair of winding grooves 6.
  • the winding grooves 6 of this single pair of winding grooves per radial plane 5 would preferably be stepped.
  • the requirements for stability of this larger winding groove occluding closure strip would increase.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor (1) für eine Elektromaschine, mit einem Rotorkern (2) mit einer Mittellinie (4), welche eine Drehachse ausbildet, wobei der Rotorkern (2) durch eine Vielzahl an imaginären Radialebenen (5) unterteilbar ist, die sich in regelmäßigen Winkelabständen (α) radial von der Drehachse erstrecken; wobei pro Radialebene (5) zumindest ein Paar Wicklungsnuten (6) ausgebildet ist, die sich beidseitig der Radialebene (5) mit dieser als Symmetrieebene durch den Rotorkern (2) erstrecken; wobei in jedem Paar Wicklungsnuten (6), in Wicklungsaufnahmebereichen der Wicklungsnuten (6), eine Wicklung (11-13) angeordnet ist, die sich durch die beiden Wicklungsnuten (6) des Paars erstreckt, wobei jede Wicklungsnut (6) in ihrem Wicklungsaufnahmebereich auf der zur zugeordneten Radialebene (5) gewandten Seite von einer Seitenfläche (9) begrenzt wird, welche sich vorsprungsfrei, im Sinne von Vorsprüngen in Richtung weg von der Radialebene (5), vom Wicklungsaufnahmebereich bis zum radial äußeren Ende der Wicklungsnut (6) fortsetzt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Elektromaschine mit solch einem Rotor (1), ein Kraftfahrzeug mit solch einer Elektromaschine sowie ein Verfahren zum Herstellen solch eines Rotors (1).

Description

Rotor für eine Elektromaschine mit aufschiebbaren Wicklungen
Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Elektromaschine, eine
Elektromaschine mit solch einem Rotor, ein Kraftfahrzeug mit solch einer Elektromaschine sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors für eine Elektromaschine.
Für stromerregte Synchronmaschinen werden derzeit in der
Automobilindustrie Läufer bzw. Rotoren in Schenkelpolausführung eingesetzt. Bei diesen besteht jedoch Verbesserungsbedarf bezüglich ihrem thermischen Verhalten sowie dem Aufwand beim Wickel verfahren der Spulen.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, diesem Verbesserungsbedarf nachzukommen. Diese Aufgabe wird mit einem Rotor gemäß Anspruch 1 , einer Elektromaschine gemäß Anspruch 9, einem Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 10 und einem Verfahren gemäß Anspruch 1 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Rotor für eine Elektromaschine bereitgestellt, mit einem Rotorkern mit einer Mittellinie, welche eine Drehachse ausbildet, wobei der Rotorkern durch eine Vielzahl an imaginären Radialebenen unterteilbar ist, die sich in regelmäßigen Winkelabständen radial von der Drehachse erstrecken; wobei pro
Radialebene zumindest ein Paar Wicklungsnuten ausgebildet ist, die sich beidseitig der Radialebene mit dieser als Symmetrieebene durch den Rotorkern erstrecken, insbesondere ist dabei eine Mittellinie der
Wicklungsnuten parallel zur Drehachse; wobei in jedem Paar
Wicklungsnuten, in Wicklungsaufnahmebereichen der Wicklungsnuten, eine Wicklung angeordnet ist, die sich durch die beiden Wicklungsnuten des Paars erstreckt, wobei jede Wicklungsnut in ihrem Wicklungsaufnahmebereich auf der zur zugeordneten Radialebene gewandten Seite von einer Seitenfläche begrenzt wird, welche sich vorsprungsfrei, im Sinne von Vorsprüngen in Richtung weg von der
Radialebene, vom Wicklungsaufnahmebereich bis zum radial äußeren Ende der Wicklungsnut fortsetzt. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass die Wicklungen außerhalb des Rotor gewickelt und anschließend in die
Wicklungsnuten einschiebbar sind. Das heißt die Wicklungen müssen nicht, wie im Stand der Technik, auf die Schenkel des Rotors gewickelt werden, was deutlich aufwendiger ist, weil der Draht um die Schenkel herumgeführt werden muss. Die Spulen bzw. Wicklungen können bei diesem
Ausführungsbeispiel separat vom Rotor fertig gewickelt und im vollständig gewickelten Zustand in die Wicklungsnuten des Rotors eingeschoben werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Wicklungsnuten radial außerhalb der Wicklungen durch Verschlussleisten verschlossen, welche in Verschlussnuten geführt werden, die in
Seitenflächen der Wicklungsnuten parallel zur Drehachse verlaufen. Diese Verschlussleisten sind leicht montiertbar und halten die Wicklungen zuverlässig in den Wicklungsnuten.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die Verschlussleisten elektrisch leitfähige Verschlussleisten und elektrisch isolierende Verschlussleisten auf. Insbesondere, sind die mit der elektrisch leitfähigen Verschlussleiste verschlossenen Wicklungsnuten näher an der zugeordneten Radialebene angeordnet als die mit der elektrisch isolierenden Verschlussleiste verschlossenen Wicklungsnuten. Dies ist vorteilhaft zur Ausbildung eines sinusförmigen Luftspalts zwischen dem Rotor und einem nicht dargestellten Stator der Elektromaschine.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die
Wicklungen aus einem Wicklungsdraht mit unrundem Querschnitt gewickelt. Insbesondere, weist ein Querschnitt des Wicklungsdrahts vier senkrecht zueinander stehende Seitenflächen auf, insbesondere ist der Querschnitt im Wesentlichen quadratisch oder im Wesentlichen rechteckig. Dadurch wird ein hoher Kupferfüllfaktor erreicht, da die Wicklungen mit solch einem
Querschnitt dichter gepackt werden können. Dies führt zu geringeren
Verlusten und somit zu einer geringeren Wärmeentwicklung bzw. einem besseren thermischen Verhalten des Rotors.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird jede
Wicklungsnut von zwei Seitenflächen begrenzt, welche parallel zu der zugeordneten Radialebene sind.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind pro
Radialebene zumindest zwei Paar Wicklungsnuten vorgesehen. Durch mehrere Spulen pro Radialebene kann eine von den Spulen ausgehende Last aufgeteilt werden und ist somit besser beherrschbar. Künftige
Elektromaschinen haben sehr hohe Drehzahlen, so dass die auf die Spulen wirkende Zentrifugalkraft verhältnismäßig groß wird. Dies erfordert stabilere Maßnahmen zum Halten der Spule bzw. der Wicklung in der Wicklungsnut, je größer/schwerer die Spule ist. Durch mehrere Paar Wicklungsnuten kann die pro Radialebene insgesamt erforderliche oder gewünschte Spule in mehrere kleinere Spulen aufgeteilt werden, wodurch es einfacher wird, die kleineren Spulen in den entsprechenden Wicklungsnuten zu halten.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind pro
Radialebene genau drei Paar Wicklungsnuten vorgesehen. Damit erreicht man einerseits die im vorhergehenden Absatz beschriebenen Vorteile sowie eine gute Raumausnutzung im Rotor.
Darüber hinaus stellt die Erfindung eine Elektromaschine mit solch einem Rotor sowie ein Kraftfahrzeug mit solch einer Elektromaschine bereit. Darüber hinaus stellt die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Rotors für eine Elektromaschine bereit, mit den Schritten: Wickeln von Wicklungen separat zu einem Rotorkern des Rotors, und Einschieben der Wicklungen entlang einer Vielzahl gleichmäßig in Umfangsrichtung des Rotorkerns beabstandeter Radialrichtungen des Rotorkerns, wobei jede Wicklung in Paare von Wicklungsnuten eingeschoben wird. Mit diesem Verfahren kann ein Rotor mit den oben beschriebenen Vorteilen mittels eines einfacheren und somit kostengünstigeren Verfahrens bereitgestellt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Verfahren ferner den Schritt des Verschließens der Wicklungsnuten radial außerhalb der
Wicklungen durch axiales Einschieben von Verschlussleisten auf.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
Figur 1 zeigt eine perspektivische Vorderansicht eines Rotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Figur 2 zeigt den Rotor aus Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht von oben.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Vorderansicht eines Rotors 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Figur 2 zeigt den Rotor 1 aus Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht von oben. Der im Folgenden genauer beschriebene Rotor 1 wird in einer Elektromaschine bzw. einem Elektromotor eingesetzt in welcher der Rotor mit einem Stator
zusammenwirkt. Die Elektromaschine wird vorzugsweise in einem
Kraftfahrzeug verwendet, insbesondere einem Personenkraftwagen. Der Rotor 1 weist einen Rotorkern 2 auf, der aus einer Vielzahl an
gestapelten Rotorblechen ausgebildet wird. Der Rotorkern 2 hat einen im Wesentlichen zylinderförmigen Außenumfang und eine zylinderförmige Durchgangsöffnung 3, die zur Aufnahme einer Welle (nicht dargestellt) dient. Eine Mittellinie 4 des Rotors 1 entspricht einer Mittellinie des Rotorkerns 2 sowie einer Mittellinie der zylinderförmigen Durchgangsöffnung 3. Der Rotor 1 ist um seine Mittellinie 4 drehbar in der Elektromaschine gelagert, sodass die Mittellinie 4 auch der Drehachse des Rotors 1 entspricht. Die Vielzahl an Rotorblechen sind identisch und Rotorblech an Rotorblech entlang der Mittellinie 4 des Rotors 1 aneinander gestapelt, wobei die Rotorbleche im Wesentlichen senkrecht zur Mittellinie 4 sind. Vorzugsweise handelt es sich bei den Rotorblechen um Stahlbleche.
Der Rotorkern 2 (und somit auch der Rotor 1 ) ist gedanklich bzw. imaginär in eine Vielzahl an Radialebenen 5 unterteilbar. Jede dieser imaginären
Radialebenen 5 erstreckt sich von der Drehachse bzw. der Mittellinie 4 (und enthält die Mittellinie) radial nach außen. In den Figuren 1 und 2 sind zwei der sechs Radialebenen 5 durch Strich-Punkt-Linien angedeutet. Jede dieser Radialebenen 5 enthält Radiallinien, die senkrecht zur Mittellinie 4 sind. Die Vielzahl an Radialebenen 5 ist in regelmäßigen Abständen um die Mittellinie 4 herum angeordnet. Anders ausgedrückt, sind Winkel α zwischen
benachbarten Radialebenen 5 vollumfänglich gleich. Im dargestellten Fall sind beispielsweise sechs Radialebenen 5 vorgesehen, die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und es können auch mehr oder weniger Radialebenen 5 vorgesehen sein.
Jeder Radialebene 5 ist zumindest ein Paar Wicklungsnuten 6 zugeordnet. Im dargestellten Fall sind jeder Radialebene 5 genau drei Paar
Wicklungsnuten 6 zugeordnet, es können aber auch zwei oder mehr als drei Paar sein. Der Übersichtlichkeit halber sind nur die einer Radialebene 5 zugeordneten Wicklungsnuten 6 mit einem Bezugszeichen versehen. Jedes Paar Wicklungsnuten 6 weist zwei Wicklungsnuten 6 auf, die mit der Radialebene 5 als Symmetrieebene beidseitig der zugeordneten
Radialebene 5 angeordnet sind. Die Wicklungsnuten 6 sind quaderförmig, verlaufen parallel zur Radialebene 5 und durchqueren den Rotorkern 2 vollständig. Begrenzt werden die Wicklungsnuten 6 durch eine radial innere Fläche 7, die senkrecht zur Radialebene 5 verläuft. Ferner werden die Wicklungsnuten 6 durch zwei parallel verlaufende Seitenflächen 8 und 9 begrenzt, die parallel zur Radialebene 5 verlaufen. Diese Seitenflächen 8 und 9 erstrecken sich vollständig bis radial nach außen (bis zum
Außen umfang des Rotorkerns 2), wobei in den Seitenflächen 8, 9
Verschlussnuten 10 vorgesehen sind, die parallel zur Mittellinie 4 verlaufen. Allgemein sind der Übersichtlichkeit halber, bei mehreren in einer Vielzahl vorhandenen Elementen, nur einzelne Elemente mit einem Bezugszeichen versehen.
Die Wicklungsnuten 6 dienen zur Aufnahme von Spulen bzw. Wicklungen 1 1 , 12, 13, von denen sich jeweils eine Wicklung 1 1 -13 durch die
Wicklungsnuten 6 eines Paars Wicklungsnuten erstreckt. Im dargestellten Fall sind drei solcher Wicklungen 1 1 , 12, 13 vorgesehen, die jeweils aus einem durchgehenden Wicklungsdraht aus Kupfer gewickelt sind. Der Wicklungsdraht hat vorzugsweise einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt, insbesondere mit abgerundeten Ecken, wodurch es ermöglicht wird, dass die Wicklungen einen höheren Kupfergehalt aufweisen. Im
Querschnitt füllen die quaderförmigen Wicklungsdrähte nämlich die
vorhandene Querschnittsfläche mehr aus als dies ein Wicklungsdraht mit kreisrundem Querschnitt tun würde.
Die zur Radialebene 5 gewandten Seitenflächen 9 der Wicklungsnuten 6 sind in diesem Ausführungsbeispiel vorsprungsfrei ausgebildet. Dabei ist unter „vorsprungsfrei" zu verstehen, dass die Seitenflächen 9 bezogen auf ihre Erstreckungsebene, auf der den zugeordneten Radialebenen abgewandten Seiten der Seitenflächen 9, frei von Erhebungen bzw. Vorsprüngen sind. Anders ausgedrückt, sind die Seitenflächen 9 frei von Vorsprüngen (bezogen auf die Ebene der Seitenfläche) in Richtung weg von der Radialebene 5. Der Bereich jeder Wicklungsnut 6, welcher zur Aufnahme der zugeordneten Wicklung 1 1 -13 dient, wird als Wicklungsaufnahmebereich bezeichnet.
Allgemeiner ausgedrückt soll die Seitenfläche 9 sich vorsprungsfrei vom Wicklungsaufnahmebereich bis zum radial äußeren Ende der Wicklungsnut 6 fortsetzt (denn radial innerhalb der Wicklungsaufnahmebereichs könnten Vorsprünge vorhanden sein ohne ein Einschieben der Spulen zu behindern).
Durch diese Maßnahmen können die Wicklungen 1 1 , 12, 13 bzw. Spulen separat bzw. außerhalb des Rotorkerns 2 gewickelt (d.h. die Wicklungen werden beim Wickelvorgang nicht auf das Material des Rotorkerns 2 gewickelt) und im vollständig fertig gewickelten Zustand von außen in Richtung radial nach innen in die Wicklungsnuten 6 eingeschoben werden, ohne dass dabei ein Hindernis (z.B. ein Vorsprung) überwunden werden muss. Der Bereich am Außen umfang des Rotorkerns 2 zwischen den parallelen Seitenflächen 8 und 9 ist nach außen hin offen.
Vorzugsweise ist bei mehreren Wicklungen eine innere Wicklung 13 in dem Paar Wicklungsnuten 6 angeordnet, deren beiden Wicklungsnuten 6 am nächsten zur zugeordneten Radialebene 5 angeordnet sind. Eine weitere Wicklung 12 verläuft um die innere Wicklung 13 herum und ist in dem Paar Wicklungsnuten 6 angeordnet, welches benachbart zu den Wicklungsnuten 6 der Wicklung 13 und weiter entfernt von der zugeordneten Radialebene 5 sind. Im dargestellten Fall von drei Wicklungen verläuft die äußere Wicklung 1 1 um beide Wicklungen 12 und 13 herum und ist in dem Paar
Wicklungsnuten 6 angeordnet, deren Wicklungsnuten 6 am weitesten von der zugeordneten Radialebene 5 entfernt sind. Eine Abmessung der
Wicklungen 1 1 -13 kann so gewählt werden, dass die Wicklungen 12 und 13 in einer Richtung parallel zur Radialrichtung gleich groß sind und die
Wicklung 1 1 nur halb so groß wie die Wicklungen 12 und 13. Nachdem die Wicklungen 1 1 -13 in den Wicklungsnuten 6 platziert sind, werden die Wicklungsnuten 6 mit Verschlussleisten 14 und 15 verschlossen, um die Wicklungen 1 1 -13, trotz hoher Drehzahl und damit verbundener hoher Zentrifugalkraft, zuverlässig in den Wicklungsnuten 6 zu halten. Es kann jeder Wicklungsnut 6 eine eigene Verschlussleiste 14, 15 zugeordnet sein. Im vorliegenden Fall teilen sich jedoch zwei benachbarte
Wicklungsnuten 6 die Verschlussleiste 14. Vorzugsweise die benachbarten Wicklungsnuten 6, welche am nächsten zur zugeordneten Radialebene 5 und beide auf derselben Seite bezüglich der Radialebene 5 angeordnet sind. Wie bereits erwähnt, sind in den Seitenflächen 8 und 9 Verschlussnuten 10 vorgesehen, in die die Verschlussleisten 14 und 15 in einer Richtung parallel zur Mittellinie 4 einschiebbar sind. In dem Fall, in dem sich zwei benachbarte Wicklungsnuten 6 die Verschlussleiste 14 teilen, sind selbstverständlich weniger Verschlussnuten 10 nötig. Die Verschlussleiste 14, welche näher zur Radialebene 5 angeordnet ist als die Verschlussleiste 15, ist aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise Kupfer, Stahl oder Aluminium. Die Verschlussleiste 15 ist aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Kunststoff. Dies ist vorteilhaft zur Ausbildung eines
sinusförmigen Luftspalts zwischen dem Rotor und einem nicht dargestellten Stator der Elektromaschine.
Alle derselben Radialebene 5 zugeordneten Wicklungen 1 1 , 12, 13 sind zunächst separat gewickelte Wicklungen aus einem durchgehenden
Wicklungsdraht. Nach der Platzierung in den Wicklungsnuten 6 werden die derselben Radialebene 5 zugeordneten Wicklungen 1 1 , 12, 13 an ihren Wicklungsdrahtenden elektrisch miteinander in Serie verbunden. Das heißt, alle derselben Radialebene 5 zugeordneten Wicklungen 1 1 , 12, 13 sind elektrisch in Reihe geschaltet (nachfolgend als„Spulengruppe" bezeichnet). Diese Spulengruppen werden wiederum in Reihe geschaltet. Genauer wird jede Spulengruppe des Rotors 1 in Umfangsrichtung mit der benachbarten Spulengruppe elektrisch in Reihe geschaltet, bis alle Spulengruppen elektrisch in Reihe geschaltet sind, so dass pro Rotor insgesamt zwei elektrische Anschlüsse für alle Wicklungen 1 1 -13 des Rotors 1 verbleiben.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können Zwischenwände 16, welche benachbarte Wicklungsnuten 6 voneinander trennen, auch weggelassen werden. Somit könnten mehrere Wicklungen 1 1 -13 in einem einzigen Paar Wicklungsnuten 6 angeordnet werden. Die Wicklungsnuten 6 dieses einzigen Paares an Wicklungsnuten pro Radialebene 5 wären jedoch vorzugsweise stufig ausgebildet. Die Anforderungen an eine Stabilität der diese größere Wicklungsnut verschließenden Verschlussleiste würden jedoch steigen.
Während die Erfindung detailliert in den Zeichnungen und der
vorangehenden Beschreibung veranschaulicht und beschrieben wurde, ist diese Veranschaulichung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als beschränkend zu verstehen und es ist nicht beabsichtigt die Erfindung auf die offenbarten Ausführungsbeispiele zu beschränken. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Merkmale in
verschiedenen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht andeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht auch vorteilhaft genutzt werden könnte.

Claims

Ansprüche
1 . Rotor (1 ) für eine Elektromaschine, mit
einem Rotorkern (2) mit einer Mittellinie (4), welche eine Drehachse ausbildet, wobei der Rotorkern (2) durch eine Vielzahl an imaginären
Radialebenen (5) unterteilbar ist, die sich in regelmäßigen Winkelabständen (a) radial von der Drehachse erstrecken;
wobei pro Radialebene (5) zumindest ein Paar Wicklungsnuten (6) ausgebildet ist, die sich beidseitig der Radialebene (5) mit dieser als
Symmetrieebene durch den Rotorkern (2) erstrecken;
wobei in jedem Paar Wicklungsnuten (6), in Wicklungsaufnahmebereichen der Wicklungsnuten (6), eine Wicklung (1 1 -13) angeordnet ist, die sich durch die beiden Wicklungsnuten (6) des Paars erstreckt,
wobei jede Wicklungsnut (6) in ihrem Wicklungsaufnahmebereich auf der zur zugeordneten Radialebene (5) gewandten Seite von einer
Seitenfläche (9) begrenzt wird, welche sich vorsprungsfrei, im Sinne von Vorsprüngen in Richtung weg von der Radialebene (5), vom
Wicklungsaufnahmebereich bis zum radial äußeren Ende der Wicklungsnut (6) fortsetzt.
2. Rotor (1 ) gemäß Anspruch 1 , wobei die Wicklungsnuten (6) radial außerhalb der Wicklungen (1 1 -13) durch Verschlussleisten (14, 15) verschlossen werden, welche in Verschlussnuten (6) geführt werden, die in Seitenflächen (8, 9) der Wicklungsnuten (6) parallel zur Drehachse verlaufen.
3. Rotor (1 ) gemäß Anspruch 2, wobei die Verschlussleisten (14, 15) elektrisch leitfähige Verschlussleisten (14) und elektrisch isolierende
Verschlussleisten (15) aufweisen.
4. Rotor (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wicklungen (1 1 -13) aus einem Wicklungsdraht mit unrundem Querschnitt gewickelt sind. Rotor (1 ) gemäß Anspruch 4, wobei ein Querschnitt des
Wicklungsdrahts vier senkrecht zueinander stehende Seitenflächen aufweist, insbesondere ist der Querschnitt im Wesentlichen quadratisch oder im Wesentlichen rechteckig.
Rotor (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Wicklungsnut (6) von zwei Seitenflächen (8, 9) begrenzt wird, welche parallel zu der zugeordneten Radialebene (5) sind.
Rotor (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei pro Radialebene (5) zumindest zwei Paar Wicklungsnuten (6) vorgesehen sind.
Rotor (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei pro Radialebene (5) genau drei Paar Wicklungsnuten (6) vorgesehen sind
Elektromaschine mit einem Rotor (1 ) gemäß einem der
vorhergehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug mit einer Elektromaschine gemäß Anspruch 9.
Verfahren zum Herstellen eines Rotors (1 ) für eine Elektromaschine, mit den Schritten:
Wickeln von Wicklungen (1 1 -13) separat zu einem Rotorkern (2) des Rotors (1 ), und
Einschieben der Wicklungen (1 1 -13) entlang einer Vielzahl gleichmäßig in Umfangsrichtung des Rotorkerns (2) beabstandeter Radialrichtungen des Rotorkerns (2), wobei jede Wicklung (1 1 -13) in Paare von Wicklungsnuten (6) eingeschoben wird. Verfahren gemäß Anspruch 1 1 , des Weiteren mit dem Schritt Verschließen der Wicklungsnuten (6) radial außerhalb der Wicklungen (1 1 -13) durch axiales Einschieben von
Verschlussleisten (14, 15).
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020130124A1 (de) 2020-11-16 2022-05-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Reduktion des aerodynamischen Strömungswiderstands in einer elektrischen Maschine durch partiell modifizierte Elektrobleche eines Rotors und Kraftfahrzeug
DE102021122045A1 (de) 2021-08-26 2023-03-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vollpolläufer für eine elektrisch erregte Traktionsmaschine, Synchronmaschine und Kraftfahrzeug
DE102021129198B3 (de) 2021-11-10 2023-02-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Rotor mit verschaltbaren Spuleneinheiten, elektrische Antriebsmaschine sowie Kraftfahrzeug

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR392904A (fr) * 1907-10-09 1908-12-09 Schneider & Cie Inducteur pour alternateurs à grande vitesse
US3600618A (en) * 1969-10-27 1971-08-17 Gen Motors Corp Wound rotor alternator coil slot construction
EP1998425A2 (de) * 2007-05-28 2008-12-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Rotor eines Turbogenerators
WO2013006079A1 (en) * 2011-07-06 2013-01-10 General Electric Company Laminated rotor machining enhancement

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE215102C (de) *
CH245797A (de) * 1941-12-27 1946-11-30 Ganz & Co Elektrizitaets Masch Mit zwei parallelen Nutensystemen versehener zweipoliger Läufer für Turbogeneratoren.
US5030871A (en) * 1990-05-11 1991-07-09 General Electric Company Reducing harmonic losses in dynamoelectric machine rotors
JPH04248342A (ja) * 1991-01-10 1992-09-03 Toshiba Corp 回転電機の回転子
US7242126B1 (en) * 2001-05-30 2007-07-10 Anorad Corporation Encapsulated armature assembly and method of encapsulating an armature assembly
US20040143956A1 (en) * 2003-01-29 2004-07-29 Haller Lisa K. Method and apparatus for insertion of stator core liners
US20040145267A1 (en) * 2003-01-29 2004-07-29 Lowry Michael Jeffrey Liners for stators and rotors of electric machines and methods of making
EP2228888A1 (de) * 2009-03-09 2010-09-15 Siemens Aktiengesellschaft Rotor für einen Turbogenerator sowie Turbogenerator mit einem Rotor
ITMI20110087U1 (it) * 2011-03-09 2012-09-10 Abb Spa Rotore per macchina elettrica rotante e relativo metodo di fabbricazione
US9735642B2 (en) 2012-01-26 2017-08-15 Continental Automotive Gmbh Rotor for a rotating electric machine
US9634526B2 (en) * 2012-01-26 2017-04-25 Continental Automotive Gmbh Rotor for a rotating electric machine and rotating electric machine
JP5682600B2 (ja) * 2012-08-07 2015-03-11 トヨタ自動車株式会社 回転電機のロータ
US20150280510A1 (en) * 2012-10-30 2015-10-01 General Electric Company Grooved wedge for rotor
KR101637676B1 (ko) * 2014-09-05 2016-07-07 현대자동차주식회사 개선된 웨지를 가지는 회전 전기기기의 전기자

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR392904A (fr) * 1907-10-09 1908-12-09 Schneider & Cie Inducteur pour alternateurs à grande vitesse
US3600618A (en) * 1969-10-27 1971-08-17 Gen Motors Corp Wound rotor alternator coil slot construction
EP1998425A2 (de) * 2007-05-28 2008-12-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Rotor eines Turbogenerators
WO2013006079A1 (en) * 2011-07-06 2013-01-10 General Electric Company Laminated rotor machining enhancement

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