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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektrische Maschine. Die Erfindung betrifft außerdem einen nach diesem Verfahren hergestellten Rotor sowie eine elektrische Maschine mit einem solchen Rotor.
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Aus der
DE 10 2015 119 235 B4 ist eine Vorrichtung zum Spritzgießen und Spritzen von Objekten bekannt, aufweisend ein oberes Element und ein unteres Element, welche ein zusammenhängendes Volumen aus einem Füllraum zur Aufnahme des Objekts und von Gießwerkstoff sowie einem Anguss zur Aufnahme von Gießwerkstoff umschließen. Das obere Element ist dabei in Bezug auf das untere Element beweglich angeordnet. Innerhalb des oberen Elements ist ein in Bezug auf das obere Element beweglicher Kolben derart integriert angeordnet, dass die Lage des Kolbens abhängig von einer Abmessung des Objekts in einer Axialrichtung variiert wird, wobei der Kolben zudem einen Absatz zum Verändern eines Volumens als Füllmengenausgleich des Gießwerkstoffes innerhalb des Angebotes aufweist. Unabhängig von der Abmessung des Objekts in der axialen Richtung und eines mit der Abmessung des Objekts in der axialen Richtung variierenden Volumens ist das Gesamtvolumen für den Gießwerkstoff innerhalb der Vorrichtung konstant. Hierdurch soll es möglich sein, Blechpakete für Rotoren trotz abweichender äußerer Abmessungen so zu ummanteln, dass nach dem Ummanteln gleiche äußere Abmessungen vorliegen und dadurch hohe Anforderungen an eine Maßhaltigkeit erfüllt werden können.
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Aus der
EP 3 871 323 B1 ist eine Stator-/Rotorvorrichtung für Elektromotoren mit zumindest einer oder mehreren übereinander gestapelten Stator-/Rotorpaketeinrichtungen bekannt, die jeweils als zu einer Drehachse rotationssymmetrisch ausgebildete Bauteile ausgebildet sind.
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Aus der
DE 10 2019 113 596 A1 ist eine elektrische Maschine für einen Antrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem Rotor bekannt, der eine zentrale Rotorwelle sowie ein aus mehreren Rotorblechen ausgebildetes und auf der Rotorwelle befestigtes Blechpaket aufweist. Das Blechpaket ist zu zumindest einer axialen Seite hin von einem einen Toleranzausgleich bewirkenden Endblech kontaktiert, welches wiederum von einem auf der Rotorwelle aufgepressten Sicherungsring abgestützt ist. Hierdurch soll ein einfach herstellbarer und eine ausreichende Festigkeit zum Übertragen möglichst hoher Drehmomente aufweisender Rotor geschaffen werden können.
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Generell besteht bei der Fertigung von Rotoren für elektrische Maschinen oftmals das Problem, dass die axiale Länge eines Blechpakets durch die Ganzzahligkeit der Einzelbleche eine Ungenauigkeit von bis zu einer Blechdicke aufweist. Bei mehreren Blechpaketen addiert sich diese Toleranz. Wird dabei ein Nutverschlusskeil mit einem vorgegebenen Werkzeug hergestellt, so bleibt nach dessen Einbau eine Differenz zwischen der axialen Länge des Blechpakets und der Länge des Nutverschlusskeils, die eine Dichtung eines aufzusetzenden Wuchtrings nicht mehr zuverlässig ausgleichen kann, um einen Kühlmittelaustritt aus dem Inneren des Rotors in den Luftspalt der Maschine zu verhindern.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, ein Verfahren anzugeben, mittels welchem ein mit Kühlfluid gefüllter Rotor für eine elektrische Maschine einfacher und kostengünstiger herstellbar ist.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine fertigungsbedingt unterschiedliche axiale Länge von Blechpaketen in Bezug auf die Länge der Nutverschlusskeile durch eine auf die beiden Stirnseiten der Blechpakete aufgespritzte Kunststoffschicht auszugleichen. Die Länge bezieht sich hierbei immer auf die Axialrichtung des Rotors. Hierdurch lässt sich eine stirnseitige und in Umfangsrichtung ebene, d. h. stufenlose Dichtfläche schaffen, wodurch nicht nur eine Abdichtung von in den Nutverschlusskeilen verlaufenden Kühlkanälen vereinfacht wird, sondern auch ein bislang als Nassläufer ausgebildeter Rotor nunmehr als Trockenläufer ausgelegt werden kann, wodurch sich erhebliche Schleppverluste, die mit Nassläuferrotoren einhergehen, vermeiden lassen. Bei dem erfindungsmäßen Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine fremderregte Synchronmaschine, wird zunächst zumindest ein aus Einzelblechen zusammengesetztes Blechpaket mit in Umfangsrichtung voneinander getrennten und in Axialrichtung verlaufenden Nuten bereitgestellt. Selbstverständlich können auch je nach Größe des Rotors mehrere jeweils aus Einzelblechen zusammengesetzte Blechpakete in Axialrichtung hintereinander positioniert werden. Danach wird eine axiale Länge LB des zumindest einen Blechpakets erfasst, d. h. gemessen. Wiederum anschließend werden Nutverschlusskeile mit vordefinierter axialer Länge LN bereitgestellt, wobei die axiale Länge LN der Nutverschlusskeile größer oder gleich groß ist als die axiale Länge LB des Blechpakets. Da die Blechpakete aus Einzelblechen mit einer jeweiligen axialen Blechdicke von typischerweise zwischen 0,15 und 0,20 mm zusammengesetzt sind, weisen die jeweiligen Blechpakete in ihrer axialen Länge eine Toleranz von plus/minus der Länge eines Einzelblechs auf. Dies kann somit je Blechpaket bei der vorher beschriebenen Länge der Einzelbleche bei bis zu 0,40 mm liegen. Werden mehrere derartige Blechpakete in Axialrichtung hintereinander angeordnet, beispielsweise vier Blechpakete, so kann die Toleranz bereits 1,6 mm betragen. Ist das zumindest eine Blechpaket gefertigt, werden die Nuten dieses Blechpakets mit einer Kunststoffschicht zur elektrischen Isolierung ausgekleidet, wodurch sich in diesem Bereich bislang eingesetztes Isolierpapier erübrigt und die Fertigung des Rotors allgemein einfacher gestaltet werden kann. Anschließend teilt sich das erfindungsgemäße Verfahren in zwei Teile, wobei entsprechend einer ersten alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gleichzeitig mit dem Auskleiden der Nuten mit der Kunststoffschicht oder danach auf die beiden Stirnseiten des Blechpakets und bei mehreren Blechpaketen auf die beiden äußeren Stirnseiten eine Kunststoffschicht bzw. die Kunststoffschicht derart mit einer vordefinierten axialen Länge LK1, LK2 aufgebracht wird, dass die Summe der axialen Längen LK1 + LK2 + LB der axialen Länge LN des Nutverschlusskeils zumindest im Wesentlichen entspricht, sodass die Kunststoffschicht als Toleranzausgleichsschicht zum zumindest annähernden Ausgleich einer axialen Differenz zwischen dem Blechpaket und später den in die Nuten einzuschiebenden Nutverschlusskeilen dient. Hierdurch ist es möglich, dass die auf der Stirnseite des Blechpakets aufgebrachte Kunststoffschicht als Toleranzausgleichsschicht zum Ausgleich einer axialen Differenz zwischen dem zumindest einen Blechpaket und den später in die einzelnen Nuten zur Komprimierung von Rotorwicklungen einzuschiebenden Nutverschlusskeilen dient. Anschließend werden die Rotorwicklungen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt um die Polkerne von Polzähnen des Blechpakets gewickelt und nach Abschluss des Wickelns in die Nuten jeweils ein Nutverschlusskeil mit der zuvor beschriebenen vordefinierten axialen Länge LN eingeschoben, wodurch zusammen mit den stirnseitig auf dem Blechpaket aufgebrachten Kunststoffschichten eine über die Stirnseiten der Nutverschlusskeile und die Kunststoffschicht umlaufende zumindest nahezu ebene stirnseitige Dichtfläche geschaffen wird.
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Entsprechend der zweiten alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nach dem Auskleiden der Nuten des Blechpakets mit einer Kunststoffschicht zur elektrischen Isolierung auf den Polkernen des Blechpakets Rotorwicklungen gewickelt und in jede Nut wird ein Nutverschlusskeil mit vordefinierter axialer Länge LN eingeschoben wird. Anschließend wird auf beiden Stirnseiten des Blechpakets eine Kunststoffschicht derart mit einer vordefinierten axialen Länge LK1, LK2 aufgebracht wird, dass gilt LK1 + LK2 + LB ≅ LN oder LK1 + LK2 + LB = LN, sodass die Kunststoffschicht als Toleranzausgleichsschicht zum Ausgleich einer axialen Differenz zwischen dem Blechpaket und den in die Nuten eingeschobenen Nutverschlusskeilen dient, und dadurch eine über Stirnseiten der Nutverschlusskeile und die Kunststoffschicht zumindest nahezu umlaufende ebene stirnseitige Dichtfläche geschaffen wird.
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Die axiale Gesamtlänge des Rotors ist dabei ein werkzeuggebundenes Maß. Durch die stufenlose und in Umfangsrichtung umlaufende und zumindest nahezu ebene stirnseitige Dichtfläche kann eine Abdichtung eines Rotorinnenraums deutlich vereinfacht werden, da eine in einem Wuchtring angeordnete Dichtung, über welche der Wuchtring auf die Stirnseiten der Blechpakete bzw. Nutverschlusskeile aufgeschoben wird, keine axialen Differenzen zwischen den Blechpaketen und benachbarten Nutverschlusskeilen mehr ausgleichen muss. Hierdurch ist es möglich, auch Rotoren für fremderregte Synchronmaschinen, welche typischerweise als Nassläufer ausgebildet sind und dadurch nicht unerhebliche Schleppverluste aufweisen, nun vergleichsweise einfach als Trockenläufer auszubilden, da die Abdichtung des Rotorinnenraums über die als Toleranzausgleichsschicht und eine ebene Dichtfläche bereitstellende stirnseitige Kunststoffschicht vergleichsweise einfach möglich ist.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das zumindest eine Blechpaket drehfest auf einer Welle montiert. Bestandteil des Rotors ist dabei nicht nur das zumindest eine Blechpaket, sondern auch die Welle, auf welche das zumindest eine Blechpaket drehfest, beispielsweise mittels einer Verklebung oder einer Formschlussverbindung, montiert wird. Eine derartige Formschlussverbindung kann dabei ein einerseits leichtes Aufschieben des zumindest einen Blechpakets auf der Welle ermöglichen und andererseits eine zuverlässige Drehmomentübertragung gewährleisten.
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Eine Umspritzung des Blechpakets zum Erstellen der stirnseitigen Toleranzausgleichsschicht sowie etwaiger Nutisolierungen ist ohne vorher montierte Welle möglich, wenn z.B. ein Dorn die Zentrierung der Blechpakete mit und ohne vorher montierten Wicklungsträgern übernimmt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsmäßen Verfahrens wird ein Wuchtring mit einer innen liegenden Dichtung auf die Dichtfläche aufgesetzt, der den Kühlmittel führenden Bereich des Rotors zum Luftspalt abdichtet. Ein derartiger Wuchtring dient zum Ausgleich von Unwuchten des Rotors und zugleich durch seine innen angeordnete Dichtung zusammen mit dem Blechpaket und den Nutverschlusskeilen zum dichten Verschließen des Rotorinnenraums gegen den Austritt von Kühlmittel in den Luftspalt. Rein theoretisch ist dabei selbstverständlich denkbar, dass die Dichtung in dem Wuchtring auch einzelne Kühlkanäle verschließt und andere Kühlkanäle stirnseitig zumindest teilweise offenlässt, wodurch eine Durchströmung und damit eine verbesserte Kühlung der Blechpakete ermöglicht wird. Vorzugsweise wird jedoch der der gesamte kühlmittelführende Raum des Rotors abgedichtet.
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Zweckmäßig verläuft die Dichtfläche ringförmig außerhalb der Rotorwicklungen. Die umlaufende und ebene Dichtfläche, die zumindest ringförmig außerhalb der Rotorwicklungen verläuft, wird dabei von der Dichtung des Wuchtrings kontaktiert und abgedichtet, sodass in dem Rotor strömendes Kühlmittel nicht nach außen gelangt. Hierdurch ist es vergleichsweise einfach möglich, einen üblicherweise als Nassläufer für eine fremderregte Synchronmaschine ausgebildeten Rotor nunmehr als Trockenläufer auszubilden, wodurch eine erhebliche Reduzierung von Schleppverlusten, die für Nassläufer typisch sind, vermieden werden können.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen Rotor entsprechend des in den vorherigen Absätzen beschriebenen Verfahrens herzustellen und damit die bezüglich des Verfahrens beschriebenen Vorteile auf den Rotor zu übertragen. Konkret liegen diese Vorteile in einer vergleichsweise einfachen Herstellung und der Möglichkeit, einen für fremderregte Synchronmaschinen bislang verwendeten Nassläufer erstmals als Trockenläufer auszubilden, wodurch Schleppverluste reduziert und die Leistung einer mit einem derartigen Rotor ausgestatteten fremderregten Synchronmaschine deutlich gesteigert werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Rotors sind die Nutverschlusskeile aus einem elektrisch nichtleitenden Material, welches insbesondere aus Kunststoff, ausgebildet. Die Nutverschlusskeile dienen dabei der Komprimierung der Rotorwicklungen, wobei eine Herstellung aus Kunststoff, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil, nicht nur eine kostengünstige, sondern zugleich auch eine qualitativ hochwertige und äußerst maßhaltige Herstellung der Nutverschlusskeile ermöglicht.
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Vorteilhafterweise ist in zumindest einem Nutverschlusskeil ein von einer Kühlflüssigkeit durchströmbarer Kühlkanal zum Kühlen der Rotorwicklungen und damit zum Kühlen des Rotors angeordnet. Vorzugsweise zirkuliert Kühlmittel in einem abgedichteten Rotorinnenraum auch in einem direkten Kontakt mit den Rotorwicklungen, die dadurch einfach und wirksam gekühlt werden können, wodurch die Leistung einer mit einem derartigen Rotor ausgestatteten fremderregten Synchronmaschine deutlich gesteigert werden kann.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, eine elektrische Maschine, beispielsweise einen Elektromotor, mit einem in den vorherigen Absätzen beschriebenen Rotor auszustatten und dadurch die bezüglich des Rotors beschriebenen Vorteile auf die elektrische Maschine zu übertragen. Die Vorteile liegen dabei insbesondere in einer einfachen und kostengünstigen Herstellung des Rotors und damit indirekt auch der elektrischen Maschine, wobei zugleich auf bislang erforderliches Isolierpapier zur elektrischen Isolierung zwischen den Blechpaketen und den Rotorwicklungen verzichtet werden kann. Das Auskleiden der Nuten sowie der Auftrag der stirnseitigen und als Toleranzausgleichsschicht ausgebildeten Kunststoffschicht kann dabei vorzugsweise in einem gemeinsamen Prozessschritt, wie etwa Umspritzen, bewerkstelligt werden, wodurch sich die Herstellung erheblich vereinfacht.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsmäßen elektrischen Maschine ist diese als fremderregte Synchronmaschine ausgebildet. Bei fremderregten Synchronmaschinen läuft der Rotor, in welchem das Magnetfeld erzeugt wird, synchron mit einem Drehfeld des Stators. Besonders in Elektrofahrzeugen kommen derartige fremderregte Synchronmaschinen zum Einsatz.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1a-d unterschiedliche Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Rotors,
- 2 eine Stirnansicht auf ein erfindungsgemäßes Blechpaket,
- 3 eine Darstellung wie in 2, jedoch mit aufgebrachten Rotorwicklungen,
- 4 eine Darstellung wie in 3, jedoch mit eingebrachten Nutverschlusskeilen, die oberflächenfluchtend in die in diesem Fall ringförmig ausgestaltete und stirnseitig auf dem Blechpaket aufgebrachte Kunststoffsschicht übergeht,
- 5 eine Detaildarstellung des erfindungsgemäßen Rotors zur Verdeutlichung von axialen Längenunterschieden zwischen dem Blechpaket und einem Nutverschlusskeil sowie einer die axiale Längendifferenz ausgleichenden Kunststoffschicht,
- 6 eine Frontalansicht auf einen erfindungsgemäßen Rotor mit Blechpaket, Kunststoffschicht und Nutverschlusskeil, jedoch ohne Rotorwicklungen,
- 7 eine Darstellung zur Verdeutlichung der axialen Längendifferenzen zwischen Blechpaket und Nutverschlusskeil sowie der Kompensation dieser Längendifferenz durch die stirnseitig auf dem Blechpaket angeordnete Kunststoffschicht.
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Entsprechend den 1a bis 1d ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Rotors 1 für eine nicht näher beschriebene elektrische Maschine 2 gezeigt. Bei dem erfindungsmäßen Verfahren wird zunächst ein Blechpaket 3 aus Einzelblechen zusammengesetzt, wobei das Blechpaket 3 in Umfangsrichtung 4 voneinander getrennte und in Axialrichtung 5 verlaufende Nuten 6 aufweist (vergleiche auch die 2 - 6). Die Axialrichtung 5 erstreckt sich dabei parallel zur Rotationachse. Anschließend wird eine axiale Länge LB des Blechpakets 3 erfasst, beispielsweise gemessen. Für das erfindungsgemäße Verfahren werden zudem Nutverschlusskeile 7 (vergleiche die 1b, 1d sowie 4 - 7) bereitgestellt, wobei diese Nutverschlusskeile 7 eine fertigungsbedingte vordefinierte axiale Länge LN aufweisen. Die Nutverschlusskeile 7 sind üblicherweise aus einem elektrisch nichtleitenden Material, beispielsweise Kunststoff, hergestellt und dienen der Komprimierung bzw. dem Andrücken der Rotorwicklungen 9 an den jeweiligen Polkern 18 des Blechpakets 3. Dabei gilt, dass die Länge LN größer oder gleich groß ist als die Länge LB, sodass die Nutverschlusskeile 7 das Blechpaket 3 in Axialrichtung 5 überragen. Anschließend werden die Nuten 6 des Blechpakets 3 mit einer Kunststoffschicht 8 ausgekleidet, um einen direkten und elektrisch leitenden Kontakt zwischen einer Rotorwicklung 9 und dem Blechpaket 3 und damit einen Kurzschluss ausschließen zu können.
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In diesem Stadium kann das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend einer ersten alternativen Ausführungsform oder einer zweiten alternativen Ausführungsform weiterverfolgt werden:
- Bei der ersten alternativen Ausführungsform wird nun gleichzeitig oder danach auf den Stirnseiten 10 jeweils eine Kunststoffschicht 8 derart mit einer vordefinierten axialen Länge LK1, LK2 aufgebracht, dass die Summe der axialen Längen LK1 + LK2 + LB der beiden Kunststoffschichten 8 und des Blechpakets 3 der axialen Länge LN der Nutverschlusskeile 7 zumindest im Wesentlichen entspricht, wie dies entsprechend der 1d dargestellt ist. Die Kunststoffschicht 8 auf der Stirnseite 10 der Blechpakete 3 kann dabei einstückig mit der Kunststoffschicht 8 in den Nuten 6 ausgebildet sein oder aber separat zu dieser. Durch eine gelichzeitige Herstellung der Auskleidung in den Nuten 6 und der Kunststoffschichten 8 lassen sich die Taktzeit reduzieren und zudem bislang erforderliches Isolierpapier einsparen.
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Die Kunststoffschicht 8 dient dabei als Toleranzausgleichsschicht zum Ausgleich einer axialen Differenz zwischen dem Blechpaket 3 und den (später) in die einzelnen Nuten 6 einzuschiebenden Nutverschlusskeilen 7. Eine Ausführung der Kunststoffschicht 8 als Toleranzausgleichsschicht ist ebenfalls bei bereits vorab montierten Nutverschlusskeilen 7, und demnach bei bereits bewickeltem Rotor 1 möglich. Nach dem Aufbringen der Kunststoffschichten 8 werden die Rotorwicklungen 9 auf das Blechpaket 3 aufgebracht, wobei die Rotorwicklungen 9, um einzelne Polkerne 18 von Polzähnen 11 der Blechpakete 3 gewickelt werden. Die Polkerne 18 begrenzen die Nuten 6 und sind nach außen durch Polschuhe 19 begrenzt, die die Rotorwicklungen 9 gegen Fliehkräfte halten. Anschließend wird in die Nuten 6 jeweils ein Nutverschlusskeil 7 mit der vordefinierten axialen Länge LN eingeschoben und dadurch eine über die Stirnseiten der Nutverschlusskeile 7 und die stirnseitige Kunststoffschicht 8 umlaufende und vorzugsweise ebene stirnseitige Dichtfläche 12 geschaffen. Durch das stirnseitige Aufbringen der Kunststoffschichten 8 auf die beiden Stirnseiten 10 der Blechpakete 3 ist somit ein Ausgleich von fertigungsbedingten axialen Toleranzen möglich, wodurch eine zumindest nahezu ebene und durchgehende Dichtfläche 12 geschaffen werden kann, die ein Abdichten des Rotorinnenraums zwischen dem Blechpaket 3 bzw. den Nutverschlusskeilen 7 einerseits und dem Wuchtring 15 andererseits ermöglicht. Dies wiederum bietet die Möglichkeit, einen beispielsweise bislang bei als fremderregten Synchronmaschinen ausgebildeten elektrischen Maschinen 2 eingesetzten Nassläufer als Trockenläufer auszubilden oder auch den gesamten Rotorinnenraum mit Kühlmedium zu fluten.
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Bei der zweiten alternativen Ausführungsform werden auf den Polkernen 18 des Blechpakets 3 Rotorwicklungen 9 gewickelt, wobei in jede Nut 6 ein Nutverschlusskeil 7 mit vordefinierter axialer Länge LN eingeschoben wird. Anschließend wird auf beiden Stirnseiten 10 des Blechpakets 3 eine Kunststoffschicht 8 derart mit einer vordefinierten axialen Länge LK1, LK2 aufgebracht wird, dass gilt LK1 + LK2 + LB ≅ LN oder LK1 + LK2 + LB = LN, sodass die Kunststoffschicht 8 als Toleranzausgleichsschicht zum Ausgleich einer axialen Differenz zwischen dem Blechpaket 3 und den in die Nuten 6 eingeschobenen Nutverschlusskeilen 7 dient, und dadurch eine über Stirnseiten der Nutverschlusskeile 7 und die Kunststoffschicht 8 zumindest nahezu ebene, umlaufende stirnseitige Dichtfläche 12 geschaffen wird.
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Die so vorgefertigte Baugruppe aus Blechpaket 3, Kunststoffschichten 8, Rotorwicklungen 9 und Nutverschlusskeilen 7 wird nun drehfest auf einer Welle 14 (vergleiche 4) montiert, wobei eine drehfeste Verbindung mit der Welle 14 beispielsweise über ein Verkleben, Verlöten, Verschweißen oder eine Formschlussverbindung erfolgen kann. Besonders eine Formschlussverbindung bietet dabei den großen Vorteil, eine einfache Montage durch ein einfaches Aufschieben zu ermöglichen und trotzdem eine zuverlässige hohe Drehmomentübertragung zu sichern.
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Hat der Rotor 1 diesen Fertigungszustand erreicht, wird ein Wuchtring 15 mit einer Dichtung 16 auf die Dichtfläche 12 aufgesetzt, wodurch ein zuverlässiges Abdichten des Blechpakets 3 nach außen möglich wird. Die stirnseitig auf die Blechpakete 3 aufgebrachte Kunststoffschicht 8 kann dabei ringförmig außerhalb der Rotorwicklungen 9 verlaufen, wie dies beispielsweise entsprechend der 4 dargestellt ist und dadurch eine ringförmige Dichtfläche 12 bilden.
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Betrachtet man schließlich noch die 7, so kann man dort erkennen, dass die stirnseitig auf das Blechpaket 3 aufgebrachte Kunststoffschicht 8 dazu dient, eine axiale Längendifferenz zwischen dem Blechpaket 3 und den Nutverschlusskeilen 7 auszugleichen, sodass diese in einem Werkzeug 17 eben über ihre Dichtfläche 12 anliegen.
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Alles in allem kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine stirnseitige Abdichtung des Blechpakets 3 und des Rotorinnenraums bzw. der Kühlkanäle 13, die in den Nutverschlusskeilen 7 verlaufen, deutlich vereinfacht werden, da durch die stirnseitig aufgebrachte und als Toleranzausgleichsschicht ausgebildete Kunststoffschichten 8 eine für eine Dichtung 16 an einem Wuchtring 15 zumindest nahezu vorzugsweise sogar gänzlich ebene und stufenlos umlaufende Dichtfläche 12 geschaffen wird, die eine deutlich vereinfachte Abdichtung ermöglicht. Durch die in den Nuten 6 aufgebrachte Kunststoffschicht 8 kann zugleich ein dort bislang eingesetztes Isolierpapier entfallen, was die Herstellung des erfindungsgemäßen Rotors 1 weiter vereinfacht.
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Werden mehrere Teil-Blechpakete in Axialrichtung 5 hintereinander angeordnet, so ist die für das erfindungsgemäße Verfahren heranzuziehende Länge LB des Blechpakets 3 die Summe aller Einzeldicken der einzelnen Teil-Blechpakete.
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Durch die nahezu ebene und insbesondere auch ohne scharfe Kanten ausgebildete Dichtfläche 12 kann somit vergleichsweise einfach aus einem Nassläufer ein Trockenläufer geschaffen werden, der hinsichtlich von Schleppverlusten deutlich geringere Werte aufweist, sodass die elektrische Maschine 2 mit dem erfindungsgemäß hergestellten Rotor 1 einen deutlich höheren Wirkungsgrad aufweist
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10 2015 119 235 B4 [0002]
- EP 3 871 323 B1 [0003]
- DE 10 2019 113 596 A1 [0004]