Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR MANUFACTURING A ROTOR FOR AN ELECTRICAL MACHINE WITH A CONTACTLESS POWER TRANSMISSION SYSTEM, AND ROTOR, ELECTRICAL MACHINE AND MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/038090
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for manufacturing a rotor (17) for an electrical machine (12) with a contactless power transmission system (21), wherein an end winding cover (31) is arranged on an end side (17') of a laminated core (29) of the rotor (17). The invention makes provision for a secondary unit (SEC) of the power transmission system (21) to be integrated into the end winding cover (31) and as a result for the secondary unit (SEC) to be held on the rotor (17) indirectly by means of the end winding cover (31) after the end winding cover (31) is arranged.

Inventors:
BULATOW, Michael (Berlin, 10553, DE)
HACKMANN, Wilhelm (Berlin, 10553, DE)
Application Number:
EP2018/071527
Publication Date:
February 28, 2019
Filing Date:
August 08, 2018
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (Vahrenwalder Straße 9, Hannover, 30165, DE)
International Classes:
H01F38/18; H02J50/10; H02K3/51; H02K3/52; H02K11/00; H02K15/00; H02K19/12
Foreign References:
DE102012021600A12014-05-08
DE102012205760A12013-10-10
EP0511082A11992-10-28
DE102014202719A12015-08-20
DE202012002027U12012-03-12
DE202012002024U12012-03-12
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Fertigen eines Rotors (17) für eine elektrische Maschine (12) mit berührungslosem Leistungsübertragungssystem (21), wobei an einer Stirnseite (17 λ) eines Blechpakets (29) des Rotors (17) eine Wickelkopfabdeckung (31) angeordnet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Se¬ kundäreinheit (SEC) des Leistungsübertragungssystems (21) in die Wickelkopfabdeckung (31) integriert wird und hierdurch die Sekundäreinheit (SEC) nach dem Anordnen der Wickelkopfabdeckung (31) indirekt über die Wickelkopfabdeckung (31) an dem Rotor (17) gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wickelkopfabdeckung (31) eine Durchgangsöffnung aufweist und die Sekundäreinheit (SEC) als ein Ring bereitgestellt wird, der in die Durchgangsöffnung eingesetzt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das bereits bewickelte Blechpaket (29) sowie ein von dem Blechpaket

(29) und der Wickelkopfabdeckung (31) abgegrenzter Hohlraum mit einer Füllmasse (32) aufgefüllt werden und durch Aushärten der Füllmasse (32) die Wickelkopfabdeckung (31) an dem Blechpaket (29) gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei während des Auffüllens die Wickelkopfabdeckung (31) mittels einer Manschette (56) an dem Blechpaket (29) gehalten wird. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei zum Auffüllen des Rotors (17) ein Ringspalt (58) zwischen der Sekundäreinheit (SEC) und einer Welle (20) des Rotors (17) mit einem ringförmigen Stopfen (57) verschlossen wird. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Auffüllen mit der Füllmasse (32) durch Ausgießen mittels einer Vergussmasse oder durch Einspritzen einer Spritzgussmasse mittels eines Spritzgussverfahrens durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Anordnen der Wickelkopfabdeckung (31) mit der darin angeordneten Sekundäreinheit (SEC) zunächst die Wickelkopfabdeckung (31) in einem Abstand (51) zur Stirnseite (17 λ) des Rotors (17) gehalten wird und entlang einer radialen Richtung (54) ein erstes Befestigungswerkzeug (52) zwischen die Stirnseite (17 λ) und die Wickelkopfabdeckung (31) und entlang einer axialen Richtung (28) ein zweites Befestigungswerkzeug (55) zwischen der Wickel¬ kopfabdeckung (31) und einer Wellenoberfläche des Rotors (17) bewegt wird und mittels der Befestigungswerkzeuge (52,55) zumindest ein elektrischer Anschlusskontakt (33) einer Erre¬ gerwicklung (18) des Rotors (17) mit einem jeweiligen Kontaktelement (47) eines Gleichrichters der Sekundäreinheit (SEC) verbunden wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei mittels der Befestigungswerkzeuge (52, 55) der zumindest ein Anschlusskontakt (33) mit dem j eweiligen Kontaktelement (47) durch Löten oder Schweißen oder Krimpen oder Klemmen befestigt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei als zweites Befestigungswerkzeug ein Rohr verwendet wird, das über ein Wellenende des Rotors gestülpt wird. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, als jeweiliges Kontaktelement (47) ein Wickelhaken bereitgestellt wird, der mit einem rückwärtigen Ende in eine Gleichrichterplatine (43) des Gleichrichters gesteckt ist. 11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei in der Gleichrichterplatine (43) ein Metallkern bereitgestellt ist.

12. Montageanordnung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Wickelkopfabdeckung (31) mit einer integrierten Sekundäreinheit (SEC) eines

Leistungsübertragungssystems (21) auf einer Welle (20) eines Rotors (17) derart angeordnet ist, dass zwischen der Sekun¬ däreinheit und der Welle ein Ringspalt (58) ausgebildet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Stopfen (57) in dem Ringspalt (58) angeordnet ist und der Ringspalt (58) durch den Stopfen (57) luftdicht verschlossen ist. 13. Sekundäreinheit für einen Drehübertrager eines elektrischen Leistungsübertragungssystems , wobei die Sekundäreinheit zum Integrieren in eine Wickelkopfabdeckung eines Rotors einer elektrischen Maschine ausgestaltet ist und wobei die Sekun¬ däreinheit ein separates Zulieferteil zum Einsetzen in die Wickelkopfabdeckung ist und unabhängig vom Rotor vergossen oder mit einem Kunststoff umspritzt ist.

14. Rotor (17) für eine elektrische Maschine (12) , wobei der Rotor (17) ein Blechpaket (29) aufweist, an welchem an einer Stirnseite (17 λ) eine Wickelkopfabdeckung (31) angeordnet ist,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Se¬ kundäreinheit (SEC) eines berührungslosen Leistungsübertra¬ gungssystems (21) in der Wickelkopfabdeckung (31) integriert ist und hierdurch die Sekundäreinheit (SEC) indirekt über die Wickelkopfabdeckung (31) an dem Rotor (17) gehalten ist.

15. Elektrische Maschine (12) mit einem berührungslosen

Leistungsübertragungssystem (21), dessen Primäreinheit (PRIM) an einem Gehäuse (24) oder Lagerschild der elektrischen Maschine (12) angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die elektrische Maschine (12) einen Rotor (17) nach Anspruch 14 aufweist, durch welchen eine Sekundäreinheit (SEC) des Leistungsübertragungssystems (21) bereit¬ gestellt ist.

Description:
Beschreibung

Verfahren zum Fertigen eines Rotors für eine elektrische Maschine mit berührungslosem Leistungsübertragungssystem sowie Rotor, elektrische Maschine und Kraftfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fertigen eines Rotors für eine elektrische Maschine. Mittels des Verfahrens wird an dem Rotor eine Sekundäreinheit eines elektrischen, berührungslosen Leistungsübertragungssystems mit Drehübertrager angeordnet. Zu der Erfindung gehören auch der fertige Rotor, eine elektrische Maschine mit einem berührungslosen Leistungsübertragungssystem auf Grundlage des Rotors sowie ein Kraftfahrzeug mit der elektrischen Maschine.

Ein Drehübertrager der genannten Art ist beispielsweise aus der DE 10 2014 202 719 AI bekannt. Demnach weist ein Leistungs ¬ übertragungssystem für eine elektrische Maschine eine pri- märseitige Wicklung eines Drehübertragers zum raumfesten An ¬ ordnen in der elektrischen Maschine und zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfelds auf. Des Weiteren weist das Leis ¬ tungsübertragungssystem eine sekundärseitige Wicklung des Drehübertragers zum Anordnen an einer Stirnseite des Rotors der elektrischen Maschine sowie zum Wandeln des sich zeitlichen ändernden magnetischen Flusses in eine Wechselspannung und eine Gleichrichterplatine mit einer Gleichrichterschaltung zum Gleichrichten der Wechselspannung auf. Der Drehübertrager ist ein rotationssymmetrischer Transformator mit Luftspalt, wobei die sekundärseitige Wicklung bezüglich der primärseitigen Wicklung drehbar gelagert ist. Der Rotor der elektrischen Maschine kann sich mit der sekundärseitigen Wicklung also in dem magnetischen Wechselfeld der primärseitigen Wicklung drehen. Eine an die sekundärseitige Wicklung angeschlossene Gleich- richterplatine des Gleichrichters ist dazu eingerichtet, aus der von der sekundärseitigen Wicklung erzeugten Wechselspannung eine Gleichspannung zu erzeugen und diese an Anschlusskontakten für die Erregerwicklung bereitzustellen. Der Strom in der Erre- gerwicklung fließt also immer dann, wenn eine Gleichspannung an den beiden Anschlusskontakten erzeugt wird. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass die sekundärseitige Wicklung auf der Grundlage von Leiterbahnen einer Leiterplatte ausgebildet sein kann. Eine solche Leiterplatte mit Leiterbahnen für eine Wicklung ist im Folgenden als Windungsplatine bezeichnet. Mit „Wicklung" ist hier also kein gewickelter Draht gemeint, sondern es ist vielmehr die Funktion einer elektrischen Wicklung gemeint, d.h. eine Anordnung mit einer elektrischen Spule.

Die Vorteile der kontaktlosen oder berührungslosen elektrischen Leistungsübertragung durch induktive Kopplung zur Versorgung der Erregerwicklung eines Rotors einer fremderregten Synchronmaschine („ESM" oder „FSM") mit einer Gleichspannung sind, dass ohne Verwendung von Schleifring-Kohlebürsten-Systemen elektrische Leistung in den rotierenden Rotor übertragen werden kann und somit auch kein Abrieb von Kohlebürsten mit der damit einhergehenden Verstaubung auftreten kann. Als Schwachpunkte von berührungslosen Leistungsübertragungssystemen sind die nicht immer gewährleistete Drehzahlfestigkeit, die im Bereich von Traktionsantrieben für Kraftfahrzeuge größer als 15.000 Umdrehungen pro Minute betragen kann, die Isolierung der Windungen der Wicklungen des Drehübertragers des Leistungsübertra- gungssystems und das Sicherstellen der Einhaltung des erfor- derlichen Luftspalts zwischen rotierenden und stehenden Teilen des kontaktlosen Leistungsübertragungssystems .

Schwieriger wird das Einhalten dieser Randbedingungen noch bei der Industrialisierung der Fertigung eines solchen Leis- tungsübertragungssystems zur kontaktlosen Erregerwicklung-Stromübertragung. Hier müssen Fertigungstoleranzen eingehalten werden, um in jedem Fall die Temperatur- und Drehzahlfestigkeit der hergestellten oder gefertigten Rotoren zu gewährleisten .

Aus der DE 20 2012 002 027 Ul ist ein Rotor für eine elektrische Maschine bekannt, bei dem an einer Stirnseite eine Wickel ¬ kopfabdeckung zum Abdecken der Wickelköpfe des Rotor angeordnet ist. Auf der Wickelkopfabdeckung ist eine Sensorspur für einen Rotorlagegeber angeordnet.

Aus der DE 20 2012 002 024 Ul ist ein Rotor mit Wickelkopf- abdeckung bekannt, in der ein Wuchtring zum Ausgleichen einer Unwucht des Rotors angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotor für eine fremderregte Synchronmaschine bereitzustellen, der mittels eines berührungslosen Leistungsübertragungssystems mit elektrischer Leistung versorgt werden kann und hierbei eine ausreichende Temperaturfestigkeit und eine hohe Drehzahlfes ¬ tigkeit (über 15.000 Umdrehungen pro Minute) aufweist. Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Pa ¬ tentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Er ¬ findung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben. Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Fertigen eines Rotors für eine elektrische Maschine mit berührungslosem Leistungs- übertragungssystem bereitgestellt . Eine andere Bezeichnung für ein berührungsloses Leistungsübertragungssystem ist auch berührungsloses Stromübertragungssystem. Das Verfahren geht davon aus, dass an einer Stirnseite eines Blechpakets des Rotors eine Wickelkopfabdeckung angeordnet wird. Eine Wickelkopfabdeckung ist in der DE 20 2012 002 027 Ul und der DE 20 2012 002 024 Ul bereits beschrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht nun vor, dass die Sekundäreinheit des Leistungsübertragungssystems in der Wickelkopfabdeckung integriert wird. Die Sekundäreinheit ist die Sekundärseite des Leistungsübertragungssystems. Sie weist die sekundärseitige Wicklung eines Drehübertragers und eine Gleichrichterplatine und Kontaktelemente für die Erre ¬ gerwicklung des Rotors auf. Weil die Sekundäreinheit in der Wickelkopfabdeckung befestigt ist, wird sie, wenn die Wi ¬ ckelkopfabdeckung an dem Blechpaket des Rotors angeordnet ist, indirekt über die Wickelkopfabdeckung an dem Blechpaket und schließlich am Rotor gehalten. Mit anderen Worten stellt die Wickelkopfabdeckung ein Trägerteil für die Sekundäreinheit des Leistungsübertragungssystems dar .

Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die Sekun- däreinheit zusammen mit der Wickelkopfabdeckung in einem Arbeitsgang an dem Blechpaket befestigt werden kann und die Zentrierung der Wickelkopfabdeckung zugleich eine Zentrierung der Sekundäreinheit bewirkt. Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Wickelkopfabdeckung eine Durchgangsöffnung aufweist, durch welche hindurch die Welle des Rotors gesteckt werden kann. Die Sekundäreinheit des Dreh ¬ übertragers wird als eine Ringscheibe oder als ein Ring be ¬ reitgestellt, der in die Durchgangsöffnung eingesetzt wird. Das Einsetzen in die Durchgangsöffnung gewährt eine konzentrische Anordnung der Sekundäreinheit in Bezug auf die Rotationswelle.

Um die Wickelkopfabdeckung und die Sekundäreinheit am Rotor zu befestigen, können Hohlräume im bewickelten Rotorblechpaket und ein Hohlraum in der Wickelkopfabdeckung mit einer Füllmasse aufgefüllt werden. Durch Aushärten der Füllmasse wird die Wickelkopfabdeckung an dem Rotor gehalten. In der Wickelkopfabdeckung kann sich beispielsweise ein Hinterschnitt be ¬ finden, um einen Formschluss zwischen der ausgehärteten

Füllmasse und der Wickelkopfabdeckung zu erzeugen. Das Auffüllen mit Füllmasse weist den Vorteil auf, dass eine Fixierung und Zentrierung der Wickelkopfabdeckung am Rotor gewährleistet ist. Zudem kann durch Wählen eines geeigneten Materials für die Füllmasse eine Wärmeleitfähigkeit gewährleistet werden, die größer als die Wärmeleitfähigkeit von Luft ist. Während die Wickelkopfabdeckung und der gesamte Rotor mit der Füllmasse gefüllt werden, wird die Wickelkopfabdeckung bevorzugt mittels einer Manschette an dem Blechpaket gehalten. Die Manschette kann beispielsweise als ein elastischer Ring um die Wickelkopfabdeckung und das Blechpaket gespannt werden. Mittels einer solchen Manschette kann die Wickelkopfabdeckung bezüglich des Blechpakets zentriert werden. Zugleich dichtet die Man ¬ schette den Bereich zwischen Wickelkopfabdeckung und Blechpaket ab, sodass keine Füllmasse austritt. Die Manschette kann beispielsweise aus Silikon gefertigt sein.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass zum Auffüllen des Rotors ein Zwischenraum oder Ringspalt zwischen der Sekundäreinheit und der Welle des Rotors mit einem ringförmigen Stopfen verschlossen wird. Hierdurch kann die Sekundäreinheit zusätzlich oder alternativ zur Manschette zentriert werden. Mittels des Stopfens kann auch ein Bereich von der Füllmasse freigehalten werden, der später einen radialen Luftspalt des Drehübertragers des

Leistungsübertragungssystems bildet. Zudem kann erreicht werden, dass die Füllmasse mittels Unterdruck in vorbestimmte Bereiche der Sekundäreinheit, beispielsweise zwischen Bau ¬ elemente der Gleichrichterplatine des Gleichrichters der Se ¬ kundäreinheit, gezogen werden kann. Die Füllmasse kann nicht durch den Ringspalt ausweichen. Der Stopfen verschließt den

Ringspalt luftdicht. Hierdurch kann ein Unterdruck oder Vakuum im Hohlraum der Wickelkopfabdeckung erzeugt werden, um die Füllmasse in den Hohlraum zu saugen. Zusätzlich kann auch die Füllmasse mit einem Überdruck zugeführt werden.

Im Zusammenhang mit dem Stopfen umfasst die Erfindung auch eine Montageanordnung, wobei bei der Montageanordnung die Wickelkopfabdeckung mit der integrierten Sekundäreinheit des Leistungsübertragungssystems auf einer Welle des Rotors derart angeordnet ist, dass zwischen der Sekundäreinheit und der Welle der Ringspalt ausgebildet ist. Ein Stopfen ist in dem Ringspalt angeordnet, wobei der Ringspalt durch den Stopfen luftdicht verschlossen ist. Hierdurch kann mittels Unterdruck im Hohlraum der Wickelkopfabdeckung eine Füllmasse in den Hohlraum gezogen werden. Der Stopfen kann beispielsweise aus Silikon gefertigt sein. Dann haftet die Füllmasse nicht am Stopfen und dieser kann wiederverwendet werden. Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Auffüllen mit der Füllmasse durch Ausfüllen des Rotors mittels einer Vergussmasse erfolgt. Die Füllmasse ist dann also die Vergussmasse. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass eine Spritzgussmasse (Kunststoffumspritzung) mittels eines Spritzgussverfahrens eingespritzt wird. Die Füllmasse ist dann also die Spritz ¬ gussmasse. Beide Verfahren weisen den Vorteil auf, dass die Füllmasse mit einem Druck größer als der Atmosphärendruck in das Blechpaket und den Hohlraum der Wickelkopfabdeckung gepresst werden kann. Bevorzugt wird die Luft aus dem Hohlraum zusätzlich evakuiert .

Eine Weiterbildung sieht vor, dass beim Anordnen der Wickelkopfabdeckung mit der darin angeordneten Sekundäreinheit zu- nächst die Wickelkopfabdeckung in einem vorbestimmten Abstand größer als 0 zur Stirnseite des Rotors gehalten wird und entlang einer radialen Richtung ein erstes Befestigungswerkzeug (z.B. eine Schweißelektrode) zwischen die Stirnseite und die Wi ¬ ckelkopfabdeckung bewegt oder eingeführt wird. Entlang einer axialen Richtung wird ein zweites Befestigungswerkzeug (z.B. eine Rohrelektrode) zwischen zwei Wickelhaken der Sekundä ¬ reinheit (die an einer Gleichrichterplatine befestigt sein können) und der Wellenoberfläche der Welle des Rotors bewegt oder eingeführt. Das zweite Befestigungswerkzeug wird also durch den besagten Ringspalt hindurch auf die Stirnseite des Ro ¬ tor-Blechpakets zu bewegt. Mittels der beiden Befestigungs ¬ werkzeuge wird zumindest ein elektrischer Anschlusskontakt einer elektrischen Erregerwicklung des Rotors mit einem jeweiligen Kontaktelement des Gleichrichters der Sekundäreinheit ver- bunden. Durch das beschriebene Einführen der Befestigungs ¬ werkzeuge treffen sich diese in einem Kreuzungsbereich der beiden Einführrichtungen. Dort kann das Kontaktelement des Gleichrichters dann mittels der beiden Befestigungswerkzeuge behandelt werden .

Hierbei ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, dass mittels der Befestigungswerkzeuge der Anschlusskontakt mit dem je ¬ weiligen Kontaktelement durch Löten oder Schweißen oder Crimpen oder Klemmen befestigt wird. Die Befestigungswerkzeuge sind dann entsprechend ausgestaltet. Mittels dieser Befestigungsverfahren kann die Erregerwicklung des Rotors und mit der Gleichrichterplatine kontaktiert werden.

Das besagte zweite Befestigungswerkzeug ist gemäß einer Wei ¬ terbildung ein Rohr, das über ein Wellenende des Rotors gestülpt wird. Für das Schweißen oder Löten wird also eine Rohrelektrode verwendet. Das Rohr ist biegesteifer als ein Stab, sodass sich auf dem Rohr das Kontaktelement (z.B. ein Wickelhaken) zusätzlich biegen lässt, indem er beispielsweise mittels des ersten Be ¬ festigungswerkzeugs darauf gedrückt wird.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass als jeweiliges Kontaktelement des Gleichrichters der besagte Wickelhaken bereitgestellt wird, der mit dem rückwärtigen Ende in die Gleichrichterplatine des Gleichrichters gesteckt ist. Das rückwärtige Ende steckt also in der Gleichrichterplatine, sodass von der Gleichrichterplatine der Wickelhaken absteht. Um den Wickelhaken kann ein Stück des Anschlusskontakts der Erregerwicklung des Rotors gelegt und anschließend der Wickelhaken zusammengepresst oder gebogen werden. Eine elektrische Verbindung des Wickelhakens mit der Gleichrichterplatine kann auf der Vorderseite, der Rückseite oder auf beiden Seiten der Gleichrichterplatine z.B. mittels Löten, Verstemmen, Schweißen und/oder Nieten erzeugt werden.

Bevorzugt wird in der Gleichrichterplatine ein Metallkern bereitgestellt, der aus Aluminium oder Kupfer oder einer Legierung mit Aluminium und/oder Kupfer gebildet sein kann . Mittels des Metallkerns kann eine Kühlung von Bauelementen der

Gleichrichterplatine erreicht werden. Zudem erfolgt mittels des Metallkerns eine mechanische Stabilisierung der Gleichrichterplatine, was die Drehzahlfestigkeit und die Stabilität beim Biegen eines Wickelhakens begünstigt.

Zu der Erfindung gehört auch die besagte Sekundäreinheit für einen Drehübertrager eines elektrischen Leistungsübertra- gungssystems , wobei die vorgefertigte Sekundäreinheit zum Integrieren in eine Wickelkopfabdeckung eines Rotors einer elektrischen Maschine ausgestaltet ist und wobei die Sekun ¬ däreinheit ein separates Zulieferteil zum Einsetzen in die Wickelkopfabdeckung ist und unabhängig vom Rotor vergossen oder mit einem Kunststoff umspritzt ist.

Der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gefertigte Rotor ist ebenfalls Teil der Erfindung. Somit umfasst die Erfindung auch den Rotor für eine elektrische Maschine, wobei der Rotor ein Blechpaket aufweist, an welchem an einer Stirnseite eine Wi ¬ ckelkopfabdeckung angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist eine Sekundäreinheit eines Leistungsübertragungssystems in der Wickelkopfabdeckung integriert oder untergebracht. Wie bereits ausgeführt, ergibt sich eine Befestigung durch die Füllmasse, welche den Hohlraum zwischen der Wickelkopfabdeckung und dem Blechpaket ausfüllt.

Ein Leistungsübertragungssystem weist insgesamt zusätzlich zur Sekundäreinheit auch die Primäreinheit auf, welche die Wicklung zum Erzeugen des beschriebenen magnetischen Wechselfelds aufweisen kann. Insgesamt umfasst die Erfindung in diesem Zusammenhang auch die beschriebene elektrische Maschine mit dem berührungslosen oder kontaktlosen elektrischen Leistungsübertragungssystem, dessen Primäreinheit an einem Gehäuse oder Lagerschild der elektrischen Maschine angeordnet ist. Die elektrische Maschine weist des Weiteren eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors auf, durch welchen die Sekundäreinheit des Leistungsübertragungssystems bereitgestellt ist. Schließlich umfasst die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein Kraftwagen sein.

Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung be- schrieben, wobei die Figuren zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Längsschnitts eines fremderregten Rotors mit bürstenloser Leistungsübertragung; Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Längsschnitts einer Sekundäreinheit eines Leistungsübertragungs- systems des Rotors von Fig. 1 ;

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Rotors während seiner

Fertigstellung bei der Montage der Sekundäreinheit;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Rotors während seiner

Fertigstellung nach der Montage der Sekundäreinheit und vor dem Vergießen;

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Rotors während seiner

Fertigstellung beim Vergießen;

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer perspektivischen

Ansicht des Rotors mit einem Teilschnitt;

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer perspektivischen

Ansicht des Rotors; Fig. 8 eine schematische Darstellung einer perspektivischen

Ansicht des Rotors als Teilschnitt;

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer perspektivischen

Ansicht des Rotors als Teilschnitt;

Fig. 10 eine schematische Darstellung einer perspektivischen Ansicht des Rotors als Teilschnitt; und

Fig. 11 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.

Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar. In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

Als Überblick wird zunächst auf Fig. 11 verwiesen. Fig. 11 zeigt ein Kraftfahrzeug 10, bei dem es sich insbesondere um einen Kraftwagen, wie z.B. einen Personenkraftwagen, handeln kann. Das Kraftfahrzeug 10 kann einen elektrischen Traktionsantrieb 11 aufweisen, der auf der Grundlage einer elektrischen Maschine 12 gebildet sein kann. Zusätzlich sind ein Wechselrichter 13 und eine Traktionsbatterie 14 dargestellt. Die Traktionsbatterie 14 kann beispielsweise eine Hochvoltbatterie sein, die eine elektrische Spannung größer als 60 V, insbesondere größer als 100 V, bereitstellen kann. Der Wechselrichter 13 kann aus der Gleichspannung der Traktionsbatterie 14 Phasenströme für eine Statorwicklung 15 eines Stators 16 der elektrischen Maschine 12 in an sich bekannter Weise erzeugen. Durch die Phasenströme des Wechselrichters 13 kann in einem Inneren des Stators 16 mittels der Statorwicklung 15 ein magnetisches Drehfeld erzeugt werden.

In dem Inneren des Stators 16 kann ein Rotor 17 drehbar gelagert sein. Die elektrische Maschine 12 kann eine fremderregte

Synchronmaschine sein. Hierzu ist im Rotor 17 eine Erreger ¬ wicklung 18 bereitgestellt, die mit einem Gleichstrom durchflössen werden kann. Dann erzeugt der Rotor 17 an seinem Außenumfang magnetische Pole, mit dem magnetischen Drehfeld des Stators 16 wechselwirken, wodurch sich eine Drehbewegung des Rotors 17 ergibt. Der Rotor rotiert dann um eine Rotationsachse 19 und dreht dabei eine Welle 20, über welche ein Antriebsmoment auf Räder des Kraftfahrzeugs 10 übertragen werden kann. Um den Strom in der Erregerwicklung 18 zu erzeugen, kann die elektrische Maschine 12 ein Leistungsübertragungssystem 21 aufweisen. Mittels des Leistungsübertragungssystems 21 kann elektrische Energie auf den Rotor 17 berührungslos, auf Basis einer induktiven Übertragung übertragen werden. Hierzu kann das Leistungsübertragungssystem 21 einen Drehübertrager mit einer primärseitigen Wicklung 22 an einem Gehäuseteil oder Lagerschild 24 und einer sekundärseitigen Wicklung 23 am Rotor 17 aufweisen. Fig. 1 veranschaulicht hierzu das Leistungsübertragungssystem 21 in einem Längsschnitt. Fig. 1 ist bezüglich der Rotationsachse 19 spiegelsymmetrisch, sodass die Bezugszeichen jeweils nur auf einer Seite der Rotationsachse 19 angegeben sind. Sie gelten auch spiegelsymmetrisch für die gegenüberliegende Seite.

Das Leistungsübertragungssystem 21 kann mit einem Fertigungsverfahren gefertigt worden sein, das die folgenden vorteilhaften Eigenschaften aufweisen kann: - Es handelt sich um ein Fertigungsverfahren für Traktionsantriebe mit fremderregten Synchronmaschinen mit berührungsloser Leistungsübertragung mit einem kostengünstig bereitstellbaren Erreger-Stromübertragungssystem oder Leistungsübertragungssystem und einer hohen Temperatur- und Drehzahl- festigkeit (über 15.000 min-1).

- Es ist ein spezielles Abdichtungskonzept vorgesehen, das den Verguss des Rotors mit einem Epoxidharz oder das Auffüllen mit einem Kunststoff mittels eines Spritzgussverfahrens ermöglicht.

- Eine spezielle Geometrie des Drehübertragers des Leis ¬ tungsübertragungssystems und das spezielle axiale Abdichten des Rotors im Bereich des Drehübertragers gewährleisten den pro ¬ zesssicheren Verguss- oder Spritzgussprozess sowie des axialen und radialen Luftspalts des Drehübertragers.

- Der Drehübertrager wird mithilfe einer Abdeckung der Wickelköpfe während des Vergussprozesses radial zentriert. - Ein spezielles Fertigungsverfahren (zum Schweißen des Wickeldrahtes an den Wickelhaken) zum Kontaktieren des Wickeldrahtes der Rotorwicklung mit der sekundären Seite des Leis- tungsübertragungssystems ist vorgesehen.

- Ein spezielles Konzept zur Unterbringung der Wickelhaken auf der Gleichtrichterplatine ist vorgesehen.

- Zur besserer Wärmeabfuhr von allen Komponenten des Dreh- Übertragers, unter anderem von der Wicklung und elektronischen Teilen der Sekundärseite des Drehübertragers, wird ein spe ¬ zielles Epoxidharz oder spezieller Kunststoff (vorzugsweise mit höherer Wärmeleitfähigkeit als Luft) in dem Verguss- oder Kunststoff-Spritzgussprozess verwendet .

- Eine spezielle Geometrie der Abdeckung des Wickelkopfes lässt sich kostengünstig herstellen und ermöglicht beispielsweise die Unterbringung einer Sensorspur und eines Wuchtringes (siehe die eingangs genannten Druckschriften DE 20 2012 002 024 Ul und DE 20 2012 002 027 Ul) . Es kann aber auch ein anderer Typ eines Rotorlagegebers vorgesehen werden. In diesem Fall wird die Sensorspur durch ein anderes positionsgebendes Element ersetzt.

- Bei einer axialen Signalübertragung (vom Geberrad, das am Rotor untergebracht ist, zu einem Rotorlagegeber) kann die Abdeckung des Wickelkopfes mit der Sensorspur (optional) , einem Wuchtring und einem speziellen Sitz für den Drehübertrager als ein Teil gestaltet sein. Eine besonders geeignete Materialzusammen ¬ setzung der Abdeckung des Wickelkopfes kann dabei berücksichtigt werden (siehe die Druckschriften DE 20 2012 002 024 Ul und DE 20 2012 002 027 Ul für die Materialzusammensetzung) .

Fig. 1 zeigt zur weiteren Erläuterung des Verfahrens im Einzelnen eine Loslagerseite (Nicht-Antriebsseite) der elektrischen Maschine 12. Dargestellt sind das Lagerschild oder Motorgehäuse 24 und ein Federelement 25. Die Welle 20 des Rotors 17 ist über ein Lager 26 an dem Lagerschild oder Motorgehäuse 24 rotierbar gelagert. Sicherungsringe 27 fixieren das Lager 26 in axialer Richtung 28 entlang der Rotationsachse 19. Von dem Rotor 17 sind des Weiteren ein Blechpaket 29, Wickelköpfe 30 der Erregerwicklung 18, eine Abdeckung 31 der Wickelköpfe 30 mit einer darin angeordneten Vergussmasse 32 und Drähte 33 der Erregerwicklung 18 dargestellt. Die Drähte 33 können mit dem Leistungsübertragungssystem 21 verbunden sein. Jeder Draht 33 stellt somit einen Anschlusskontakt dar.

Das Leistungsübertragungssystem weist eine am Lagerschild oder Motorgehäuse 24 befestigte Primäreinheit PRIM und eine am Rotor befestigte Sekundäreinheit SEC auf. Die Primäreinheit PRIM stellt eine Primärseite und die Sekundäreinheit eine Sekun- därseite eines Drehübertragers bereit. Die Primäreinheit PRIM und die Sekundäreinheit SEC sind jeweils als Ringe ausgebildet, die um die Welle 20 angeordnet sind. Die Sekundäreinheit SEC kann an einer Stirnseite 17 λ des Rotors 17 angeordnet sein. Von dem Leistungsübertragungssystem 21 sind von der Primäreinheit PRIM die primärseitige Wicklung 22, ein Kühlkörper 34, eine Anschlussplatine 35 zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung (hinführende elektrische Leitungen sind nicht dargestellt) , Metallstifte 36 zum Durchkontaktieren der An- schlussplatine 35 hin zu einer Windungsplatine 37 der pri- märseitigen Wicklung 22 und ein primärseitiger Ferritkern 38 dargestellt .

In einem magnetischen Kreis ergibt sich ein radialer Luftspalt 40, über den ein von der primären Wicklung 22 erzeugter Fluss in den Ferritkern 39 der Sekundäreinheit SEC überwechseln kann. Da es sich um einen radialen Luftspalt 40 handelt, ändert sich dessen Spaltmaß bei einer axialen Bewegung der Welle 20 in axialer Richtung 28 nicht. Mit der axialen Bewegung ändert sich ein axialer Luftspalt 40 λ . Die Ferritkerne 38, 39 weisen jeweils ein L-Profil auf. Hierdurch können auch radiale Toleranzen kompensiert werden. Von der Sekundäreinheit SEC sind des Weiteren dargestellt: eine Windungsplatine 41 der sekundärseitigen Wicklung 23, ein Kühlkörper 42, eine Gleichrichterplatine 43 mit einer

Gleichrichterschaltung, die Kondensatoren 44 und Dioden 45 umfasst, Metallstifte 46, über welche die Windungsplatine 41 mit der Gleichrichterplatine 43 elektrisch verbunden ist, sowie Haken 47, an welchen die Drähte 33 der Erregerwicklung 18 kontaktiert sind. Jeder Haken 47 stellt somit ein Kontaktelement dar. Die Haken 47 werden auch als Wickelhaken bezeichnet. Sie stellen jeweils einen Anschlusskontakt der Gleichrichterschaltung dar. Die Gleichrichterplatine 43 kann mittels Me ¬ tallschrauben (dargestellt sind eine zugehörige Senkung mit Gewinde 48) direkt mit dem Kühlkörper 42 verbunden sein. Der Kühlkörper 42 liegt mit einer Koppelfläche 42 λ an der Abdeckung 31 an. Es kann sich um einen Presssitz handeln. Die Abdeckung kann aus einem nicht-magnetisierbaren Metall oder einer

nicht-magnetisierbaren Metalllegierung gefertigt sein.

Die Wicklung 23 kann auf der Windungsplatine 41 als Flachspule aus Leiterbahnen realisiert sein. Die Windungsplatine 41 kann hierzu einlagig oder mehrlagig ausgestaltet sein.

Fig. 2 zeigt in Vergrößerung den oberen Ausschnitt der Sekundäreinheit SEC, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist. Gezeigt ist, wie Zwischenräume mit einer Vergussmasse aus einem Epoxidharz oder mittels einer Spritzgussfüllung durch Kunststoff aufgefüllt oder ausgefüllt sind. Dieser Verguss oder diese Spritzguss ¬ füllung 32 λ ermöglicht zum einen eine Stabilisierung der Sekundäreinheit SEC für eine hohe Drehzahl. Das Leistungsüber- tragungssystem 21 ist hierdurch drehzahlfest für Drehungs zahlen größer 15.000 Umdrehungen pro Minute sein. Des Weiteren bietet der Verguss oder die Spritzgussfüllung 32 λ eine festkör- per-basierte Wärmeübertragung von den Elektronikteilen und der Wicklung über den Kühlköper in die Wickelkopfabdeckung . Vor- geschlagen wird insbesondere eine spezielle Entwärmung der Bauteile über folgenden „Wärmeweg": von den Bauteilen über Kühlkörper des Leistungsübertragungssystems und speziellen hochwärmeleitenden Epoxidharz oder speziellen hochwärmelei- tenden Kunststoff dann auf die Abdeckung des Wickelkopfes und anschließend in den Motorraum der elektrischen Maschine

Die Sekundäreinheit SEC kann am Rotor 17 indirekt durch die Wickelkopfabdeckung 31 und die Vergussmasse 32 gehalten sein.

In der Wickelkopfabdeckung 31 kann ein Wuchtring 50 angeordnet sein. Der Wuchtring 50 kann ein L-Profil aufweisen. Bezüglich der 'der axialen Richtung des Blechpakets 29 kann der Wuchtring 50 einen Hinterschnitt aufweisen, in welchen die Vergussmasse 32 eingreifen kann. Hierdurch ist die Wickelkopfabdeckung 31 an dem Blechpaket 29 gehalten.

Wie in Fig. 3 bis Fig. 5 dargestellt ist, kann der Rotor 17 mit der Sekundäreinheit des Leistungsübertragungssystems in fol ¬ gender Reihenfolge und mit folgenden Fertigungsschritten zusammengebaut werden.

Zuerst wird das Rotorblechpaket 29 mit dem Wickeldraht der Erregerwicklung 18 bewickelt. Da in den Rotor 17 einer fremderregten Synchronmaschine im Betrieb ein Gleichstrom eingespeist wird, hat der Rotor 17 zwei Wicklungsenden zum Kontaktieren, d.h. zwei Drähte 33. Stand der Technik ist es einen fremderregten Rotor mit einem Runddraht zu bewickeln. Es können auch andere Wicklungsarten angewandt werden.

Die Wickelkopfabdeckung 31 wird zu dem Rotorblechpaket 29 entlang der axialen Richtung 28 (AufSteckrichtung oder Schieberichtung) gefügt (Fig. 3) . Danach oder davor wird die Sekundäreinheit SEC des Drehübertragers des Leistungsübertragungssystems 21 in die Wickelkopfabdeckung 31 eingefügt. Es ist vorstellbar, dass die Wickelkopfabdeckung 31 und die Sekundäreinheit SEC des Dreh ¬ übertragers gleichzeitig zu dem Rotorblechpaket 29 oder zuerst die sekundäre Seite SEC des Drehübertragers und dann die Wi- ckelkopfabdeckung 31 gefügt werden. Durch das Einsetzen der Sekundäreinheit SEC in die Wickelkopfabdeckung erlaubt das Fertigungsverfahren sowohl eine integrierte Lösung als auch eine Wegbaulösung für die Sekundäreinheit SEC. Ein definierter Abstand 51 zwischen Blechpaket 29, der Wickelkopfabdeckung 31 und der Sekundäreinheit SEC des Dreh ¬ übertragers ermöglicht das Auflegen des Wickeldrahtes 33 auf die Wickelhaken 47 und einen Freigang für eine Schweißelektrode 52 während des Schweißvorganges . In Fig. 3 wird die Schweißelektrode 52 entlang einer radialen Richtung 54 (in Fig. 3 senkrecht) eingeführt. Die Schweißelektrode 52 stellt ein erstes Befes ¬ tigungswerkzeug dar. Als Gegenelektrode wird eine Rohrelektrode 55 vorgeschlagen. Die Rohrelektrode 55 stellt ein zweites Befestigungswerkzeug dar. Die Sekundäreinheit SEC ist derart ausgelegt und angeordnet, dass die Rohrelektrode 55 die Ro ¬ torwelle 20 und den Ferritkern 39 des Drehübertragers nicht berührt. Die Rohrelektrode 55 dient auch als Abstützung des Wickelhakens 47 während des Auflegens des Wickeldrahtes 33 auf den Haken 47 und während des Schweißvorgangs. Der Wickelhaken 47 wird beim Schweißvorgang mittels der radial einwirkenden Elektrode 52 zusammengedrückt. Beim Stromanlegen und Zusam ¬ mendrücken während des Schweißens wird die Isolierung des Wickeldrahtes 33 abgebrannt. Dabei entsteht eine sichere elektrische Verbindung.

Während des Wickelvorganges werden die beiden Enden des Wi ¬ ckeldrahtes 33 auf die beiden Wickelhaken 47, die direkt mit der Gleichrichterplatine 43 verbunden sind, aufgelegt. Die in Fig. 3 senkrecht ausgerichtete Elektrode 52 drückt den Wickelhaken 47 von oben und Strom zwischen senkrechter Elektrode 52 und Rohrelektrode 55 wird angelegt.

In Fig. 4 ist dargestellt, wie nach dem Schweißvorgang die Wickelkopfabdeckung 31 und die Sekundäreinheit SEC des Dreh ¬ übertragers in eine Endposition gebracht werden, indem sie zu dem Blechpaket 29 in axialer Richtung 28 geschoben werden.

Alternativ zum beschriebenen Verschweißen können andere Ver- bindungstechniken für die Verbindung des Wickeldrahtes 33 und Wickelhaken 47 angewandt werden: Hartlöten, Krimpen oder Klemmen . Die Wickelhaken 47 haben bei diesem Fertigungsverfahren mit Industrialisierungskonzept drei Funktionen:

- sie müssen die Wickelkräfte bei dem Auflegen des Wickeldrahtes 33 aufnehmen und ihnen standhalten können;

- sie müssen den Schweißprozess ermöglichen

- sie sorgen für eine sichere elektrische Verbindung zu der Gleichrichterplatine 43.

Die Wickelhaken 47 sind bevorzugt direkt mit der Gleichrich- terplatine 43 verbunden. Es wird zusätzlich eine Gleichrichterplatine 43 mit einem Aluminium-Kern vorgeschlagen. Als Alternative kann auch eine Gleichrichterplatine 43 mit dem Kupfer-Kern verwendet werden, wodurch die Wärmeabfuhr verbessert wird .

Bei dem Bewickeln des Blechpakets 29 werden die beiden Enden des Wickeldrahtes 33 auf die beiden Wickelhaken 47, die direkt mit der Gleichrichterplatine 43 verbunden sind, aufgelegt. Das Auflegen ist in der Regel mit großer Krafteinwirkung durch die Wickelmaschine verbunden. Aus diesem Grund werden die Aluminiumoder Kupfer-Kerne nicht nur zur Kühlung der elektronischen Teile oder Bauelemente der Gleichrichterplatine 43 verwendet, sondern dienen auch als Verstärkungs-Schicht der Leiterplatte der Gleichrichterplatine 43 beim Auflegen und Schweißen des Wi- ckeldrahtes 33. Vorzugsweise werden die Wickelhaken 47 durch die Gleichrichterplatine 43 durchgesteckt und auf der anderen Seite (Verbindungsseite mit Kupferschicht für Leiterbahnen) der Gleichrichterplatine 43 mechanisch und elektrisch verbunden. Beispielsweise können folgende Verbindungstechniken angewandt werden: Schrauben, Löten, Klemmen und Schweißen. Ein sicherer elektrischer Kontakt mit den Kupferbahnen der Leiterplatte der Gleichrichterplatine 43 kann sowohl auf der Wickelhaken-Seite, als auch auf der anderen Seite (Verbindungsseite) realisieret werden. Elektrisch können auch die Wickelhaken auf beiden Seiten der Gleichrichterplatine kontaktiert werden.

Um, aufgrund großer Fliehkräfte, eine Drehzahlfestigkeit (über 15.000 pro Minute) für Traktionsantriebe gewährleisten zu können, kann der fremderregte Rotor 17 mit einem Epoxidharz vergossen oder mit einem Kunststoff mittels eines Spritz ¬ gussverfahrens aufgefüllt werden. Sollte die Sekundäreinheit SEC des Drehübertrager als separates Teil betrachtet werden (Wegbaulösung) , so werden die Teile der Sekundäreinheit SEC unabhängig vom Rotor 17 zusammen vergossen oder mit einem Kunststoff umspritzt (siehe und Fig. 2) . An ¬ schließend wird das vergossene oder umspritzte Sekundärteil SEC mit den zwei Wicklungsenden 33 des Rotors 17 kontaktiert und in das bereits vergossenen Blechpaket 29 in der Wickelkopfabdeckung 31 untergebracht. Eine solche Wegbaulösung macht z.B. dann Sinn, wenn mehrere Rotoren eine unterschiedliche Geometrie oder Leistung aufweisen und es keinen Sinn macht, verschiedene Geometrien für den Drehübertrager des Leistungsübertragungs- systems 21 zu verwenden.

In der folgenden Beschreibung wird ausschließlich die integrierte Lösung für den Drehübertrager als kostengünstigere Lösung auf der Grundlage von Fig. 5 beschrieben (ohne Betrachtung einer Wegbaulösung) .

Bei dem Vergießen oder Befüllen des fremderregten Rotors 17 muss der Rotor 17 nach außen abgedichtet werden, damit die Verguss- oder Spritzmasse nicht aus der Außengeometrie des Rotors 17 austritt .

Damit der Rotor zusammen mit der Sekundäreinheit SEC des Drehübertragers vergossen werden kann, wird die gezeigte Ge- ometrie und der gezeigte Aufbau des Rotors mit dem Drehübertrager vorgeschlagen. In den Druckschriften 20 2012 002 024 Ul und DE 20 2012 002 027 Ul wird vorgeschlagen, dass die beiden Wickelköpfe des Rotors 17 mit den Wickelkopfabdeckungen (aus einem speziellen Edelstahl, wie in den Druckschriften be- schrieben) mittels einer Vergussmasse oder mittels einer

Kunststoffspritzmasse (allgemeine Füllmasse) gegen Fliehkräfte gesichert werden. Die Wickelkopfabdeckungen können mithilfe der Hinterschnitte der Wuchtringe und des Vergusses 32 gegen axiales Abrutschen und radialen Kräfte gesichert werden.

Die Geometrie der Sekundäreinheit SEC des Drehübertragers ist derart ausgelegt, dass das sichere Abdichten während des

Vergussprozesses und der axiale- und radiale Luftspalt 40, 40 λ gewährleistet werden.

Axiale- und radiale Luftspalte 40, 40 λ zwischen rotierenden und stehenden Teilen des kontaktlosen Leistungsübertragungssystems 21 sind die entscheidenden Faktoren der berührungslosen

Leistungsübertragung. Je kleiner die beiden Luftspalte 40, 40 λ sind, desto weniger Verluste entstehen bei der Leistungs ¬ übertragung .

Gleichzeitig erfordern die mechanischen Toleranzen der Einzelteile und Baugruppen der elektrischen Maschine 12 (siehe Fig. 1) eher eine Vergrößerung des axialen- und radialen Luftspalts 40, 40 damit sich die rotierenden und stehenden Teile

(beispielsweise Rotor 17 und Stator 16 der Maschine 12) im Betrieb nicht berühren. Je kleiner der radiale Luftspalt 40 zwischen Stator und Rotor der elektrischen Maschine (hier ist nicht der Drehübertrager selbst gemeint) ist, desto teurer ist die Herstellung der Maschine 12. Die Entwicklung eines wirtschaftlichen Fertigungskonzeptes steht vor der Herausforderung zwischen diesen beiden gegensätzlichen Forderungen einen Kompromiss zu finden.

Der Aufbau oder die Geometrie des Leistungsübertragungssystems 21 ermöglichen ein Abdichtungskonzept des Rotors 17 während des Vergießens mit Epoxidharz oder Spritzgießens mit einem

Kunststoff .

Fig. 4 zeigt hierzu, wie nach dem Schweißen, Hartlöten, Krimpen oder Klemmen des Wickeldrahtes 33 auf den Wickelhaken 47 die Abdeckung 31 des Wickelkopfes (und die Sekundäreinheit SEC) auf Anschlag auf das Rotorblechpaket 29 axial aufgesetzt wird. Die Schnittstelle oder Berührstelle zwischen dem Rotorblechpaket 29 und der Abdeckung 31 des Wickelkopfes muss in dem Verguss- oder KunststoffWerkzeug abgedichtet werden. Dafür wird beispiels ¬ weise beim Vergießen auf den Rotor 17, im Schnittstellen-Bereich zu der Wickelkopfabdeckung 31 ein Silikonring oder eine Si- likon-Manschette 56 aufgezogen. Nach dem Vergießen wird die Manschette 56 entfernt. Da die gehärtete Vergussmasse 32 nicht am Silikon haftet, kann die Manschette 56 mehrmals verwendet werden . Der Silikonring oder die Silikon-Manschette 56 zentriert während des Vergussprozesses die Wickelkopfabdeckung 31 radial und gleichzeitig die in der Abdeckung 31 integrierten Sekundäreinheit SEC des Drehübertragers. Axial wird ein Silikonring oder Silikonstopfen 57 (siehe Fig. 5) zum Abdichten eines Ringspalts 58 zwischen der Sekundäreinheit SEC und Welle 20 und letztendlich des gesamten Rotors 17 vorgeschlagen . Der Rotor 17 kann jetzt vergossen oder durch Spritzgießen gefüllt werden. Ein solches Rotorsystem wird vorzugsweise hochkant (siehe Fig. 5) unter Vakuum mit Epoxidharz vergossen. Dabei wird der Rotor (vorzugsweise) auf der anderen Rotorseite (hochkant) im Vergusswerkzeug aufgestellt. Die Vergussmasse wird vor- zugsweise von unten nach oben unter Druck in den evakuierten Rotor entlang einer Vergussrichtung 59 eingespritzt. Beim Vergießen oder Spritzgießen muss der Rotor entlüftet werden, damit der Innenraum ohne Lufteinschlusse komplett gefüllt wird. Dafür sind Entlüftungsöffnungen 60 z.B. in der Wickelkopfabdeckung 31 vorgesehen. Die Luft kann entlang einer Entlüftungsrichtung 61 entweichen .

Bei dem Spritzgießen mit einem Kunststoff wird der in Fig. 5 dargestellte Silikonring (Manschette 56) durch ein Abdich- tungsteil im Spritzgusswerkzeug ersetzt. Genauso wie die

Manschette 56 im Schnittstellenbereich wird der Silikonstopfen 57 durch ein Abdichtungsteil im Spritzgusswerkzeug ersetzt. Allgemein können die besagten Silikon-Dichtteile nach dem Vergießen entfernt und wieder verwendet werden. Beim Spritzgießen mit einem Kunststoff spielt die (waage- oder senkrechte) Position des Rotors 17 keine Rolle.

Das oben beschriebene axiale Abdichtungskonzept spielt eine wichtige Rolle für den radialen und axialen Luftspalt 40, 40 λ zwischen den beiden Ferritkernen 38, 39 (siehe Fig. 1) . Sollte die Vergussmasse beispielsweise beim Vergießen des Rotors 17 im Bereich des Silikonstopfens 57 austreten, so wird der radiale Luftspalt 40 zwischen den beiden Ferritkernen 38, 39 kleiner. Der verengte Luftspalt kann zur Beschädigung des Drehübertragers führen . Fig. 6, Fig. 7, Fig. 8, Fig. 9 und Fig. 10 zeigen den fertig montierten Rotor 17. In der Regel benötigt ein Rotor bei fremderregten Synchronmaschinen einen Rotor-Lagegeber. In den Druckschriften DE 20 2012 002 024 Ul und DE 20 2012 002 027 Ul sind bereits die Unterbringung einer Sensorspur 62 und des Wuchtringes 50 beschrieben. Die Sensorspur ist aber nur ein Beispiel. Eine spezielle Materialzusammensetzung für die Wickelkopfabdeckung 31 des Wickelkopfes 30, den einrollierten Wuchtring 50 und (optional) eine Sensorspur 62, die im Kalt ¬ gasspritzverfahren auf die Wickelkopfabdeckung 31 aufgetragen werden, werden vorzugsweise auch bei dem hier vorgestellten Fertigungsverfahren verwendet. Die genannten Druckschriften sind daher als Teil der vorliegenden Beschreibung anzusehen.

Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung ein Fertigungsverfahren für einen Traktionsantrieb mit fremderregter Synchronmaschine und mit berührungsloser Erregerstro ¬ mübertragung und hoher Temperatur- und Drehzahlfestigkeit bereitgestellt werden kann. Bezugs zeichenliste

10 Kraftfahrzeug

11 Elektrischer Traktionsantrieb

12 Elektrische Maschine

13 Wechselrichter

14 Traktionsbatterie

15 Statorwicklung

16 Stator

17 Rotor

17 λ Stirnseite

18 Erregerwicklung

19 Rotationsachse

20 Welle

21 Leistungsübertragungssystem

22 Primäre Wicklung

23 Sekundäre Wicklung

24 Motorgehäuse

25 Federelement

26 Lager

27 Ringe

28 Axiale Richtung

29 Rotorblechpaket

30 Wickelköpfe (der Erregerwicklung 18) 31 Abdeckung

32 Vergussmasse

32 λ Spritzgussfüllung

33 Drähte

34 Kühlkörper

35 Anschlussplatine

36 Metallstift

37 Windungsplatine

38 Ferritkern

39 Ferritkern

40 Radialer Luftspalt

40 Axialer Luftspalt

41 Windungsplatine

42 Kühlkörper 43 Gleichrichterplatine

44 Kondensatoren

45 Dioden

46 Metallstifte

47 Haken

48 Metallschraube

49 Leiterbahnen

50 Wuchtring

51 Abstand

52 Schweißelektrode

54 Radiale Richtung

55 Rohrelektrode

56 Manschette

57 Silikonstopfen

58 Ringspalt

59 Vergussrichtung

60 Entlüftungsöffnung

61 Entlüftungsriehtung

62 Sensorspur

PRIM Primäreinheit

SEC Sekundäreinheit