Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektrische Maschine, insbesondere eine permanenterregte Synchronmaschine, wobei der Rotor folgende Komponenten umfasst: (i) eine sich axial erstreckende Rotorwelle, (ii) einen auf der Rotorwelle montierten ferromagnetischen Grundkörper oder eine Reihe von auf der Rotorwelle axial aufeinanderfolgend montierten ferromagnetischen Grundkör pern, (iii) ein auf der Rotorwelle montiertes Scheibenelement, das sich axial an den Grundkörper oder einen der Grundkörper anschließt und (iv) mindestens einen Per manentmagneten, wobei in dem mindestens einen Grundkörper mindestens eine Ka vität ausgebildet ist und wobei der mindestens eine Permanentmagnet in der mindes tens einen Kavität angeordnet und dort verklebt ist.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen entsprechenden Rotor und eine entsprechende elektrische Maschine.

In vielen industriellen Anwendungen und zunehmend auch in Automotiv-Anwendun- gen der Automobilindustrie werden permanenterregte Synchronmaschinen (PSM) eingesetzt. Die darin verbauten Rotorblechpakete werden üblicherweise vormontiert. Dabei werden die Magnete in den Rotorblechpaketen gefügt und verklebt. Die Ro torblechpakete werden schlussendlich als einbaufähige Komponenten auf die Rotor welle aufgepresst.

Die Permanentmagnete bzw. deren Kleber erfahren über ihre Lebenszeit hohe Belas tungen aufgrund der hohen Drehzahlanforderungen/Performanzanforderungen. Um diesen Anforderungen zu genügen, muss der Kleber gleichmäßig auf die Adhäsions flächen zwischen Rotorblechpaket und Magnet appliziert werden, um den Magnet über Lebensdauer zu fixieren. Bei der Montage kann es Vorkommen, dass der Kleber nicht komplett in den Klebespalt eindringt oder im umgekehrten Fall auf der gegen überliegenden Seite des Rotorblechpakets wieder austritt. Ein ungewünschter Austritt des Klebers muss unbedingt vermieden werden. Das Dokument DE 102008 027 758 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung ei nes Rotors für eine dynamoelektrische Maschine, wobei der Rotor folgende Kompo nenten umfasst: (i) eine sich axial erstreckende Rotorwelle, (ii) einen auf der Rotorwel le montierten ferromagnetischen Grundkörper in Form eines Blechpakets, (iii) zwei auf der Rotorwelle montierte Scheibenelemente, die sich auf je einer Seite axial an den Grundkörper anschließen und (iv) mehrere Permanentmagnete, wobei im Grundkör per mehrere als Magnettaschen bezeichnete Kavität ausgebildet sind und wobei die Permanentmagnete in den Kavitäten angeordnet und dort vergossen sind. Dazu wei sen die Scheibenelemente Verteilungskanäle für eine entsprechende Vergussmasse mit Ausbrechöffnungen nach außen auf. Nachdem die Permanentmagnete in die Magnettaschen eingebracht sind, werden sie Scheibenelemente hinzugefügt und Blechpaket und Scheibenelemente mittels Bolzen fixiert.

Es ist Aufgabe der Erfindung Maßnahmen anzugeben, durch die die Permanentmag nete auf einfache Weise und ohne zusätzliche Bauteile/Strukturen dauerhaft fest im Grundkörper des Rotors befestigt werden/sind.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängi gen Ansprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprü chen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektri sche Maschine, insbesondere eine permanenterregte Synchronmaschine, bei dem der Rotor folgende Komponenten umfasst:

(i) eine sich axial erstreckende Rotorwelle,

(ii) einen auf der Rotorwelle montierten ferromagnetischen Grundkörper oder eine Reihe von auf der Rotorwelle axial aufeinanderfolgend montierten ferromagnetischen Grundkörpern,

(iii) ein auf der Rotorwelle montiertes Scheibenelement, das sich axial an den Grundkörper oder einen der Grundkörper anschließt und

(iv) mindestens einen Permanentmagneten, wobei in dem mindestens einen Grundkörper mindestens eine Kavität ausgebildet ist und wobei der mindestens eine Permanentmagnet in der mindestens einen Kavität angeordnet und dort verklebt ist, ist vorgesehen, dass das Scheibenelement über ei nen Fügeprozess auf die Rotorwelle montiert wird und -bei mehreren Grundkörpern sukzessive- der jeweilige Grundkörper per Fügeprozess auf die Rotorwelle montiert wird und erst nach der Montage des entsprechenden Grundkörpers der mindestens eine zugeordnete Permanentmagnet in der mindestens einen Kavität dieses montier ten Grundkörpers angeordnet und dort verklebt wird. Auf diese Weise kann der min destens eine Permanentmagnet sauber und dauerhaft verklebt werden. Zusätzliche Komponenten oder Strukturen zum Einfüllen von Kleber (wie zum Beispiel Vertei lungskanäle und/oder Ausbrechöffnungen) werden -insbesondere beim/im Scheiben element- nicht benötigt. Das Scheibenelement dichtet die entsprechende Seite des axial benachbarten Grundkörpers bezüglich des verwendeten Klebers allein aufgrund seiner scheibenförmigen Grundform fluiddicht nach außen ab. Axial benachbarte Grundkörper werden bezüglich des verwendeten Klebers fluiddicht aneinander an schließend auf der Rotorwelle montiert.

Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Fügen des Grundkörpers der zumindest eines der Grundkörper auf die Rotorwelle ein Aufpressen und/oder Aufschrumpfen auf die Rotorwelle ist. Es entsteht eine Pressverbindung zwischen Rotorwelle und den anderen genannten Rotor-Komponenten.

Bei einem Fügen, dass ein Aufschrumpfen umfasst ist bevorzugt vorgesehen, dass der Grundkörper für das Aufschrumpfen auf eine Maximal-Temperatur erhitzt wird, die oberhalb einer kritischen Temperatur des mindestens einen Permanentmagneten und/oder einer kritischen Temperatur des verwendeten Klebers zum Verkleben des mindestens einen Permanentmagneten liegt. Ein solches Aufschrumpfen ist nur mög lich, da erst auf die Welle aufgeschrumpft und dann geklebt wird. Es ergibt sich ein besonders großes Übermaß.

Bezüglich des Fügens gilt gleiches auch für das Scheibenelement. Somit ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das Fügen des Scheibenelements auf die Rotorwelle ein Aufpressen und/oder Aufschrumpfen.

Neben dem bereits erwähnten Scheibenelement kann es selbstverständlich auch ein weiteres Scheibenelement geben. Diese können dann ganz ähnlich wie bei der DE 10 2008 027 758 A1 an den beiden Enden des mindestens einen Grundkörpers ange ordnet sein.

Grundsätzlich kann der mindestens eine Grundkörper aus Vollmaterial gebildet sein. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der mindes tens eine Grundkörper jedoch von einem Blechpaket mit einer Mehrzahl von Blechen gebildet.

Alternativ oder zusätzlich ist das Scheibenelement als eine Wuchtscheibe ausgebildet. Mit anderen Worten weist das Scheibenelement mindestens ein Wuchtelement zum Auswuchten des Rotors auf.

Bei dem erfindungsgemäßen Rotor für eine elektrische Maschine, insbesondere eine permanenterregte Synchronmaschine (PSM), der folgende Komponenten umfasst:

(i) eine sich axial erstreckende Rotorwelle,

(ii) einen auf der Rotorwelle montierten ferromagnetischen Grundkörper oder eine Reihe von auf der Rotorwelle axial aufeinanderfolgend montierten ferromagnetischen Grundkörpern,

(iii) ein auf der Rotorwelle montiertes Scheibenelement, das sich axial an den Grundkörper oder einen der Grundkörper anschließt und

(iv) mindestens einen Permanentmagneten, wobei in dem mindestens einen Grundkörper mindestens eine Kavität ausgebildet ist und wobei der mindestens eine Permanentmagnet in der mindestens einen Kavität angeordnet und dort verklebt ist, ist vorgesehen, dass das Scheibenelement ein per Fügeprozess auf die Rotorwelle montiertes Scheibenelement ist, der mindestens eine Grundkörper ein per Fügeprozess auf die Rotorwelle montierter Grundkörper ist und der mindestens eine Permanentmagnet erst nach der Montage des jeweiligen Grund körpers in der mindestens einen Kavität dieses montierten Grundkörpers verklebt ist.

Das Scheibenelement ist als ein die entsprechende Seite des axial benachbarten Grundkörpers bezüglich des verwendeten Klebers fluiddicht abdichtender Deckel aus gebildet. Anders als bei dem in Dokument DE 10 2008 027 758 A1 beschriebenen Ro tor weist das Scheibenelement weder Verteilungskanäle noch eine Ausbrechöffnung nach außen auf. Axial benachbarte Grundkörper sind bezüglich des verwendeten Kle bers fluiddicht aneinander anschließend auf der Rotorwelle montiert.

Dabei ist mit Vorteil vorgesehen, dass a) das Scheibenelement ein auf die Rotorwelle aufgepresstes und/oder aufge schrumpftes Scheibenelement ist und/oder dass b) zumindest einer der Grundkörper ein auf die Rotorwelle aufgepresster und/oder aufgeschrumpfter Grundkörper ist.

Bei einem auf die Rotorwelle aufgeschrumpften Grundkörper ist bevorzugt vorgese hen, dass dieser aufgeschrumpfte Grundkörper ein für das Aufschrumpfen temporär erhitzter Grundkörper ist, bei dem die Maximal-Temperatur oberhalb einer kritischen Temperatur des mindestens einen Permanentmagneten und/oder einer kritischen Temperatur des verwendeten Klebers zum Verkleben des mindestens einen Perma nentmagneten liegt. Ein zugrundeliegendes Aufschrumpfen ist nur möglich, da erst auf die Welle aufgeschrumpft und dann geklebt wird.

Grundsätzlich kann der mindestens eine Grundkörper aus Vollmaterial gebildet sein. Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der mindes tens eine Grundkörper jedoch von einem Blechpaket mit einer Mehrzahl von Blechen gebildet.

Alternativ oder zusätzlich ist das Scheibenelement als eine Wuchtscheibe (oder noch konkreter als Wuchtblech) ausgebildet. Mit anderen Worten weist das Scheibenele ment mindestens ein Wuchtelement zum Auswuchten des Rotors auf.

Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine, die einen Rotor und einen Stator aufweist, ist vorgesehen, dass der Rotor als vorstehend genannter Rotor ausgebildet ist. Die elektrische Maschine (Elektromotor, Generator oder Motorgenerator) ist be vorzugt eine permanenterregte Synchronmaschine.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung an hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nach- folgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt:

Fig. 1 : einen Rotor für eine elektrische Maschine, der gemäß einer bevorzugten Aus gestaltung der Erfindung ausgeführt ist.

Die Fig. 1 zeigt einen Rotor 10 für eine elektrische Maschine. Die elektrische Maschi ne, für die diese Art von Rotor 10 bestimmt ist, ist eine permanenterregte Synchron maschine (PSM). Der Rotor 10 umfasst die folgenden Komponenten: zunächst als Basis des Rotors 10 eine sich bezüglich einer Längsachse 12 des Rotors 10 axial er streckende Rotorwelle 14. Dann ein auf der Rotorwelle 14 montiertes Scheibenele ment 16, welches hier im gezeigten Beispiel eine Wuchtscheibe 18 ist/bildet. Weiter hin eine Reihe von auf der Rotorwelle 14 axial unmittelbar aufeinanderfolgend mon tierten ferromagnetischen Grundkörpern 20, wobei sich der erste Grundkörper dieser Reihe axial unmittelbar an das Scheibenelement 16 anschließt. Jeder der ferromagne tischen Grundkörper 20 des Rotors 10 ist als ein Blechpaket 22 mit einer Vielzahl von aufeinander gestapelten Blechen (im Einzelnen nicht gezeigt) ausgebildet. Sowohl das Scheibenelement 16 als auch jeder der ferromagnetischen Grundkörper 20 des Rotors 10 ist auf die Rotorwelle 14 gefügt, genauer gesagt per Übermaßpassung (Presspassung) gefügt. In der Regel sind die entsprechenden Teile 16, 20 dabei auf die Rotorwelle 14 aufgepresst und/oder aufgeschrumpft.

In jedem der Grundkörper 20 sind umfänglich verteilt Kavitäten 24 zur Aufnahme von Permanentmagneten 26 ausgebildet, in denen auch je ein Permanentmagnet 26 über eine Klebeverbindung befestigt, also verklebt ist. Diese Kavitäten 24 werden auch als Magnettaschen oder einfach Taschen bezeichnet. Neben diesen Kavitäten 24 können auch andere Ausnehmungen bzw. Freiräume in den Grundkörpern 20 ausgebildet sein, die nicht für die Aufnahme von Permanentmagneten 26 vorgesehen sind.

Bei der Herstellung des Rotors 10 wird zunächst das Scheibenelement 16 über einen Fügeprozess auf die Rotorwelle 14 montiert und sukzessive der jeweilige Grundkörper 20 per Fügeprozess auf die Rotorwelle 14 montiert. Erst nach der Montage des ent sprechenden Grundkörpers 20 werden die zugeordneten Permanentmagnete in den Kavitäten 24 dieses montierten Grundkörpers 20 angeordnet und dort verklebt. Auf diese Weise können die Permanentmagnete 24 sauber und dauerhaft verklebt wer den. Zusätzliche Komponenten oder Strukturen zum Einfüllen von Kleber werden nicht benötigt. Das Fügen des Scheibenelements 16 wie auch des Grundkörpers 20 auf die Rotorwelle 14 ist dabei ein Aufpressen und/oder Aufschrumpfen auf die Rotorwelle 14.

Mit anderen Worten ist also der Grundträger des Rotorgesamtaufbaus die Rotorwelle 14. Zunächst wird das als Wuchtscheibe 18 ausgebildete Scheibenelement 16 auf die Rotorwelle 14 gefügt. Das Scheibenelement 16 muss die Bereiche, in denen später die Permanentmagnete 26 positioniert sind, vollständig abdecken. Nun wird jeder als Blechpaket 22 ausgebildete Grundkörper 20 einzeln gefügt und anschließend mit

Permanentmagnet 26 und Kleber bestückt. Sollte ein Übermaß zur Positionierung von den Blechpaketen 22 zur Rotorwelle 14 vorgesehen sein, können die nicht verklebten und nicht vormontierten Blechpakete 22 stärker erhitzt werden, da die max. zulässige Rotor-Temperatur üblicherweise durch die Permanentmagnete 26 und den Kleber be- grenzt werden. Dadurch können höhere Übermaße realisiert und umgesetzt werden.

Bei diesem Verfahren wird zudem ausgeschlossen, dass der Kleber ungewünscht aus dem Blechpaket 22 austritt, da der Austritt durch die Wuchtscheibe 18 bzw. das Scheibenelement 16 blockiert wird. Weiterer Vorteil ist, dass die Aushärtung des Kle- bers aufgrund von Handhabungsgründen entfallen kann. Entsprechende Prozess schritte sind somit unnötig. Ein Werkstückträger ist zur Herstellung des Rotors 10 zu dem auch nicht erforderlich. Die entsprechenden Komponenten 16, 20 werden direkt auf der Rotorwelle 14 montiert.

Bezuqszeichenliste Rotor Längsachse Rotorwelle Scheibenelement Wuchtscheibe Grundkörper Blechpaket Kavität Permanentmagnet