Titel

Rotor einer elektrischen Maschine

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Rotor einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist schon ein Rotor einer elektrischen Maschine aus der DE102014111241 Al bekannt, mit mehreren entlang einer Umfangsrichtung des Rotors angeordneten Schenkelpolen, zwischen denen Polnuten gebildet sind zur Anordnung von elektrischen Leitern einer Rotorwicklung, wobei die Schenkelpole an den radial äußeren Polenden Polschuhe aufweisen, wobei die Schenkelpole separate Polkörper sind, die an einem Polträger befestigt sind, insbesondere formschlüssig, wobei die Schenkelpole jeweils von einer Einzelpolspule der Rotorwicklung umschlossen sind.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Rotor einer elektrischen Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Einzelpolspulen der Rotorwicklung hinsichtlich der Position der Wickellagen geordneter wickelbar und hinsichtlich einer Drehzahlbelastung besser abgestützt sind. Insbesondere sind die Einzelpolspulen entlang des Verlaufes in den Polnuten, also an den langen Spulenseiten, geordneter und lagerichtiger wickelbar. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem an jedem Schenkelpol ein Wickelkörper aus Kunststoff vorgesehen ist, der den jeweiligen Schenkelpol ummantelt, und indem an dem jeweiligen Wickelkörper Stützwandungen ausgebildet sind, die jeweils in eine der angrenzenden Polnuten vorstehen, eine Erstreckung in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse aufweisen und zur Abstützung von Wickellagen der jeweiligen Einzelpolspule vorgesehen sind. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Rotors einer elektrischen Maschine möglich.

Besonders vorteilhaft ist, wenn der Wickelkörper an den jeweiligen Schenkelpol angespritzt, angegossen oder angesteckt ist. Auf diese Weise werden die Wickelkörper am jeweiligen Schenkelpol drehzahlfest befestigt.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn am Wickelkörper des jeweiligen Schenkelpols zumindest ein Wandpaar von sich gegenüberliegenden, in unterschiedliche Polnuten vorstehenden Stützwandungen ausgebildet ist zur Bildung von Aufnahmesegmenten für die jeweilige Einzelpolspule. Auf diese Weise können die Aufnahmesegmente des jeweiligen Wickelkörpers in geordneter Weise maximal mit Wickellagen befüllt werden, so dass ein hoher Leiterfüllfaktor, insbesondere Kupferfüllfaktor, in den Polnuten des Rotors erzielbar ist. Außerdem erreichen die Stützwandungen eine Lastaufteilung der Fliehkräfte auf die einzelnen Aufnahmesegmente des Wickelkörpers, so dass insgesamt die Drehzahlfestigkeit des Rotors erhöht wird.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn die Stützwandungen des jeweiligen Wandpaares über eine Verbindungswandung auf einer der Stirnseiten des jeweiligen Schenkelpols verbunden sind und auf der anderen Stirnseite in einem Unterbrecherbereich unterbrochen sind. Auf diese Weise werden die Spulenlagen auf der einen Stirnseite geführt und abgestützt. Auf der anderen Stirnseite wird ein Wechsel des Spulendrahtes der Einzelpolspule von einem Aufnahmesegment in ein anderes der Aufnahmesegmente ermöglicht.

Auch vorteilhaft ist, wenn am jeweiligen Wickelkörper zumindest zwei in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse beabstandete Wandpaare vorgesehen sind, wobei die in Umfangsrichtung bezüglich der Rotorachse gemessene Höhe der Stützwandungen der Wandpaare bezüglich der Rotorachse nach radial außen hin insbesondere zunimmt. Auf diese Weise wird ein möglichst großer Leiterfüllfaktor in den Polnuten des Rotors erreicht.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der Wickelkörper des jeweiligen Schenkelpols eine Spulenaufnahme aufweist, die in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse zwischen einem radial inneren und einem radial äußeren Ringkragen des Wickelkörpers gebildet und zur Aufnahme einer der Einzelpolspulen vorgesehen ist, und wenn innerhalb der Spulenaufnahme die Stützwandungen zur Bildung der Aufnahmesegmente vorgesehen sind. Auf diese Weise wird ein möglichst großer Leiterfüllfaktor in den Polnuten des Rotors erreicht.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn die Stützwandungen des jeweiligen Wandpaars in der jeweiligen Polnut in Umfangsrichtung über den Polschuh des jeweiligen Schenkelpols und/oder über die Ringkragen des jeweiligen Wickelkörpers hinausreichen. Auf diese Weise wird ein möglichst großer Leiterfüllfaktor in den Polnuten des Rotors erreicht.

Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn innerhalb der Spulenaufnahme an mehreren Seiten des Wickelkörpers eine rillenförmige Profilierung ausgebildet ist zum Ausrichten der Windungen der jeweiligen Einzelpolspule in einer untersten Wickellage.

Des weiteren vorteilhaft ist, wenn zwischen benachbarten Polschuhen jeweils ein Nutschlitz als radiale Öffnung der jeweiligen Polnut ausgebildet ist, wobei in den Nutschlitzen jeweils ein Nutverschluss vorgesehen ist.

Nach einem Ausführungsbeispiel sind die Schenkelpole als separate Körper, insbesondere als separate Blechpakete, ausgebildet, die an einem Polträger, insbesondere an einer Rotorwelle, befestigt sind, insbesondere formschlüssig und/oder kraftschlüssig. Alternativ können die Schenkelpole auch einstückig mit einem Rotorjoch verbunden sein zur Bildung eines Rotorblechpakets, wobei die Polschuhe als separate Körper ausgeführt sind, die formschlüssig an den Schenkelpolen befestigt sind.

Vorteilhaft ist, wenn die Schenkelpole nach dem Ausführungsbeispiel jeweils einen Polanker aufweisen, wobei die Polanker der Schenkelpole in axialer Richtung in Verankerungsnuten des Polträgers einschiebbar sind. Auf diese Weise sind die separaten Schenkelpole formschlüssig am Polträger befestigbar. Dazu haben die Polanker der Schenkelpole eine bestimmte Kontur und die Verankerungsnuten des Polträgers eine entsprechende Gegenkontur.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine mit einem erfindungsgemäßen Rotor. Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig.l eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Rotors einer elektrischen Maschine,

Fig.2 einen der Schenkelpole des Rotors nach Fig.l in einer ersten Ansicht,

Fig.3 den Schenkelpol nach Fig.2 in einer zweiten Ansicht,

Fig.4 den erfindungsgemäßen Wickelkörper der Schenkelpole nach Fig.l bis Fig.3.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig.l zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Rotors einer elektrischen Maschine.

Der erfindungsgemäße Rotor 1 einer elektrischen Maschine, insbesondere einer elektrisch erregten Synchronmaschine, ist um eine Rotorachse 2 drehbar und hat mehrere entlang einer Umfangsrichtung des Rotors 1 angeordnete Schenkelpole 3, zwischen denen Polnuten 4 gebildet sind zur Anordnung von elektrischen Leitern einer Rotorwicklung 5.

An den radial äußeren Polenden 3a der Schenkelpole 3 sind Polschuhe 3.1 ausgebildet. Die Schenkelpole 3 sind nach dem Ausführungsbeispiel separate Polkörper, insbesondere Blechpakete, die an einem Polträger 6, insbesondere einer Rotorwelle, befestigt sind, insbesondere formschlüssig. Außerdem sind die Schenkelpole 3 jeweils von einer Einzelpolspule 5.1 der Rotorwicklung 5 umschlossen.

Die separaten Schenkelpole 5 haben an ihrem inneren Polende 3i beispielsweise jeweils einen Polanker 7. Die Polanker 7 der Schenkelpole 3 sind in axialer Richtung bezüglich der Rotorsachse 2 in Verankerungsnuten 8 des Polträgers 6 einschiebbar und auf diese Weise formschlüssig am Polträger 6 verankerbar. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass an jedem Schenkelpol 3 ein Wickelkörper 10 aus Kunststoff vorgesehen ist, der den jeweiligen Schenkelpol 3 ummantelt, und dass an dem jeweiligen Wickelkörper 10 Stützwandungen 13 ausgebildet sind, die jeweils in eine der angrenzenden Polnuten 4 vorstehen, eine Erstreckung in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse 2 aufweisen und zur Abstützung von Wickellagen der jeweiligen Einzelpolspule 5.1 vorgesehen sind.

Der Wickelkörper 10 ist beispielsweise an den jeweiligen Schenkelpol 3 angespritzt, angegossen oder angesteckt.

Am Wickelkörper 10 des jeweiligen Schenkelpols 3 ist zumindest ein Wandpaar 13p von sich gegenüberliegenden, in unterschiedliche Polnuten 4 vorstehenden Stützwandungen 13 ausgebildet zur Bildung von Aufnahmesegmenten 11s für die jeweilige Einzelpolspule 5.1.

Die Stützwandungen 13 des jeweiligen Wickelkörpers 10 reichen in Umfangsrichtung über den Polschuh 3.1 des jeweiligen Schenkelpols 3 hinaus.

Zwischen benachbarten Polschuhen 3.1 benachbarter Schenkelpole 3 ist jeweils ein Nutschlitz 4.1 als radiale Öffnung der jeweiligen Polnut 4 ausgebildet, wobei in den Nutschlitzen 4.1 jeweils ein Nutverschluss 20 angeordnet ist.

Fig.2 zeigt einen der Schenkelpole des Rotors 1 nach Fig.l in einer ersten Ansicht auf eine der beiden Stirnseiten des Schenkelpols. Fig.3 zeigt den Schenkelpol nach Fig.2 in einer zweiten Ansicht auf die gegenüberliegende Stirnseite des Schenkelpols.

Der Wickelkörper 10 des jeweiligen Schenkelpols 3 weist eine Spulenaufnahme 11 auf, die in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse 2 beispielsweise zwischen einem radial inneren und einem radial äußeren Ringkragen 12i, 12a des Wickelkörpers 10 gebildet und zur Aufnahme einer der Einzelpolspulen 5.1 vorgesehen ist. Innerhalb der Spulenaufnahme 11 sind die Stützwandungen 13 zur Bildung der Aufnahmesegmente 11s vorgesehen.

Nach Fig.2 und Fig.3 sind die Stützwandungen 13 des jeweiligen Wandpaares 13p jeweils über eine Verbindungswandung 14 auf einer der Stirnseiten des jeweiligen Schenkelpols 3 verbunden und auf der gegenüberliegenden Stirnseite in einem Unterbrecherbereich 15 unterbrochen. Nach dem Ausführungsbeispiel sind am jeweiligen Wickelkörper 10 zumindest zwei Wandpaare 13p vorgesehen, wobei die in Umfangsrichtung bezüglich der Rotorachse 2 gemessene Höhe H der Stützwandungen 13 der Wandpaare 13p nach radial außen hin (bezüglich der Rotorachse 2) beispielsweise zunimmt.

Innerhalb der Spulenaufnahme 11 ist an mehreren Seiten des Wickelkörpers 10 eine rillenförmige Profilierung 16 ausgebildet um Ausrichten der Windungen der jeweiligen Einzelpolspule 5.1 in einer untersten Wickellage. Nach Fig.2 ist im Unterbrecherbereich 15 keine Profilierung 16 ausgeführt.

Fig.4 zeigt den erfindungsgemäßen Wickelkörper der Schenkelpole nach Fig.l bis Fig.3.

Die Stützwandungen 13 des jeweiligen Wickelkörpers 10 reichen in Umfangsrichtung bezüglich der Rotorachse 2 über die Ringkragen 12i,12a des jeweiligen Wickelkörpers 10 hinaus.