Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine, der in Längsrichtung betrachtet Blechpaketsegmente aufweist, die mechanisch zusammengesetzt, in Umfangsrichtung betrachtet zueinander winkel versetzt den Rotor ergeben, wobei die Kombination der Blechpaketsegmente jeweils magnetische Pole ausbildet.

Stand der Technik

Im Betrieb einer elektrischen Maschine entstehen durch die nicht vollständig symmetrische Anordnung von Rotor Oberwellen im Drehmoment. Diese Oberwellen sind ungewollt und wirken sich negativ auf das NHV (Noise, Harshness, Vibration-Verhalten sowie auf die Lebensdauer der elektrischen Maschine aus. Um diesen Oberwellen entgegen zu wirken werden beispielsweise Rotoren sequentiell oder kontinuierlich geschrägt, d.h. der Rotor ist aus mehreren mechanisch zusammengesetzten Blechpaketsegmenten gefertigt, die jeweils Permanentmagnete umfassen, die magnetische Pole ausbilden, wobei die einzelnen magnetischen Pole der Blechpaketsegmente um einen definierten Winkelversatz zueinander versetzt werden. Eine sequentielle Schrägung erfolgt beispielsweise mittels um die Schrägung versetzter Nuten zur Aufnahme der Permanentmagnete. Bei dieser konstruktiven Lösung ergibt sich jedoch der Nachteil, dass für jedes Blechpaketsegment in der Herstellung ein anderes Stanzwerkzeug erstellt werden muss und sich so ein hoher logistischer Aufwand sowie hohe Produktionskosten ergeben. Eine kontinuierliche Schrägung des Rotors erfolgt beispielsweise durch Verdrehen des fertig zusammengesetzten Rotors bevor er auf die Welle aufgepresst wird. Daraus ergibt sich der Nachteil, dass zwischen dem Magneten und dem Blechpaket ein größerer Spalt entsteht und so eine schlechtere Ausnutzung des Materials erfolgt.

Bei beiden Varianten der Schrägung ist es schwierig präzise einen geringen Winkelversatz zwischen den magnetischen Polen zu realisieren.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen Rotor für eine elektrische Maschine anzugeben, der es ermöglicht auf präzise Art und Weise einen Winkelversatz zwischen magnetischen Polen zu realisieren.

Die Lösung des ersten Aspekts der Aufgabe erfolgt durch einen Rotor für eine elektrische Maschine, der in Längsrichtung betrachtet mehrere Blechpaketsegmente aufweist, die mechanisch zusammengesetzt, in Umfangsrichtung betrachtet zueinander winkel versetzt den Rotor ergeben, wobei die Blechpaketsegmente jeweils magnetische Pole ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass an einer ersten Stirnseite jeweils eines Blechpaketsegments mehrere Noppen ausgebildet sind und an einer zweiten Stirnseite eines Blechpaketsegments mehrere Vertiefungen zur Aufnahme jeweils eines Noppen ausgebildet sind, wobei die Anzahl der Noppen kein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der magnetischen Pole ist.

Erfindungsgemäß umfasst der Rotor in Längsrichtung betrachtet mehrere Blechpaketsegmente. Die Blechpaketsegmente ergeben mechanisch zusammengesetzt, in Umfangsrichtung zueinander winkel versetzt den Rotor. Die Längsrichtung entspricht einer Richtung entlang einer Rotationsachse des Rotors. Die Umfangsrichtung entspricht einer Richtung entlang des Umfangs des Rotors. Jedes der Blechpaketsegmente bildet magnetische Pole aus.

Erfindungsgemäß sind an einer ersten Stirnseite jeweils eines Blechpaketsegments mehrere Noppen ausgebildet und an einer zweiten Stirnseite eines Blechpaketsegments mehrere Vertiefungen zur Aufnahme jeweils eines Noppen ausge- bildet, wobei die Anzahl der Noppen kein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der magnetischen Pole ist.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.

Bevorzugt sind die Noppen an einer ersten Stirnseite eines jeweiligen Blechpaketsegments und die Vertiefungen zur Aufnahme jeweils eines Noppen an einer zweiten Stirnseite eines jeweiligen Blechpaketsegments in Umfangsrichtung betrachtet gleichmäßig verteilt radial innen oder radial außen ausgebildet.

Die Begrifflichkeit„axial" beschreibt eine Richtung entlang oder parallel zu der Rotationsachse des Rotors. Die Begrifflichkeit„radial" beschreibt eine Richtung normal auf die Rotationsachse des Rotors. Unter dem Begrifflichkeit„radial innen" ist ein im Vergleich zu einem„radial außen" liegenden Punkt radial näher an der Rotationsachse des Rotors liegender Punkt zu verstehen.

Vorzugsweise ist in Umfangsrichtung betrachtet der Winkelversatz zwischen zwei Blechsegmenten gleich dem Produkt aus dem Winkel zwischen zwei zueinander benachbarten Noppen und der ganzzahligen Anzahl der Noppen um die die Blechpaketsegmente zueinander verdreht werden abzüglich des Winkels zwi- schen zwei zueinander benachbarter Pole. Vorzugsweise ist dabei die ganzzahlige Anzahl der Noppen um die die Blechpaketsegmente zueinander verdreht werden gleich dem aufgerundeten oder abgerundeten Quotienten des Winkels zwischen zwei benachbarten Polen und des Winkels zwischen zwei benachbarten Noppen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Rotors ist es möglich auf einfache Art und Weise einen präzisen Winkelversatz zwischen den magnetischen Polen des Rotors zu realisieren. Zudem können durch die identische Herstellung der einzelnen Blechpaketsegmente der Herstellungsaufwand und somit die Herstellungskosten des Rotors reduziert werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Queransicht eines Blechpaketsegments.

Fig. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung eines sequentiell geschrägten Rotors

Fig. 3 zeigt eine Queransicht eines sequentiell geschrägten Rotors. Fig. 4 zeigt graphisch den Zusammenhang zwischen einem minimalen Winkelversatz um eine Rotationsachse eines Rotors zwischen zumindest zwei Blechpaketsegmenten und der Anzahl von auf einer ersten Stirnseite ausgebildeten Noppen (Vertiefungen).

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Blechpaketsegments 2. Das Blechpaketsegment 2 ist hohlzylindrisch ausgebildet, d.h. seine Grundstruktur entspricht einem Zylinder mit einer zentralen Öffnung 8. Die zentrale Öffnung 8 dient der Anordnung des Rotors 1 auf einer Rotorwelle.

Das Blechpaketsegment 2 bildet mit Permanentmagneten 3 magnetische Pole 3' aus. Die Permanentmagnete 3 sind in dafür vorgesehenen Aufnahmen in dem Blechpaketsegment 2 radial außen angeordnet.

An einer ersten Stirnseite 4 des Blechpaketsegments 2 sind mehrere Noppen 5 ausgebildet. Die Noppen 5 sind an der ersten Stirnseite 4 des Blechpaketsegments 2 in Umfangsrichtung betrachtet gleichmäßig verteilt radial innen ausgebildet. Die Anzahl der radial innen ausgebildeten Noppen 5 ist kein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der magnetischen Pole 3' des Blechpaketsegments 2.

An einer zweiten Stirnseite 6 des Blechpaketsegments 2 sind mehrere Vertiefungen 7 zur Aufnahme jeweils eines Noppen 5 ausgebildet. Die Vertiefungen 7 zur Aufnahme jeweils eines Noppens 5 an der zweiten Stirnseite 6 des Blechpaketsegments 2 in Umfangsrichtung betrachtet gleichmäßig verteilt radial innen aus- gebildet. Die Anzahl der an der ersten Stirnseite 4 des Blechpaketsegments 2 ausgebildeten Noppen 5 entspricht der Anzahl der an der zweiten Stirnseite 6 des Blechpaketsegments 2 ausgebildeten Anzahl an Vertiefungen 7.

Die Begrifflichkeit„axial" beschreibt eine Richtung entlang oder parallel zu einer Rotationsachse 9 des Rotors 1 . Die Begrifflichkeit„radial" beschreibt eine Richtung normal auf die Rotationsachse 9 des Rotors 1 . Unter dem Begrifflichkeit„radial innen" ist ein im Vergleich zu einem„radial außen" liegenden beliebigen Punkt radial näher an der Rotationsachse 9 des Rotors 1 liegender beliebiger Punkt zu verstehen.

Der in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellte beispielhafte erfindungsgemäße Rotor 1 um- fasst in Längsrichtung betrachtet fünf Blechpaketsegmente 2. Die fünf Blechpaket- Segmente 2 ergeben mechanisch zusammengesetzt, in Umfangsrichtung zueinander winkel versetzt den Rotor 1 . Im Zusammenbau greift jeweils ein Noppen 5 an der ersten Stirnseite 4 eines Blechpaketsegments 2 in eine Vertiefung an der zweiten Stirnseite 6 in Längsrichtung betrachtet darauffolgenden Blechpaketsegments 2 ein.

Die Längsrichtung entspricht einer Richtung entlang der Rotationsachse 9 des Rotors 1 . Die Umfangsrichtung entspricht einer Richtung entlang des Umfangs des Rotors 1 . In Umfangsrichtung betrachtet ist der Winkelversatz aversatz zwischen zwei Blechsegmenten 2 gleich dem Produkt aus dem Winkel CXN zwischen zwei zueinander benachbarten Noppen 5 und der ganzzahligen Anzahl ΠΝ der Noppen 5 um die die Blechpaketsegmente 2 zueinander verdreht werden abzüglich des Winkels ap zwischen zwei zueinander benachbarter magnetischer Pole 3'. In einer mathema- tischen Formel ausgedrückt: aversatz=aN*nN-ap. Die Blechpaketsegmente 2 können dabei um eine beliebige ganzzahlige Anzahl von Noppen 5 verdreht werden. Vorzugsweise entspricht dabei die ganzzahlige Anzahl ΠΝ der Noppen 5 um die die Blechpaketsegmente 2 zueinander verdreht werden dem auf- oder abgerundeten Quotienten des Winkels ap zwischen zwei benachbarten Polen 3' und des Winkels CIN zwischen zwei benachbarten Noppen 5. In einer mathematischen Formel ausgedrückt: ΠΝ=Ι αρ/αΝ I

In diesem Fall ist der erreichte Winkelversatz aversatz bei gegebener Anzahl ΠΝ von Noppen 5 und gegebener Anzahl np von Polen 3' minimal.

In Fig. 3 ist eine Queransicht des Rotors 1 dargestellt, die den Winkelversatz aversatz der einzelnen Blechpaketsegmente 2 zueinander schematisch zeigt. Fig. 4 zeigt graphisch den Zusammenhang zwischen einem minimalen Winkelversatz aversatz um die Rotationsachse des Rotors zwischen zwei in Längsrichtung aufeinanderfolgenden Blechpaketsegmenten (,,Υ''-Achse) und der Anzahl von auf einer ersten Stirnseite 4 ausgebildeten Noppen 5 und dementsprechend der Anzahl von auf einer zweiten Stirnseite 6 ausgebildeten Vertiefungen 7 (,,X"-Achse).

Bezuqszeichenliste

1 Rotor

2 Blechpaketsegment

3 Permanentmagnet

3' Magnetischer Pol

4 Erste Stirnseite

5 Noppe

6 Zweite Stirnseite

7 Vertiefung

8 Zentrale Öffnung

9 Rotationsachse aversatz Winkel zwischen zwei Blechsegmenten

<3N Winkel zwischen zwei zueinander benachbarten Noppen dp Winkel zwischen zwei zueinander benachbarten Polen

ΠΝ Ganzzahlige Anzahl der Noppen um die die Blechpaketsegmente zueinander verdreht werden

np Anzahl von Polen

X „X"-Achse

Y „Y"-Achse