Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine, umfassend einen aus einem Rotorblechpaket gebildeten zylinderförmigen Rotorkörper mit einer Mehrzahl von Taschen zur Aufnahme von Rotormagneten, wobei sich wenigstens eine erste Gruppe von Taschen in im Wesentlichen tangentialer Richtung erstreckt, und die Rotormagneten in den Taschen der ersten Gruppe durch einen eingespritzten Kunststoff fixiert sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors sowie eine elektrische Maschine.

Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.

Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011 , Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegel-raddifferenzial oder Stirnraddifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2- Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibbarer Antriebsstrang bezeichnet. Neben den rein elektrisch betriebenen Antriebssträngen sind auch hybride Antriebsstränge bekannt. Derartige Antriebsstränge eines Hybridfahrzeuges umfassen üblicherweise eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor, und ermöglichen - beispielsweise in Ballungsgebieten - eine rein elektrische Betriebsweise bei gleichzeitiger ausreichender Reichweite und Verfügbarkeit gerade bei Überlandfahrten. Zudem besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebssituationen gleichzeitig durch die Brennkraftmaschine und den Elektromotor anzutreiben.

Elektrische Maschinen unterliegen bei ihrem Betrieb Verlusten durch Ummagnetisierungen und Wirbelströme, die als Eisenverluste zusammengefasst werden und den Maschinenwirkungsgrad herabsetzen. In mobilen Anwendungen, insbesondere bei der Verwendung von elektrischen Maschinen innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, bedeutet ein niedriger Wirkungsgrad der elektrischen Maschine eine geringere Reichweite des Fahrzeugs bzw. erhöhten Bedarf an Batteriekapazität.

Beispielhaft für eine derartige elektrische Maschine, wie sie innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs verwendet werden kann, ist die sogenannte permanenterregte Synchronmaschine. Aufgrund ihrer im Vergleich zu anderen Maschinentypen hohen Leistungsdichte wird sie bevorzugt gerade im Bereich der Elektromobilität verwendet, wo der zur Verfügung stehende Bauraum häufige eine limitierende Größe darstellt. Das Erregerfeld der Maschine wird in der Regel von Permanentmagneten erzeugt, die im Rotor der Maschine angeordnet sind. Auf eine Schleifringkontaktierung, die bei elektrisch erregten Synchronmaschinen notwendig ist, um eine am Rotor angeordnete Erregerspule mit Strom zu versorgen, kann bei der permanenterregten Synchronmaschine verzichtet werden.

Bei der Entwicklung der für E-Achsen oder Hybridmodule vorgesehenen elektrischen Maschinen besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, deren Leistungsdichten zu steigern, wobei eine möglichst genaue Ausbildung des Luftspalts zwischen dem Rotor und dem Stator eine wesentliche leistungsbestimmende Größe darstellt. Insbesondere bei hybriden oder vollelektrischen Antriebskonzepten spielen zusätzlich zu den hohen geforderten Leistungsdichten, die Geräuschentwicklung durch den Antrieb sowie dessen Gewicht eine wichtige Rolle. Diese beiden Anforderungen sind jedoch gegenläufig, wobei eine bessere Geräuschdämmung des Antriebs in der Regel auch in einem höheren Gewicht resultiert. Systembedingt kann es im Betrieb einer derartigen elektrischen Maschine für einen hybriden oder vollelektrischen Antriebsstrang zu einer hohe elektromagnetische Anregung kommen, welche auch zu akustischen Schwingungen in den Strukturbauteilen der elektrischen Maschine oder des Antriebsstrangs führen können. Dies kann dann auch im Fahrzeuginnenraum akustisch wahrnehmbar sein, was ebenfalls regelmäßig als störend empfunden wird.

Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, einen Rotor für eine elektrische Maschine bereitzustellen, der eine verbesserte Leistungsdichte sowie im Betrieb geringere Geräuschentwicklung bereitstellen kann. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Rotors zu realisieren. Schließlich ist es auch die Aufgabe der Erfindung eine verbesserte elektrische Maschine bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Rotor für eine elektrische Maschine, umfassend einen aus einem Rotorblechpaket gebildeten zylinderförmigen Rotorkörper mit einer Mehrzahl von Taschen zur Aufnahme von Rotormagneten, wobei sich wenigstens eine erste Gruppe von Taschen in im Wesentlichen tangentialer Richtung erstreckt, und die Rotormagneten in den Taschen der ersten Gruppe durch einen eingespritzten Kunststoff fixiert sind, wobei die Taschen der ersten Gruppe eine radial äußere Kontur aufweisen, die im Wesentlichen der radial äußeren kreisbogenförmigen Kontur des zylinderförmigen Rotorkörpers jeweils radial oberhalb der Taschen der ersten Gruppe entspricht, wobei jeweils zwischen der radial äußeren Kontur einer der Taschen der ersten Gruppe und dem in der Tasche fixierten Rotormagneten Kunststoff vorhanden ist. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass der Rotor eine sehr genaue Rundheit an seiner radial äußeren Mantelfläche aufweist, was dazu beiträgt, einen entsprechend genauen und homogen verlaufenden Luftspalt zwischen dem Rotor und einem Stator bereitzustellen. Hierdurch können insbesondere auch unerwünschte Schwingungen und damit verbundene Geräuschentwicklungen reduziert oder sogar vollständig vermieden werden.

Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.

Elektrische Maschinen dienen zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und umfassen in der Regel einen als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich angeordneten Teil.

Die elektrische Maschine kann insbesondere als Rotationsmaschine ausgebildet sein. Die Rotationsmaschine kann als Radialflussmaschine oder Axialflussmaschine konfiguriert sein. Dabei zeichnet sich eine Radialflussmaschine dadurch aus, dass die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator ausgebildeten Luftspalt, sich in radialer Richtung erstrecken, während im Falle einer Axialflussmaschine sich die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator gebildeten Luftspalt in axialer Richtung erstrecken. Es ist im Zusammenhang mit dieser Erfindung besonders bevorzugt, dass die elektrische Maschine als Radialflussmaschine konfiguriert ist.

Als Luftspalt wird der zwischen dem Rotor und dem Stator existierende Spalt bezeichnet. Bei einer Radialflussmaschine ist das ein im Querschnitt kreisringförmiger Spalt mit einer radialen Breite, die dem Abstand zwischen Rotorkörper und Statorkörper entspricht. Bevorzugt kann die elektrische Maschine ein Motorgehäuse aufweisen. Das Motorgehäuse kann die elektrische Maschine umhausen. Ein Motorgehäuse kann darüber hinaus auch die Steuereinrichtung, insbesondere die Steuer- und Leistungselektronik aufnehmen. Das Motorgehäuse kann darüber hinaus auch Bestandteil eines Kühlsystems für die elektrische Maschine und derart ausgebildet sein, dass Kühlfluid über das Motorgehäuse der elektrischen Maschine zugeführt werden und/oder die Wärme über die Gehäuseflächen nach außen abgeführt werden kann. Darüber hinaus schützt das Motorgehäuse die elektrische Maschine sowie die ggf. vorhandene Elektronik vor äußeren Einflüssen.

Ein Motorgehäuse kann insbesondere aus einem metallischen Material gebildet sein. Vorteilhafter Weise kann das Motorgehäuse aus einem metallischen Gussmaterial, wie zum Beispiel Grauguss oder Stahlguss geformt sein.

Grundsätzlich ist es auch denkbar, das Motorgehäuse ganz oder teilweise aus einem Kunststoff auszubilden.

Der erfindungsgemäße Rotor kann einen Rotorkörper umfassen. Unter einem Rotorkörper wird im Sinne der Erfindung der Rotor ohne Rotorwelle verstanden. Der Rotorkörper setzt sich demnach insbesondere bevorzugt zusammen aus dem Rotorblechpaket sowie den in die Taschen des Rotorblechpakets eingebrachten und/oder den umfänglich an dem Rotorblechpaket fixierten Magnetelementen sowie ggf. vorhandenen axialen Deckelteilen zum Verschließen der der Taschen.

Als Rotormagnet werden die in die Taschen des Rotorblechpakets einzubringenden Permanentmagnete verstanden. Dabei kann pro Tasche ein einziger größerer, als Stabmagnet ausgebildeter Rotormagnet oder als mehrere kleinere Permanentmagnetelemente ausgebildete Rotormagnete vorgesehen werden.

Als Rotorblechpaket werden eine Mehrzahl von in der Regel aus Elektroblech hergestellten laminierten Einzelblechen bzw. Rotorblechen verstanden, die übereinander zu einem Stapel, dem sog. Rotorblechpaket geschichtet und paketiert sind. Die Einzelbleche können dann in dem Blechpaket durch Verklebung, Verschweißung oder Verschraubung zusammengehalten bleiben. Ein Rotorblech kann eine oder mehrere Ausnehmungen aufweisen, die auch als Aussparung oder Öffnung bezeichnet werden können, wobei die einzelnen Ausnehmungen der einzelnen Rotorbleche in ihrer Gesamtheit in einem Rotorblechpaket eine in axialer Richtung ausgebildete Tasche zur Aufnahme von Magnetelementen bilden.

Der Rotor umfasst bevorzugt eine Rotorwelle und einen oder mehrere drehfest auf der Rotorwelle angeordnete Rotorkörper. Die Rotorwelle kann hohl ausgeführt sein, was zum einen eine Gewichtsersparnis zur Folge hat und was zum anderen die Zufuhr von Schmier- oder Kühlmittel zum Rotorkörper erlaubt.

Die elektrische Maschine kann ferner eine Steuereinrichtung aufweisen. Eine Steuereinrichtung, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, dient insbesondere der elektronischen Steuerung und/oder Reglung eines oder mehrerer technischer Systeme der elektrischen Maschine.

Eine Steuereinrichtung weist insbesondere einen kabelgebundenen oder kabellosen Signaleingang zum Empfang von insbesondere elektrischen Signalen, wie beispielsweise Sensorsignalen, auf. Ferner besitzt eine Steuereinrichtung ebenfalls bevorzugt einen kabelgebundenen oder kabellosen Signalausgang zur Übermittlung von insbesondere elektrischen Signalen, beispielsweise an elektrische Aktuatoren oder elektrische Verbraucher des elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrangs oder des Kraftfahrzeugs.

Innerhalb der Steuereinrichtung können Steuerungsoperationen und/oder Reglungsoperationen durchgeführt werden. Ganz besonders bevorzugt ist es, dass die Steuereinrichtung eine Hardware umfasst, die ausgebildet ist, eine Software auszuführen. Bevorzugt umfasst die Steuereinrichtung wenigstens einen elektronischen Prozessor zur Ausführung von in einer Software definierten Programmabläufen.

Die Steuereinrichtung kann ferner einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen die in den an die Steuereinrichtung übermittelten Signalen enthaltenen Daten gespeichert und wieder ausgelesen werden können. Ferner kann die Steuereinrichtung einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen Daten veränderbar und/oder unveränderbar gespeichert werden können.

Eine Steuereinrichtung kann eine Mehrzahl von Steuergeräten umfassen, welche insbesondere räumlich getrennt voneinander im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Steuergeräte werden auch als Electronic Control Unit (ECU) oder Electronic Control Module (ECM) bezeichnet und besitzen bevorzugt elektronische Mikrocontroller zur Durchführung von Rechenoperationen zur Verarbeitung von Daten, besonders bevorzugt mittels einer Software. Die Steuergeräte können bevorzugt miteinander vernetzt sein, so dass ein kabelgebundener und/oder kabelloser Datenaustausch zwischen Steuergeräten ermöglicht ist. Insbesondere ist es auch möglich, die Steuergeräte über im Kraftfahrzeug vorhandene Bus-Systeme, wie beispielsweise CAN-Bus oder LIN-Bus, miteinander zu vernetzen.

Ganz besonders bevorzugt besitzt die Steuereinrichtung wenigstens einen Prozessor und wenigstens einen Speicher, der insbesondere einen Computerprogrammcode enthält, wobei der Speicher und der Computerprogrammcode konfiguriert sind, mit dem Prozessor, die Steuereinrichtung zur Ausführung des Computerprogrammcodes zu veranlassen.

Die Steuereinheit kann besonders bevorzugt ein Leistungselektronikmodul zur Bestromung des Stators umfassen. Ein Leistungselektronikmodul ist bevorzugt ein Verbund verschiedener Komponenten, welche einen Strom an die elektrische Maschine steuern oder regeln, bevorzugt inklusive hierzu benötigter peripherer Bauteile wie Kühlelemente oder Netzteile. Insbesondere enthält das Leistungselektronikmodul Leistungselektronik bzw. ein oder mehrere Leistungselektronikbauteile, welche zur Steuerung oder Regelung eines Stroms eingerichtet sind. Dabei handelt es sich besonders bevorzugt um einen oder mehrere Leistungsschalter, z.B. Leistungstransistoren. Besonders bevorzugt weist die Leistungselektronik mehr als zwei, besonders bevorzugt drei voneinander getrennte Phasen bzw. Strompfade mit mindestens je einem eigenen Leistungselektronikbauteil auf. Die Leistungselektronik ist bevorzugt ausgelegt, pro Phase eine Leistung mit einer Spitzenleistung, bevorzugt Dauerleistung, von mindestens 10 W, bevorzugt mindestens 100 W besonders bevorzugt mindestens 1000 W zu steuern oder regeln.

Die elektrische Maschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.

Die elektrische Maschine kann in einem elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang verbaut sein. Ein elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst eine elektrische Maschine und ein Getriebe, wobei die elektrische Maschine und das Getriebe eine bauliche Einheit bilden. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine und das Getriebe in einem gemeinsamen Antriebsstranggehäuse angeordnet sind. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, dass die elektrische Maschine ein Motorgehäuse und das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung des Getriebes gegenüber der elektrischen Maschine bewirkbar ist. Diese bauliche Einheit wird gelegentlich auch als E-Achse bezeichnet.

Die elektrische Maschine kann besonders bevorzugt für eine Verwendung in einem Hybridmodul vorgesehen sein. In einem Hybridmodul können Bau- und Funktionselemente eines hybridisierten Antriebsstrangs räumlich und/oder baulich zusammengefasst und vorkonfiguriert sein, so dass ein Hybridmodul in einer besonders einfachen Weise in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs integrierbar ist. Insbesondere können ein Elektromotor und ein Kupplungssystem, insbesondere mit einer Trennkupplung zum Einkuppeln des Elektromotors in und/oder Auskuppeln des Elektromotors aus dem Antriebsstrang, in einem Hybridmodul vorhanden sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine radial innere Kontur der Taschen eine im Wesentlichen tangentiale, gerade Erstreckung aufweist, wodurch eine vorteilhafte magnetische Erregung erzeugt werden kann.

Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Taschen der ersten Gruppe eine rechtecksartige Grundform aufweisen. Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Rotormagnet als Stabmagnet mit einer im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnittskontur ausgebildet ist, so dass der Rotormagnet montagefreundlich in axialer Richtung in die rechtecksartige Tasche eingeschoben werden kann.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die erste Gruppe von Taschen auf einem Teilkreis angeordnet ist, der zwischen 0,8-0,97 mal dem Durchmesser des zylinderförmigen Rotorkörpers entspricht, was sich ebenfalls als positiv für die magnetische Erregung erwiesen hat.

Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Taschen der ersten Gruppe an ihren tangentialen Enden jeweils einen Anspritzbereich für den Kunststoff aufweisen, was die entsprechende definierte Fixierung der Rotormagneten in den Taschen erleichtert.

Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektrische Maschine, umfassend einen aus einem Rotorblechpaket gebildeten, im Wesentlichen zylinderförmigen Rotorkörper mit einer Mehrzahl von Taschen zur Aufnahme von Rotormagneten, wobei sich wenigstens eine erste Gruppe von Taschen in im Wesentlichen tangentialer Richtung erstreckt, umfassend die folgenden Schritte • Bereitstellung des Rotorkörpers, wobei der Rotorkörper radial oberhalb der Taschen der ersten Gruppe jeweils einen äußeren Konturabschnitt aufweist, der eine von der kreisbogenförmigen Kontur des zylinderförmigen Rotorkörpers abweichende Kontur besitzt,

• Einsetzten der Rotormagnete in die erste Gruppe von Taschen,

• Einspritzen eines Kunststoffs in die erste Gruppe von Taschen, so dass die Rotormagnete in den Taschen der ersten Gruppe fixiert sind,

• wobei der Einspritzdruck und Temperatur des Kunststoffs beim Einspritzen sowie die radial äußere Kontur der Taschen der ersten Gruppe sowie der äußere Konturabschnitt vor dem Einspritzen des Kunststoffs so gewählt sind, dass

• die äußeren Konturabschnitte nach dem Einspritzen des Kunststoffs durch Materialversatz zwischen der äußeren Kontur der Taschen und dem äußeren Konturabschnitt eine Kontur aufweisen, die im Wesentlichen der kreisbogenförmigen Kontur des zylinderförmigen Rotorkörpers entspricht.

Hierdurch kann erreicht werden, dass die radial äußere Mantelfläche des Rotors eine sehr genaue Rundheit und möglichst wenige und geringe Abweichungen von einer Kreisform aufweist.

Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die äußeren Konturabschnitte vor dem Einspritzen des Kunststoffs jeweils eine Gerade sind, die im Wesentlichen parallel zur tangentialen Erstreckung der Taschen verlaufen, was sich fertigungstechnisch als besonders günstig erwiesen hat. Der Kunststoff kann bevorzugt durch ein Transfer-Moulding Prozess in die Taschen des Rotorkörpers eingebracht werden. Bevorzugt wird der Kunststoff bei Drücken von 10-150 bar, insbesondere 20-100 bar in die Taschen des Rotorkörpers eingespritzt. Besonders bevorzugt weist der Kunststoff beim Einspritzen in die Taschen des Rotorkörpers eine Temperatur zwischen 120-250°C, bevorzugt zwischen 140-200°C auf. Die Fließgeschwindigkeit des Kunststoffs beim Einspritzen in die Taschen beträgt bevorzugt 0,5-20 mm/s, bevorzugt 1-15 mm/s.

Die Aufgabe der Erfindung kann auch dadurch gelöst werden, dass ein Elektroblech zur Ausbildung eines Rotorblechpakets eines Rotorkörpers eines Rotors einer elektrischen Maschine, wobei das Elektroblech eine Mehrzahl von Taschen zur Aufnahme von Rotormagneten aufweist, wobei sich wenigstens eine erste Gruppe von Taschen in im Wesentlichen tangentialer Richtung erstreckt, und das Elektroblech radial oberhalb der Taschen der ersten Gruppe jeweils einen äußeren Konturabschnitt aufweist, der eine von der kreisbogenförmigen Kontur der kreisförmigen Außenkontur des Elektroblechs abweichende, radial nach innen versetzte Kontur besitzt. Ein derartiges Elektroblech ist insbesondere zur Verwendung in einem Verfahren nach dem Anspruch 7 vorgesehen.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Antriebsstrang eines hybriden oder vollelektrisch betreibbaren Kraftfahrzeugs, umfassend einen Rotor nach einem der Ansprüche 1 - 6.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.

Es zeigt:

Figur 1 eine elektrische Radialflussmaschine in einer schematischen Axialschnittansicht,

Figur 2 einen Rotor einer Radialflussmaschine in einer Querschnittsdarstellung, Figur 3 eine Detailansicht einer Tasche eines Rotors in einem ersten

Fertigungsschritt in einer schematischen Querschnittsdarstellung,

Figur 4 eine Detailansicht einer Tasche eines Rotors in einem zweiten Fertigungsschritt in einer schematischen Querschnittsdarstellung.

Die Figur 1 zeigt eine elektrische Maschine 2, insbesondere für einen Antriebsstrang eines hybriden oder vollelektrisch betreibbaren Kraftfahrzeugs, umfassend einen drehbar gegenüber einem Stator 15 gelagerten Rotor 1 . Die elektrische Maschine 2 ist als Radialflussmaschine ausgeführt, bei der der Stator 15 zylinderringartig aufgebaut ist und der Rotor 1 koaxial innerhalb des Stators 15 angeordnet ist. Der Rotor 1 weist ferner eine Rotorwelle 16 auf, an welcher der Rotorkörper 4 angeordnet ist.

Figur 2 zeigt den aus Figur 1 bekannten Rotor in einer Querschnittsansicht. Der Rotor umfasst einen aus einem Rotorblechpaket 3 gebildeten zylinderförmigen Rotorkörper 4 mit einer Mehrzahl von Taschen 5 zur Aufnahme von Rotormagneten 6. Eine erste Gruppe 7 von im Wesentlichen identisch ausgeformten und äquidistant über den Umfang des Rotors 1 angeordnete Taschen 5 erstrecken sich in im Wesentlichen tangentialer Richtung. Die Taschen 5 der ersten Gruppe 7 weisen eine rechtecksartige Grundform auf. Die Rotormagneten 6 sind jeweils als Stabmagnet mit einer im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnittskontur 10 ausgebildet.

Die Rotormagneten 6 können aus axialer Richtung spielbehaftet in die Taschen 5 eingeschoben werden, sind in den Taschen 5 der ersten Gruppe 7 jedoch durch einen eingespritzten Kunststoff 8 fixiert. Die Taschen 5 der ersten Gruppe 7weisen eine radial äußere Kontur 9 auf, die im Wesentlichen der radial äußeren kreisbogenförmigen Kontur des zylinderförmigen Rotorkörpers 4 jeweils radial oberhalb der Taschen 5 der ersten Gruppe 7 entspricht, was auch gut aus der Detailansicht der Figur 4 hervorgeht. Die radial innere Kontur 12 der Taschen 5 besitzt im Gegensatz zu der radial äußeren Kontur 9 eine im Wesentlichen tangentiale, gerade Erstreckung. Die Taschen 5 der ersten Gruppe 7 weisen an ihren tangentialen Enden jeweils einen Anspritzbereich 13 für den Kunststoff 8 auf.

In dem durch das Spiel zwischen den Rotormagneten 6 und den Taschen 5 ausgebildeten Zwischenraum befindet sich jeweils zwischen der radial äußeren Kontur 9 und einem Rotormagneten 6 eingespritzter Kunststoff 8. Mit anderen Worten ist zwischen der radial äußeren Kontur 9 einer der Taschen 5 der ersten Gruppe 7 und dem in der Tasche 5 fixierten Rotormagneten 6 Kunststoff 8 vorhanden, wodurch der entsprechende Rotormagnet 6 auch radial vollständig spielfrei in der Tasche 5 festgelegt ist. Ebenfalls ist der Rotormagnet 6 an der radial inneren Kontur 12 der Tasche 5 durch den eingespritzten Kunststoff 8 gehalten.

In der in den Figuren 2-4 gezeigten Ausführungsformen des Rotors 1 befindet sich jeweils eine zweite, V-förmige Gruppe 14 von mit Rotormagneten 6 bestückten Taschen 5 radial unterhalb jeder der Taschen 5 der ersten Gruppe 7. Eine V- förmige Gruppe 14 von Taschen 5 ist durch zwei voneinander separierte rechteckförmige Taschen 5 gebildet, die eine V-förmige Positionierung zueinander aufweisen, was gut aus den Figuren 2-4 zu erkennen ist. Die Spitze der V-förmigen Anordnung der Taschen 5 der Gruppe 14 zeigt dabei radial nach innen. Die Anzahl der Taschen 5 in der Gruppe 14 ist somit doppelt so hoch wie die Anzahl der Taschen 5 in der ersten Gruppe 7.

Die Figur 2 zeigt des Weiteren, dass die erste Gruppe 7 von Taschen 5 auf einem Teilkreis 11 angeordnet ist, der zwischen 0,8-0,97 mal dem Durchmesser des zylinderförmigen Rotorkörpers 4 entspricht.

Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors 1 für eine elektrische Maschine 2, wie er aus der der Figur 2 bekannt ist anhand der Figuren 2-3 näher erläutert.

Zunächst erfolgt eine Bereitstellung des Rotorkörpers 4, wobei der Rotorkörper 4 radial oberhalb der Taschen 5 der ersten Gruppe 7 jeweils einen äußeren Konturabschnitt 20 aufweist, der eine von der kreisbogenförmigen Kontur 21 des zylinderförmigen Rotorkörpers 4 abweichende Kontur besitzt, was gut aus der Figur 3 zu erkennen ist. Diese äußeren Konturabschnitte 20 sind vor dem Einspritzen des Kunststoffs 8 jeweils als eine Gerade ausgebildet, die im Wesentlichen parallel zur tangentialen Erstreckung der Taschen 5 verlaufen. Die Konturabschnitte 20 können beispielsweise durch Ausstanzen oder Abfräsen ausgebildet werden.

Nachfolgend kann dann ein spielbehaftetes Einsetzen der Rotormagnete 6 in die erste Gruppe 7 von Taschen 5 erfolgen. In diesem Fertigungszustand erfolgt dann das Einspritzen eines Kunststoffs 8 über die Anspritzbereiche 13 in die erste Gruppe 7 von Taschen 5, so dass die Rotormagnete 6 in den Taschen 5 der ersten Gruppe 7 fixiert sind.

Der Einspritzdruck und die Temperatur des Kunststoffs 8 sind beim Einspritzen sowie die radial äußere Kontur 9 der Taschen 5 der ersten Gruppe 7 sowie der äußere Konturabschnitt 20 vor dem Einspritzen des Kunststoffs 8 so gewählt, dass die äußeren Konturabschnitte 20 nach dem Einspritzen des Kunststoffs 8 durch Materialversatz zwischen der äußeren Kontur 9 der Taschen 5 und dem äußeren Konturabschnitt 20 eine Kontur aufweisen, die im Wesentlichen der kreisbogenförmigen Kontur 21 des zylinderförmigen Rotorkörpers 4 entspricht. Mit anderen Worten wird der gerade verlaufende Konturabschnitt 20 durch den Einspritzdruck des Kunststoffs 8 in die Taschen 5 radial nach außen versetzt, so dass in dem Konturabschnitt 20 eine Ausbeulung erzeugt wird, der der kreisbogenförmigen Kontur 21 des Rotorkörpers 4 entspricht, so wie es auch gut der Figur 4 entnommen werden kann.

Hierbei wurde der Kunststoff 8 in einen Transfer-Moulding Prozess in die Taschen 5 der ersten Gruppe 7 des Rotorkörpers 4 bei einem Spritzdruck von 20-100 bar und einer Temperatur des Kunststoffs 8 beim Einspritzen zwischen 140-200°C eingespritzt. Die Fließgeschwindigkeit des Kunststoffs 8 beim Einspritzen in die Taschen 5 beträgt bevorzugt 1 -15 mm/s.

Die Figur 3 zeigte eine Aufsicht auf ein Elektroblech des Rotorblechpakets 3 des Rotorkörpers 4, wie es in dem oben skizzierten Herstellverfahren verwendet wird. Das Elektroblech besitzt eine Mehrzahl von Taschen 5 zur Aufnahme von Rotormagneten 6, wobei sich wenigstens eine erste Gruppe 7 von Taschen 5 in im Wesentlichen tangentialer Richtung erstreckt, und das Elektroblech radial oberhalb der Taschen 5 der ersten Gruppe 7 jeweils einen äußeren Konturabschnitt 20 aufweist, der eine von der kreisbogenförmigen Kontur 21 der kreisförmigen Außenkontur des Elektroblechs abweichende, radial nach innen versetzte Kontur besitzt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die von der kreisförmigen Außenkontur des Elektroblechs abweichende Kontur als tangentialer Geradenabschnitt ausgebildet, der parallel zur innen Kontur 12 der Tasche 5 verläuft. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der tangentiale Geradenabschnitt in Umfangsrichtung vollständig über die gesamte Längserstreckung der Tasche 5.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.

Bezuqszeichenliste

1 Rotor

2 elektrische Maschine

3 Rotorblechpaket

4 Rotorkörper

5 Taschen

6 Rotormagnete

7 Gruppe

8 Kunststoff

9 Kontur

10 Querschnittskontur

11 Teilkreis

12 Kontur

13 Anspritzbereich

14 Gruppe

15 Stator

16 Rotorwelle

20 Konturabschnitt

21 Kontur