DE102016218856A1 - A method of manufacturing a rotor or stator of an electric motor - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fertigen eines Rotors oder Stators eines Elektromotors, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Grundkörpers (1), Bereitstellen einer Vielzahl von einzelnen Magneten (2), Aufbringen einer Klebebeschichtung (3) auf die Vielzahl von Magneten (2), wobei die Klebebeschichtung (3) die einzelnen Magnete (2) zu einem Magnetgurt (4) kombiniert, Einbringen des Magnetgurts (4) in den Grundkörper (1), und Ausführen eines Klebestoffaktivierungsschritts zum Aushärten der Klebebeschichtung (3), sodass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Magneten (2) und Grundkörper (1) hergestellt wird.The present invention relates to a method for manufacturing a rotor or stator of an electric motor, comprising the steps of: providing a base body (1), providing a plurality of individual magnets (2), applying an adhesive coating (3) to the plurality of magnets (2) in that the adhesive coating (3) combines the individual magnets (2) into a magnetic belt (4), inserting the magnetic belt (4) into the base body (1), and carrying out an adhesive activating step for curing the adhesive coating (3), so that a material-locking connection between magnet (2) and base body (1) is produced.
Description
Stand der Technik State of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fertigen eines Rotors oder Stators. Insbesondere betrifft das Verfahren das Einbringen von Permanentmagneten in den Rotor oder Stator. The present invention relates to a method of manufacturing a rotor or stator. In particular, the method relates to the introduction of permanent magnets in the rotor or stator.
Aus dem Stand der Technik sind elektrische Maschinen mit hohen Leistungsdichten bekannt. Diese werden üblicherweise in Fahrzeugen, so etwa in Hybridfahrzeugen oder Elektrofahrzeugen, eingesetzt. Derartige elektrische Maschinen zeichnen sich durch hohe Drehzahlen und eine hohe Temperaturentwicklung aus. Um die Festigkeit von Rotor und Stator bei hohen Drehzahlen und hohen Betriebstemperaturen zu gewährleisten, werden in der Regel die Massen der Objekte mittels Stoffschluss durch den Einsatz von Klebstoff fixiert. From the prior art electrical machines with high power densities are known. These are commonly used in vehicles, such as in hybrid vehicles or electric vehicles. Such electrical machines are characterized by high speeds and high temperature development. In order to ensure the strength of rotor and stator at high speeds and high operating temperatures, the masses of the objects are usually fixed by means of adhesive by the use of adhesive.
Insbesondere werden Klebstoffe verwendet, die bei Raumtemperatur nicht flüssig sind und ohne einen Aktivierungsschritt nicht aushärten. Solche Klebstoffe haben den Vorteil gegenüber herkömmlichen flüssigen Klebstoffen, dass eine aufwändige Dosierung mit speziellen Applikationssystemen für die Fixierung der Magnete in den Langlöchern eines Rotors (oder eines Stators) vermieden werden kann. Weiterhin kann die Problematik der nicht vollständigen Benetzung sowie die Verschmutzung des Arbeitsbereichs und der Werkstücke durch die Verwendung von flüssigen Klebstoffen vermieden werden, da eine oder mehrere Flächen der einzelnen Magnete vorher mit dem nicht flüssigen Klebstoff beschichtet werden. In particular, adhesives are used which are not liquid at room temperature and do not cure without an activation step. Such adhesives have the advantage over conventional liquid adhesives that a complex dosage with special application systems for the fixation of the magnets in the slots of a rotor (or a stator) can be avoided. Furthermore, the problem of incomplete wetting and the contamination of the work area and the workpieces by the use of liquid adhesives can be avoided, since one or more surfaces of the individual magnets are previously coated with the non-liquid adhesive.
Ein Verfahren zum Herstellen von Rotoren oder Statoren eines Elektromotors unter Verwendung nicht flüssiger Klebstoffe ist insbesondere in der
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht das Fertigen von Statoren und Rotoren eines Elektromotors, wobei eine funktionsintegrierte, ideale thermische Anbindung von Magneten realisiert ist. Außerdem erfolgt eine lagerichtige Positionierung mehrerer Magnete in einem Langloch eines Rotors oder Stators einer elektrischen Maschine. The method according to the invention makes it possible to manufacture stators and rotors of an electric motor, wherein a functionally integrated, ideal thermal connection of magnets is realized. In addition, there is a correct position positioning of multiple magnets in a slot of a rotor or stator of an electric machine.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Fertigen eines Rotors oder Stators eines Elektromotors umfasst die folgenden Schritte: Zunächst erfolgt das Bereitstellen eines Grundkörpers (
Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt. The dependent claims have preferred developments of the invention to the content.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Klebebeschichtung auf einer Seitenfläche der einzelnen Magnete oder auf zwei Seitenflächen der einzelnen Magnete aufgebracht wird. Somit ist insbesondere eine Anbindung der Magnete an den Grundkörper einstellbar. It is preferably provided that the adhesive coating is applied to a side surface of the individual magnets or to two side surfaces of the individual magnets. Thus, in particular a connection of the magnets is adjustable to the body.
Vorteilhafterweise wird die Klebebeschichtung auf zwei angrenzenden Seitenflächen aufgebracht. Dabei wird die Klebebeschichtung auf einer der Seitenflächen bevorzugt in einer aufgerollten Form ausgeprägt. Durch das Aufbringen auf zwei angrenzenden Seitenflächen ist eine Stabilität des Magnetgurts erhöht. Insbesondere ist vorgesehen, dass nur eine der Seitenflächen zur Anbindung an den Grundkörper verwendet wird, während die weitere Seitenfläche, die mit der Klebebeschichtung versehen wird, lediglich zum Stabilisieren des Magnetgurts dient. Da zwei angrenzende Seitenflächen üblicherweise nicht denselben Flächeninhalt aufweisen, sondern zumeist eine Seitenfläche mit hohem Flächeninhalt an eine Seitenfläche mit niedrigem Flächeninhalt angrenzt, lassen sich zwei Vorteile realisieren: Über die Seitenfläche mit dem hohen Flächeninhalt lässt sich der Magnetgurt optimal an den Grundkörper anbinden. Durch den hohen Flächeninhalt ist eine hohe Klebefläche vorhanden, wodurch eine hohe Klebekraft erzeugbar ist. Somit ist eine sichere und zuverlässige stoffschlüssige Verbindung zwischen Grundkörper und Magnetgurt herstellbar. Die Seitenfläche mit dem geringen Flächeninhalt benötigt nur eine geringe Menge an Klebstoff, um die Klebstoffbeschichtung herzustellen. Da hier keinerlei Anbindungsfunktionen an den Grundkörper zu erfüllen sind, lässt sich somit Material in Form von Klebstoff einsparen. Gleichzeitig ist durch das Aufbringen der Klebebeschichtung auf die Seitenfläche mit dem geringeren Flächeninhalt eine Stabilisierungsfunktion vorhanden. Die Stabilisierungsfunktion kann dadurch verbessert werden, dass diese eine aufgerollte Form aufweist. Somit sind insbesondere Biegespannungen von der Klebebeschichtung in der aufgerollten Form sicher und zuverlässig aufnehmbar. Advantageously, the adhesive coating is applied to two adjacent side surfaces. The adhesive coating on one of the side surfaces is preferably formed in a rolled-up form. By applying to two adjacent side surfaces stability of the magnetic belt is increased. In particular, it is provided that only one of the side surfaces is used for connection to the base body, while the other side surface, which is provided with the adhesive coating, only serves to stabilize the magnetic belt. Since two adjacent side surfaces usually do not have the same surface area, but usually a side surface with high surface area adjacent to a side surface with low surface area, two advantages can be realized: On the side surface with the high surface area, the magnetic belt can be optimally connected to the body. By the high Surface is a high adhesive surface available, whereby a high adhesive force can be generated. Thus, a secure and reliable cohesive connection between the base body and magnetic belt can be produced. The low surface area side surface requires only a small amount of adhesive to make the adhesive coating. Since no attachment functions are to be performed on the base body, it is thus possible to save material in the form of adhesive. At the same time, by applying the adhesive coating to the side surface with the smaller surface area, a stabilizing function is provided. The stabilizing function can be improved by having a rolled-up shape. Thus, in particular, bending stresses can be reliably and reliably absorbed by the adhesive coating in the rolled-up form.
Bevorzugt sind die einzelnen Magneten vor dem Aufbringen der Klebebeschichtung in einer Endposition relativ zueinander angeordnet. Somit erfolgt vor dem Aufbringen der Klebebeschichtung eine räumliche Ausrichtung der Magnete zueinander. Die Magnete werden daher vor dem Aufbringen der Klebebeschichtung in eine Endposition relativ zueinander gebracht, wodurch die Magnete eine exakte, vordefinierte Position relativ zueinander einhalten können. Somit lassen sich geringe Lagetoleranzen erfüllen. Das Erfüllen dieser Lagetoleranzen ist dabei einfach und kostengünstig umzusetzen. Preferably, the individual magnets are arranged relative to one another prior to the application of the adhesive coating in an end position. Thus, prior to the application of the adhesive coating, a spatial orientation of the magnets to each other. The magnets are therefore brought into an end position relative to each other prior to applying the adhesive coating, whereby the magnets can maintain an exact, predefined position relative to each other. Thus, low position tolerances can be fulfilled. The fulfillment of these positional tolerances is simple and inexpensive to implement.
Die Klebebeschichtung ist vorteilhafterweise zur Ableitung von Wärme von den Magneten ausgebildet. Da die Klebebeschichtung über sämtliche Magnete, insbesondere großflächig, angebracht wird, ist somit eine sichere und zuverlässige Wärmeabfuhr von den Magneten gewährleistet. The adhesive coating is advantageously designed to dissipate heat from the magnets. Since the adhesive coating is applied over all magnets, in particular over a large area, a secure and reliable heat dissipation from the magnets is thus ensured.
Besonders vorteilhaft wird eine Wärmeleitfähigkeit der Klebebeschichtung durch eine individuelle Dicke der Klebebeschichtung für unterschiedliche Bereiche des Magnetgurts einzeln eingestellt. Dazu wird bevorzugt die Klebebeschichtung auf mehrere Seitenflächen des Magnetgurts aufgebracht. Wird auf einer der Seitenflächen eine dickere Klebebeschichtung aufgebracht als auf der anderen Seite, so lässt sich Wärme gezielt in vordefinierte Richtungen innerhalb des Grundkörpers ableiten. Auf diese Weise ist eine sichere und zuverlässige und gleichzeitig definierte Wärmeabfuhr ermöglicht. Particularly advantageously, a thermal conductivity of the adhesive coating is set individually by an individual thickness of the adhesive coating for different regions of the magnetic belt. For this purpose, the adhesive coating is preferably applied to a plurality of side surfaces of the magnetic belt. If a thicker adhesive coating is applied to one of the side surfaces than on the other side, then heat can be derived in a targeted manner in predefined directions within the base body. In this way, a safe and reliable and simultaneously defined heat dissipation is possible.
Besonders vorteilhaft ist außerdem vorgesehen, dass der Klebebeschichtung zumindest bereichsweise wärmeleitende Partikel beigemischt werden. Die wärmeleitenden Partikel erlauben eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit der Klebebeschichtung. Auf diese Weise ist eine Wärmeleitfähigkeit der Klebebeschichtung für unterschiedliche Bereiche des Magnetgurts unterschiedlich einstellbar. Somit lässt sich auch eine Klebebeschichtung mit unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten realisieren, wenn die Klebebeschichtung eine konstante Dicke aufweist. Particularly advantageous is also provided that the adhesive coating at least partially thermally conductive particles are added. The thermally conductive particles allow an increase in the thermal conductivity of the adhesive coating. In this way, a thermal conductivity of the adhesive coating for different areas of the magnetic belt is adjustable differently. Thus, an adhesive coating with different thermal conductivities can be realized if the adhesive coating has a constant thickness.
Das Aufbringen der Klebebeschichtung umfasst vorteilhafterweise ein Extrudieren, ein Umspritzen der Magnete, ein Auftragen einer Folie oder ein sonstiges Aufbringen. Insbesondere ist in jedem Fall vorgesehen, dass die aufgebrachte Klebebeschichtung nicht flüssig ist und gleichzeitig noch nicht ausgehärtet ist. Dadurch lassen sich die einzelnen Magnete einfach und kostengünstig handhaben und ebenso einfach und kostengünstig in den Grundkörper einsetzen und in dem Grundkörper befestigen. The application of the adhesive coating advantageously comprises extrusion, encapsulation of the magnets, application of a film or other application. In particular, it is provided in any case that the applied adhesive coating is not liquid and is not yet cured at the same time. As a result, the individual magnets can be handled easily and inexpensively and can also be easily and inexpensively inserted into the base body and fastened in the base body.
Die Klebebeschichtung ist vorteilhafterweise durch eine Stützstruktur stabilisiert. Die Stützstruktur wird in die Klebebeschichtung eingebracht. Somit ergibt sich eine erhöhte Montagestabilität des Magnetgurts, was die Handhabung bei der Fertigung vereinfacht. Die Stützstruktur dient insbesondere zum Aufnehmen von Kräften, die auf den Magnetgurt wirken. Alternativ oder zusätzlich dient die Stützstruktur vorteilhafterweise zum Realisieren von unterschiedlichen Beschichtungsdicken der Klebebeschichtung, indem die Stützstrukturen einen Bereich definieren, der mit der Klebebeschichtung aufzufüllen ist. The adhesive coating is advantageously stabilized by a support structure. The support structure is introduced into the adhesive coating. This results in an increased mounting stability of the magnetic belt, which simplifies handling during production. The support structure serves in particular for absorbing forces which act on the magnetic belt. Alternatively or additionally, the support structure advantageously serves to realize different coating thicknesses of the adhesive coating, in that the support structures define a region to be filled with the adhesive coating.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Gesamtdicke der Magnetgurte durch Anpassen der Beschichtungsdicke der Klebebeschichtung auf einen vordefinierten Wert eingestellt wird. Auf diese Weise lassen sich minimale Fertigungstoleranzen erreichen. Das Anpassen der Beschichtungsdicke der Klebebeschichtung erfolgt insbesondere durch Abtragen von überflüssigem Material, sodass nach dem Abtragen eine konstante Gesamtdicke vorhanden ist. Die Beschichtungsdicke ist dann vorteilhafterweise unterschiedlich zum Ausgleichen von Fertigungstoleranzen der einzelnen Magnete. Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass die zuvor beschriebene Stützstruktur innerhalb der Klebebeschichtung vorhanden ist um sicherzustellen, dass eine minimale Beschichtungsdicke nicht unterschritten wird. In a further advantageous embodiment, it is provided that a total thickness of the magnetic straps is adjusted to a predefined value by adjusting the coating thickness of the adhesive coating. In this way, minimum manufacturing tolerances can be achieved. The adaptation of the coating thickness of the adhesive coating takes place, in particular, by removal of superfluous material, so that after removal a constant total thickness is present. The coating thickness is then advantageously different to compensate for manufacturing tolerances of the individual magnets. It is particularly advantageously provided that the support structure described above is present within the adhesive coating to ensure that a minimum coating thickness is not exceeded.
Kurze Beschreibung der Zeichnung(en) Short description of the drawing (s)
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist: Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:
Ausführungsform(en) der Erfindung Embodiment (s) of the invention
Das Aufbringen der Klebebeschichtung
Die Klebebeschichtung
Durch die Eigenschaften der Klebebeschichtung
Außerdem ermöglicht das Herstellen des Magnetgurts
Die Beschichtung der einzelnen Magnete
In
- – unterschiedliche Materialstärken und identischen Expansionsraten der
Klebebeschichtungen 3 , - – identische Materialstärken und unterschiedliche Expansionsraten der
Klebebeschichtungen 3 , oder - – zusätzliche Variationen der Wärmeleitfähigkeit der Klebebeschichtungen
3 durch Zusatz von wärmeleitenden Partikeln,
- - Different material thicknesses and identical expansion rates of the
adhesive coatings 3 . - - identical material thicknesses and different expansion rates of the
adhesive coatings 3 , or - - additional variations of the thermal conductivity of the
adhesive coatings 3 by adding heat-conducting particles,
Da die erste Seitenfläche
In einer ersten Variante wird die erste Seitenfläche
In einer Alternative ist zusätzlich eine zuvor beschriebene Stützstruktur
Schließlich ist eine dritte Alternative dargestellt, in der die Klebebeschichtung
In allen diesen drei Alternativen ist vorgesehen, dass die Klebebeschichtung
Da die dritte Seitenfläche
Das Kalibrieren oder Anpassen der Gesamtdicke
Die Klebebeschichtungen
Die
Wie aus
Wird der Rotor jedoch gemäß dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung gefertigt, so kann aufgrund des Magnetgurts
Durch den Wegfall des Mittelstegs
Schließlich ist bevorzugt vorgesehen, dass die Klebung auch nur auf ein Magnet
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 2462202 B1 [0004] EP 2462202 B1 [0004]
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| DE102023004275A1 (en) * | 2023-10-25 | 2025-04-30 | Mercedes-Benz Group AG | Laminated core for an electrical machine, in particular for an axial flux machine, and method for producing such a laminated core |
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