DE102024109395A1 - Winding support body, rotor and current-excited synchronous machine for a motor vehicle - Google Patents

Winding support body, rotor and current-excited synchronous machine for a motor vehicle

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DE102024109395A1 DE102024109395.1A DE102024109395A DE102024109395A1 DE 102024109395 A1 DE102024109395 A1 DE 102024109395A1 DE 102024109395 A DE102024109395 A DE 102024109395A DE 102024109395 A1 DE102024109395 A1 DE 102024109395A1
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/527—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to rotors only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

Bereitgestellt wird ein Wicklungsabstützkörper (1A; 1B; 1C) für einen Rotor (20A; 20B; 20C) einer stromerregten Synchronmaschine (50), wobei der Wicklungsabstützkörper (1A; 1B; 1C) einen Grundkörper (2A; 2B; 2C) umfasst. Der Grundkörper (2A; 2B; 2C) weist eine erste Außenfläche (31) zur Anlage an einer ersten Wicklung (21A; 21) des Rotors (20A; 20B; 20C) auf, wobei die erste Außenfläche (31) zumindest abschnittsweise formangepasst zu der ersten Wicklung (21A; 21) ausgebildet ist. Der Grundkörper (2A; 2B; 2C) weist eine zweite Außenfläche (41) zur Anlage an einer zweiten Wicklung (21B; 21) des Rotors (20A; 20B; 20C) auf, wobei die zweite Außenfläche (41) zumindest abschnittsweise formangepasst zu der zweiten Wicklung (21B; 21) ausgebildet ist. Der Wicklungsabstützkörper (1A; 1B; 1C) umfasst zumindest einen Metallkörper (7A; 7B), der zwischen der ersten Außenfläche (31) und der zweiten Außenfläche (41) im Grundkörper (2A; 2B; 2C) aufgenommen ist. Provided is a winding support body (1A; 1B; 1C) for a rotor (20A; 20B; 20C) of a current-excited synchronous machine (50), wherein the winding support body (1A; 1B; 1C) comprises a base body (2A; 2B; 2C). The base body (2A; 2B; 2C) has a first outer surface (31) for contact with a first winding (21A; 21) of the rotor (20A; 20B; 20C), wherein the first outer surface (31) is configured to be at least partially shaped to match the first winding (21A; 21). The base body (2A; 2B; 2C) has a second outer surface (41) for contact with a second winding (21B; 21) of the rotor (20A; 20B; 20C), wherein the second outer surface (41) is at least partially shaped to match the second winding (21B; 21). The winding support body (1A; 1B; 1C) comprises at least one metal body (7A; 7B) received in the base body (2A; 2B; 2C) between the first outer surface (31) and the second outer surface (41).

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Wicklungsabstützkörper für einen Rotor, einen Rotor für eine stromerregte Synchronmaschine, der zumindest einen des Wicklungsabstützkörpers umfasst, eine stromerregte Synchronmaschine, die den Rotor umfasst, und/oder ein Kraftfahrzeug, das die stromerregte elektrische Maschine umfasst.The present disclosure relates to a winding support body for a rotor, a rotor for a current-excited synchronous machine comprising at least one of the winding support body, a current-excited synchronous machine comprising the rotor, and/or a motor vehicle comprising the current-excited electric machine.

Elektrische Maschinen können in Kraftfahrzeugen z. B. als Traktionsmaschinen zum Einsatz kommen. Für elektrische Maschinen sind verschiedene Bauarten bekannt, z. B. Synchronmotoren. Darunter werden Einphasen- und Drehstrom-Synchronmaschinen im Motorbetrieb verstanden, bei denen jeweils ein Rotor (bzw. Läufer) im Normalbetrieb synchron von einem bewegten magnetischen Drehfeld im Stator angetrieben wird. Die durch die magnetische Wechselwirkung zwischen dem Stator und dem Rotor bereitgestellte Energie kann über die Rotation des Rotors abgegriffen und z. B. zum Antrieb des elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs oder einer anderen Maschine im Kraftfahrzeug verwendet werden.Electric machines can be used in motor vehicles, for example, as traction motors. Various types of electric machines are known, such as synchronous motors. These include single-phase and three-phase synchronous machines in motor mode, in which a rotor (or armature) is driven synchronously by a moving magnetic rotating field in the stator during normal operation. The energy provided by the magnetic interaction between the stator and the rotor can be tapped via the rotation of the rotor and used, for example, to drive the electrically powered motor vehicle or another machine in the vehicle.

Bei fremd- bzw. stromerregten Synchronmaschinen weist auch der jeweilige Rotor bestrombare Rotorwicklungen auf, wobei der Rotor z. B. in einer (Schenkel-) Polbauweise gefertigt sein kann, d. h. radial nach außen abstehende Pole aufweist, die von den Rotorwicklungen umwickelt sind.In externally excited or current-excited synchronous machines, the respective rotor also has rotor windings that can be supplied with current, whereby the rotor can, for example, be manufactured in a (salient) pole design, i.e. it has poles that project radially outwards and are wound by the rotor windings.

Bei bekannten stromerregten Synchronmaschinen werden üblicherweise Nutverschlusskeile verwendet, wobei der jeweilige Rotor zur Fixierung der Rotorwicklungen vergossen wird. Die Nutverschlusskeile haben u. a. eine Dichtfunktion, damit ein Austreten des Vergussharzes beim Vergussprozess verhindert werden kann.In conventional current-excited synchronous machines, slot-locking wedges are typically used, with the respective rotor being potted to secure the rotor windings. Among other things, the slot-locking wedges serve a sealing function to prevent the potting resin from leaking out during the potting process.

Ein Rotor für eine stromerregte Synchronmaschine stellt daher üblicherweise eine feste „Einkörper“-Verbindung dar, der im Demontage- und Recyclingprozess nur mit einem sehr hohen Energieaufwand (z. B. Pyrolyse) vom Verguss lösbar und anschließend sortenrein trennbar ist. Sowohl der Vergussprozess selbst als auch der Recyclingprozess stellen einen hohen Energie- und CO2e-Verbrauch dar. Technisch bedingt stellt der Vergussprozess eine große Herausforderung an die Abdichtung des Rotors dar. Es kommt des Öfteren zu Dichtigkeitsproblemen beim Vergussprozess, betroffene Rotoren müssen entweder aufwendig nachgearbeitet oder als Ausschuss verschrottet werden. Zusätzlich stellt die Vergussmasse, insbesondere bei hochdrehenden Maschinenkonzepten, eine nicht zu vernachlässigende Gewichtsmehrung der rotierenden Massen dar.A rotor for a current-excited synchronous machine therefore typically represents a solid "single-body" connection that can only be removed from the potting during disassembly and recycling with a very high energy expenditure (e.g., pyrolysis) and subsequently separated into separate materials. Both the potting process itself and the recycling process consume a lot of energy and generate a lot of CO2 emissions. For technical reasons, the potting process presents a significant challenge for rotor sealing. Sealing problems frequently arise during the potting process, and affected rotors must either be reworked at great expense or scrapped. Furthermore, the potting compound represents a significant increase in the weight of the rotating masses, particularly in high-speed machine designs.

DE 20 2012 000 842 U1 beschreibt einen Rotor für eine elektrische Maschine, der eine Anzahl von eine Erregerwicklung tragenden Polzähnen aufweist. Zwischen den Polzähnen sind jeweils Nuten gebildet. In den Nuten sind Nutkeile vorgesehen. In den Nuten sind ferner Separatoren angeordnet, die sich von den Nutkeilen ausgehend zwischen den Wicklungen in Richtung eines Nutbodens erstrecken. DE 20 2012 000 842 U1 describes a rotor for an electrical machine having a number of pole teeth carrying an excitation winding. Slots are formed between each of the pole teeth. Slot wedges are provided in the slots. Separators are also arranged in the slots, extending from the slot wedges between the windings toward a slot bottom.

DE 10 2020 119 679 A1 beschreibt eine elektrische Maschine, umfassend einen Rotor mit einem Rotorkörper, der mehrere, jeweils wenigstens eine aus mehreren Leiterschleifen gebildete Rotorwicklung tragende Pole aufweist. Die Pole erstrecken sich in einer radialen Richtung des Rotors und die Leiterschleifen verlaufen durch jeweils zwischen zwei benachbarten Polen ausgebildete Nuten, wobei in den Nuten jeweils zwischen den Rotorwicklungen der benachbarten Pole ein sich in radialer Richtung erstreckendes Stützelement angeordnet ist. Das Stützelement übt bei einer Rotation und/oder einer Erwärmung des Rotors einen Druck auf die Leiterschleifen aus, wobei zwischen dem Stützelement und den Rotorwicklungen jeweils ein sich in radialer Richtung zumindest abschnittsweise entlang dem Stützelement und der angrenzenden Rotorwicklung erstreckendes Druckverteilungselement angeordnet ist, welches den von dem Stützelement ausgeübten Druck auf die angrenzende Rotorwicklung verteilt. DE 10 2020 119 679 A1 describes an electrical machine comprising a rotor with a rotor body having a plurality of poles, each carrying at least one rotor winding formed from a plurality of conductor loops. The poles extend in a radial direction of the rotor, and the conductor loops run through slots formed between two adjacent poles, wherein a support element extending in the radial direction is arranged in the slots between the rotor windings of the adjacent poles. During rotation and/or heating of the rotor, the support element exerts pressure on the conductor loops, wherein a pressure distribution element is arranged between the support element and the rotor windings, which extends in the radial direction at least in sections along the support element and the adjacent rotor winding, and distributes the pressure exerted by the support element to the adjacent rotor winding.

DE 10 2021 121 626 A1 beschreibt einen Rotor für eine elektrische Maschine, mit wenigstens einem Rotorblechpaket, mit zumindest einer Spulenvorrichtung, welche in wenigstens einer Spulenaufnahmeöffnung des Rotorblechpakets angeordnet ist, und mit zumindest einer Haltevorrichtung, welche mit dem Rotorblechpaket gefügt ist und eine fliehkraftbedingte Bewegung der zumindest einen Spulenvorrichtung beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der elektrischen Maschine in Radialerstreckungsrichtung des Rotors nach außen und aus der wenigstens einen Spulenaufnahmeöffnung heraus unterbindet. DE 10 2021 121 626 A1 describes a rotor for an electrical machine, with at least one rotor laminated core, with at least one coil device which is arranged in at least one coil receiving opening of the rotor laminated core, and with at least one holding device which is joined to the rotor laminated core and prevents a centrifugal force-induced movement of the at least one coil device during intended use of the electrical machine in the radial extension direction of the rotor outwards and out of the at least one coil receiving opening.

Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, eine Vorrichtung und/oder ein Verfahren anzugeben, die jeweils geeignet sind, den Stand der Technik zu bereichern.Against the background of this prior art, the object of the present disclosure is to provide a device and/or a method which are each suitable for enriching the prior art.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die nebengeordneten Ansprüche und die Unteransprüche haben jeweils optionale Weiterbildungen der Offenbarung zum Inhalt.The problem is solved by the features of the independent claims. The subordinate claims and the dependent claims each contain optional developments of the disclosure.

Danach wird die Aufgabe durch einen Wicklungsabstützkörper für einen Rotor einer stromerregten Synchronmaschine gelöst.The task is then solved by a winding support body for a rotor of a current-excited synchronous machine.

Der Wicklungsabstützkörper umfasst einen Grundkörper.The winding support body comprises a base body.

Der Grundkörper weist eine erste Außenfläche zur Anlage an einer ersten Wicklung des Rotors auf. Die erste Außenfläche ist zumindest abschnittsweise formangepasst zu der ersten Wicklung ausgebildet.The base body has a first outer surface for contact with a first winding of the rotor. The first outer surface is configured, at least in sections, to match the shape of the first winding.

Der Grundkörper weist eine zweite Außenfläche zur Anlage an einer zweiten Wicklung des Rotors auf. Die zweite Außenfläche ist zumindest abschnittsweise formangepasst zu der zweiten Wicklung ausgebildet.The base body has a second outer surface for contact with a second winding of the rotor. The second outer surface is, at least in sections, shaped to match the second winding.

Der Wicklungsabstützkörper umfasst zumindest einen Metallkörper, der zwischen der ersten Außenfläche und der zweiten Außenfläche im Grundkörper aufgenommen ist.The winding support body comprises at least one metal body which is received in the base body between the first outer surface and the second outer surface.

Der oben beschriebene Wicklungsabstützkörper bietet eine Reihe von Vorteilen. So wird u. a. ein Konzept der Wicklungsstabilisierung bereitgestellt, das für vergussfreie Rotoren stromerregter Synchronmaschinen verwendet werden kann, wobei gleichzeitig die Montage und Demontage der Rotoren vereinfacht wird.The winding support body described above offers a number of advantages. Among other things, it provides a winding stabilization concept that can be used for cast-free rotors of current-excited synchronous machines, while simultaneously simplifying rotor assembly and disassembly.

Dabei wird durch den Wicklungsabstützkörper ein Wirkprinzip der Wicklungsabstützung nach einem Kniehebel-Prinzip umgesetzt, wobei der Wicklungsabstützkörper in einem verbauten Zustand in einem Rotor (bzw. zwischen zwei Polen des Rotors) durch die Rotation und die dadurch auftretende Fliehkraft radial nach außen gedrückt wird, was insbesondere durch das hohe Gewicht des zumindest einen Metallkörpers unterstützt wird. Diese radiale Verschiebung, z. B. um wenige 1/10 mm, führt, z. B. vergleichbar zur einer Kniehebel-Presse, zu einem großen Kraftzuwachs in eine andere Wirkrichtung. Genauer gesagt, die erste Außenfläche und die zweite Außenfläche werden (in Umfangsrichtung des Rotors) nach außen gegen die äußersten Lagen der ersten Wicklung bzw. zweiten Wicklung gedrückt und üben somit eine größere Kraft auf die Wicklungen aus. Dadurch werden die die Wicklungen stärker gegeneinandergedrückt und noch stärker als im Stillstand des Rotors in ihren Positionen und Lagen fixiert.The winding support body implements a toggle-joint operating principle, whereby the winding support body, when installed in a rotor (or between two poles of the rotor), is pressed radially outwards by the rotation and the resulting centrifugal force, which is particularly supported by the high weight of the at least one metal body. This radial displacement, e.g. by a few 1/10 of a mm, leads to a large increase in force in a different direction of action, comparable to a toggle-joint press, for example. More precisely, the first outer surface and the second outer surface are pressed outwards (in the circumferential direction of the rotor) against the outermost layers of the first winding and second winding, respectively, and thus exert a greater force on the windings. As a result, the windings are pressed more strongly against one another and are fixed in their positions and orientations even more firmly than when the rotor is stationary.

Die vergussfreie Ausgestaltung eines Rotors durch die Verwendung des Wicklungsabstützkörper (bzw. mehrerer Wicklungsabstützkörper) wirkt sich ferner auf vorteilhafte Weise positiv auf das Gewicht, die CO2e-Bilanz und die sortenreine Trennung im Demontage- und Recyclingprozess des Rotors aus. Im Vergleich zum vergossenen Rotor können zudem Bauteile entfallen bzw. designtechnisch derart abgeändert bzw. vereinfacht werden (z. B. Stützscheiben), sodass zusätzlich Gewicht rotierender Massen des Rotors eingespart werden kann.The potting-free design of a rotor through the use of a winding support body (or multiple winding support bodies) also has a positive impact on the weight, the CO2 e-balance, and the separation of materials during the disassembly and recycling process of the rotor. Compared to a potted rotor, components can also be eliminated or their design can be modified or simplified (e.g., support disks), thus further reducing the weight of the rotor's rotating masses.

Zusätzlich lassen sich fertigungsbedingte (Abweichungen der tatsächlichen Geometrie vom theoretischen Nennmaß) und prozessbedingte (z. B. Stapelversatz des Rotorblechpakets) Toleranzen der beiden Fügepartner, d. h. des Rotorblechpakets und des Wicklungsabstützkörpers, ausgleichen, sodass z. B. das Fügen des Wicklungsabstützkörpers im Vergleich zu einem bekannte Nutverschlusskeil auf vorteilhafte Weise erleichtert wird.In addition, production-related (deviations of the actual geometry from the theoretical nominal dimension) and process-related (e.g. stack misalignment of the rotor core) tolerances of the two joining partners, i.e. the rotor core and the winding support body, can be compensated, so that, for example, the joining of the winding support body is advantageously facilitated compared to a conventional slot closure wedge.

Nachfolgend werden mögliche Weiterbildungen des oben beschriebenen Wicklungsabstützkörpers im Detail erläutert.Possible further developments of the winding support body described above are explained in detail below.

Der Wicklungsabstützkörper kann ausgestaltet sein, um in einem Betriebszustand des Rotors (sofern der Wicklungsabstützkörper im Rotor verbaut ist bzw. Teil des Rotors ist) die erste Außenfläche und die zweite Außenfläche nach außen zu drücken (d. h. die erste Außenfläche gegen die erste Wicklung und die zweite Außenfläche gegen die zweite Wicklung zu drücken). Anders ausgedrückt, der Wicklungsabstützkörper kann ausgestaltet sein, um Kräfte, die von der ersten Außenfläche auf die erste Wicklung und von der zweiten Außenfläche auf die zweite Wicklung wirken, in einem Betriebszustand des Rotors zu erhöhen.The winding support body can be configured to press the first outer surface and the second outer surface outward (i.e., to press the first outer surface against the first winding and the second outer surface against the second winding) in an operating state of the rotor (provided the winding support body is installed in the rotor or is part of the rotor). In other words, the winding support body can be configured to increase forces acting from the first outer surface on the first winding and from the second outer surface on the second winding in an operating state of the rotor.

Der Wicklungsabstützkörper kann achsensymmetrisch, z. B. bezüglich einer Höhenachse des Wicklungsabstützkörpers, ausgestaltet sein. Anders ausgedrückt, der Wicklungsabstützkörper kann einen achsensymmetrischen Querschnitt aufweisen.The winding support body can be designed to be axially symmetrical, e.g., with respect to a vertical axis of the winding support body. In other words, the winding support body can have an axially symmetrical cross-section.

Der Grundkörper kann aus einem Kunststoff bestehen. Der zumindest eine Metallkern kann z. B. zumindest ein Eisenkern sein bzw. aus Eisen bestehen.The base body can be made of a plastic. The at least one metal core can, for example, be at least one iron core or be made of iron.

Der Grundkörper kann skelettartig, rahmenartig und/oder wabenartig ausgestaltet sein. Dadurch kann der Materialverbrauch, z. B. an Kunststoff, reduziert werden, was sich in vorteilhafter Weise in einer Gewichtsreduzierung und einer verbesserten CO2e-Bilanz des Wicklungsabstützkörpers widerspiegelt.The base body can be designed as a skeleton, frame, and/or honeycomb structure. This allows for reduced material consumption, e.g., plastic, which is advantageously reflected in a weight reduction and an improved CO2e footprint of the winding support body.

Der Grundkörper kann eine erste Strebe, an der die erste Außenfläche ausgebildet ist, aufweisen. Der Grundkörper kann eine zweite Strebe, an der die zweite Außenfläche ausgebildet ist, aufweisen. Der Grundkörper kann eine oder mehrere Zwischenstreben, die die erste Strebe und die zweite Strebe miteinander verbinden, aufweisen.The base body may have a first strut on which the first outer surface is formed. The base body may have a second strut on which the second outer surface is formed. The base body may have one or more intermediate struts that connect the first strut and the second strut to one another.

Die erste Außenfläche kann mehrere abgerundete Vertiefungen zur formangepassten Anlage einzelner Windungsabschnitte der ersten Wicklung aufweisen. Die zweite Außenfläche kann mehrere abgerundete Vertiefungen zur formangepassten Anlage einzelner Windungsabschnitte der zweiten Wicklung aufweisen. Die mehreren abgerundeten Vertiefungen können z. B. Gegenkonturen zu einer äußersten Lage der ersten Wicklung bzw. der zweiten Wicklung bilden. Durch die Gegenkonturen können auf vorteilhafte Weise z. B. leicht verrutschte Windungen wieder in die richtige, angedachte Lage geschoben werden, um einen möglichst stabilen Wicklungskörper zu erhalten.The first outer surface can have several rounded recesses for a form-adapted installation individual winding sections of the first winding. The second outer surface can have a plurality of rounded recesses for the conformal contact of individual winding sections of the second winding. The plurality of rounded recesses can, for example, form counter-contours to an outermost layer of the first winding or the second winding. The counter-contours can advantageously be used, for example, to push slightly displaced windings back into the correct, intended position in order to obtain the most stable winding body possible.

Der Grundkörper kann eine Quersteganordnung, die an einem Endabschnitt des Grundkörpers ausgebildet ist, aufweisen. Die Quersteganordnung kann einen ersten Quersteg mit einem ersten freien Ende zur Anlage an einem ersten Pol des Rotors aufweisen. Die Quersteganordnung kann einen zweiten Quersteg mit einem zweiten freien Ende zur Anlage an einem zweiten Pol des Rotors aufweisen.The base body may have a crossbar arrangement formed at an end portion of the base body. The crossbar arrangement may have a first crossbar with a first free end for engaging a first pole of the rotor. The crossbar arrangement may have a second crossbar with a second free end for engaging a second pole of the rotor.

Die Quersteganordnung kann einen Verbindungssteg, der den ersten Quersteg und den zweiten Quersteg mit einem restlichen Teil des Grundkörpers verbindet, aufweisen. Der Verbindungssteg, der erste Quersteg und der zweite Quersteg können in einem Verbindungsbereich miteinander verbunden sein. In dem Verbindungsbereich können der Verbindungssteg, der erste Quersteg und der zweite Quersteg jeweils eine Querschnittverjüngung aufweisen.The cross-web arrangement can have a connecting web that connects the first cross-web and the second cross-web to a remaining part of the base body. The connecting web, the first cross-web, and the second cross-web can be connected to one another in a connecting region. In the connecting region, the connecting web, the first cross-web, and the second cross-web can each have a cross-sectional taper.

Der Grundkörper kann zumindest eine (z. B. rahmenförmige) Aufnahme für den zumindest einen Metallkörper aufweisen. Die zumindest Aufnahme kann z. B. zwischen zwei oder mehr der mehreren Zwischenstreben ausgebildet sein.The base body can have at least one (e.g., frame-shaped) receptacle for the at least one metal body. The at least one receptacle can be formed, for example, between two or more of the plurality of intermediate struts.

Das oben Beschriebene lässt sich mit anderen Worten und auf eine mögliche konkretere Ausgestaltung der Offenbarung wie nachfolgend beschrieben zusammenfassen, wobei die nachfolgende Beschreibung als für die Offenbarung nicht einschränkend auszulegen ist.The above description can be summarized in other words and in a possible more concrete embodiment of the disclosure as described below, whereby the following description is not to be interpreted as limiting the disclosure.

Das Wirkprinzip der Wicklungs-Abstützung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann z. B. anhand der zwei Betriebszustände „Stillstand“ und „Drehzahl“ erklärt werden.The operating principle of the winding support according to the present disclosure can be explained, for example, using the two operating states “standstill” and “speed”.

Im Stillstand können die Außenkonturen des Wicklungsabstützkörpers mit einer geringen Kraft auf den äußersten Lagen der Wicklung aufliegen und diese in einem ausreichenden Maße fixieren. Unter Fliehkraft kann der gesamte WicklungsAbstützkörper überwiegend aufgrund des hohen Gewichts des innenliegenden Metallkerns radial nach außen gedrückt und um z. B. einige wenige 1/10 mm verschoben werden.At standstill, the outer contours of the winding support body can rest on the outermost layers of the winding with a slight force, securing them sufficiently. Under centrifugal force, the entire winding support body can be pushed radially outward, primarily due to the heavy weight of the internal metal core, and shifted by, for example, a few tenths of a millimeter.

Die Bewegung kann z. B. mit der eines Knackfrosches und das Wirkprinzip mit dem einer Kniehebel-Presse vergleichbar sein: Eine sehr geringe relative Bewegung in eine Richtung (hier: Verschiebung des gesamten Wicklungsabstützkörpers radial nach außen) kann zu einem enormen Kraftzuwachs in eine andere Wirkrichtung führen (hier: die Außenkonturen des Wicklungsabstützkörpers drücken in Umfangsrichtung gegen die äußersten Lagen der Wicklung und üben nun eine größere Kraft auf die Wicklungen aus, d. h. die Wicklungen werden stärker gegeneinandergedrückt und noch stärker als im Stillstand in ihren Positionen und Lagen fixiert).The movement can be comparable to that of a clicker, for example, and the operating principle to that of a toggle press: A very small relative movement in one direction (here: displacement of the entire winding support body radially outwards) can lead to an enormous increase in force in another direction of action (here: the outer contours of the winding support body press circumferentially against the outermost layers of the winding and now exert a greater force on the windings, i.e. the windings are pressed more strongly against each other and fixed in their positions and layers even more firmly than when stationary).

Zusätzlich können fertigungsbedingte (Abweichungen der tatsächlichen Geometrie vom theoretischen Nennmaß) und prozessbedingte (z. B. Stapelversatz des Rotorblechpakets) Toleranzen der beiden Fügepartner, nämlich des Rotorblechpakets und des Wicklungsabstützkörpers, ausgeglichen werden, sodass u. a. das Fügen des Wicklungsabstützkörpers im Vergleich zu einem Nutverschlusskeil erleichtert wird.In addition, production-related (deviations of the actual geometry from the theoretical nominal dimension) and process-related (e.g. stack misalignment of the rotor core) tolerances of the two joining partners, namely the rotor core and the winding support body, can be compensated, so that, among other things, the joining of the winding support body is made easier compared to a slot closure wedge.

Die generelle Form des Wicklungsabstützkörpers als auch die Form und die Position des innenliegenden Metallkerns können je nach Anforderung und Auslegung variieren. So kann der Wicklungsabstützkörper z. B. eine wabenartige Struktur aufweisen oder ohne Querstreben ausgestaltet sein.The general shape of the winding support body, as well as the shape and position of the internal metal core, can vary depending on requirements and design. For example, the winding support body can have a honeycomb structure or be designed without cross braces.

Ferner kann mit dieser Struktur der Materialverbrauch an Kunststoff reduziert werden, was sich in einer verbesserten CO2e-Bilanz dieses Bauteils widerspiegeln kann. Zusätzlich kann mit dem hier dargestellten Konzept der Wicklungs-Abstützung ein Rotor für eine stromerregte Synchronmaschine vergussfrei gestaltet werden, was sich positiv auf dessen Gewicht, dessen CO2e-Bilanz und dessen sortenreine Trennung im Demontage- und Recyclingprozess widerspiegeln kann. Im Vergleich zu einem bekannten vergossenen Rotor können Bauteile entfallen bzw. designtechnisch derart abgeändert oder vereinfacht werden (z. B. Stützscheiben), sodass Gewicht bei rotierenden Massen eingespart werden kann.Furthermore, this structure can reduce plastic material consumption, which can be reflected in an improved CO2e footprint for this component. In addition, the winding support concept presented here allows a rotor for a current-excited synchronous machine to be designed without encapsulation, which can have a positive impact on its weight, its CO2e footprint, and its separation during disassembly and recycling. Compared to a conventional encapsulated rotor, components can be eliminated or their design can be modified or simplified (e.g., support disks), thus saving weight on rotating masses.

Ferner wird ein Rotor für eine stromerregte Synchronmaschine bereitgestellt.Furthermore, a rotor for a current-excited synchronous machine is provided.

Der Rotor umfasst ein Rotorjoch und mehrere Pole, die in Umfangsrichtung am Rotorjoch ausgebildet sind.The rotor comprises a rotor yoke and a plurality of poles formed circumferentially on the rotor yoke.

Der Rotor umfasst mehrere Wicklungen, die um jeweils einen der mehreren Pole angeordnet, z. B. umwickelt, sind.The rotor comprises several windings, each of which is arranged, e.g. wound, around one of the several poles.

Der Rotor umfasst zumindest einen des oben beschriebenen Wicklungsabstützkörpers, der zur Abstützung von (jeweils) zwei der mehreren Wicklungen zwischen (jeweils) zwei der mehreren Pole angeordnet ist.The rotor comprises at least one of the winding support bodies described above, which is arranged between two of the plurality of poles to support two of the plurality of windings.

Der Rotor kann vergussfrei ausgestaltet sein.The rotor can be designed without casting.

Die mehreren Pole können Vertiefungen (bzw. Polvertiefungen) aufweisen, in denen jeweils das erste freie Ende oder das zweite freie Ende des zumindest einen Wicklungsabstützkörpers aufgenommen ist. Die Vertiefungen (bzw. Polvertiefungen) können jeweils zumindest abschnittsweise formangepasst zum ersten freien Ende und/oder zum zweiten freien Ende ausgebildet sein.The plurality of poles can have recesses (or pole recesses) in which the first free end or the second free end of the at least one winding support body is received. The recesses (or pole recesses) can each be configured, at least in sections, to match the shape of the first free end and/or the second free end.

Die Vertiefungen (bzw. Polvertiefungen) können an Endbereichen von Polschuhen der Pole ausgestaltet sein, wobei die Endbereiche der Polschuhe dem zumindest einen Wicklungsabstützkörper (bzw. einem des zumindest einen Wicklungsabstützkörpers) zugewandt sein können.The recesses (or pole recesses) can be formed at end regions of pole shoes of the poles, wherein the end regions of the pole shoes can face the at least one winding support body (or one of the at least one winding support body).

Der zumindest eine Wicklungsabstützkörper kann derart zwischen (jeweils) zwei der mehreren Pole angeordnet sein, dass eine Symmetrieachse und/oder Höhenachse des zumindest einen Wicklungsabstützkörpers in radialer Richtung des Rotors verläuft.The at least one winding support body can be arranged between (respectively) two of the plurality of poles in such a way that an axis of symmetry and/or height axis of the at least one winding support body runs in the radial direction of the rotor.

Der Endabschnitt des Grundkörpers (des zumindest einen Wicklungsabstützkörpern) kann einem in radialer Richtung des Rotors äußeren Endabschnitt des Grundkörpers entsprechen und/oder in radialer Richtung des Rotors außen angeordnet sein.The end section of the base body (of the at least one winding support body) can correspond to an outer end section of the base body in the radial direction of the rotor and/or can be arranged on the outside in the radial direction of the rotor.

Das oben mit Bezug zum Wicklungsabstützkörper Beschriebene gilt analog auch für den Rotor und umgekehrt.What was described above with reference to the winding support body also applies analogously to the rotor and vice versa.

Ferner wird eine stromerregte Synchronmaschine (kurz: SSM) für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, die den oben beschriebenen Rotor umfasst.Furthermore, a current-excited synchronous machine (SSM for short) for a motor vehicle is provided, which comprises the rotor described above.

Die stromerregte Synchronmaschine kann einen Stator umfassen, der den Rotor zumindest umfangsseitig bzw. in Umfangsrichtung umgibt. Der Stator kann Wicklungen (bzw. Spulen) aufweisen, die zum Antreiben des Rotors mit einem Wechselstrom und/oder Drehstrom beaufschlagbar sind.The current-excited synchronous machine may comprise a stator that surrounds the rotor at least circumferentially or in the circumferential direction. The stator may have windings (or coils) that can be supplied with alternating current and/or three-phase current to drive the rotor.

Das oben mit Bezug zum Wicklungsabstützkörper, zum Rotor Beschriebene gilt analog auch für die stromerregte Synchronmaschine und umgekehrt.What has been described above with reference to the winding support body and the rotor also applies analogously to the current-excited synchronous machine and vice versa.

Ferner wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, das die oben beschriebene stromerregte Synchronmaschine und/oder den oben beschriebenen Rotor umfasst.Furthermore, a motor vehicle is provided which comprises the above-described current-excited synchronous machine and/or the above-described rotor.

Das Kraftfahrzeug kann ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug bzw. Elektrofahrzeug sein. Die stromerregte Synchronmaschine kann als Traktionsmotor bzw. Traktionsmaschine des Kraftfahrzeugs ausgeführt sein.The motor vehicle can be an electrically powered motor vehicle or an electric vehicle. The current-excited synchronous machine can be designed as a traction motor or traction machine of the motor vehicle.

Das Kraftfahrzeug kann eine elektrische Quelle, z. B. eine Traktionsbatterie, zum Beaufschlagen des Stators (bzw. der Wicklungen des Stators) mit elektrischer Energie, z. B. über zumindest einen Umrichter mit einem Wechselstrom, umfassen.The motor vehicle may comprise an electrical source, e.g., a traction battery, for supplying the stator (or the windings of the stator) with electrical energy, e.g., via at least one inverter with an alternating current.

Die elektrische Quelle kann zum Beaufschlagen des Rotors (bzw. der Wicklungen des Rotors) mit elektrischer Energie, z. B. mit einem Gleichstrom, ausgestaltet sein.The electrical source can be designed to supply the rotor (or the windings of the rotor) with electrical energy, e.g. with a direct current.

Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, insbesondere ein Automobil, oder ein Nutzfahrzeug, wie z. B. einen Lastkraftwagen, handeln.The motor vehicle may be a passenger car, in particular an automobile, or a commercial vehicle, such as a truck.

Das oben mit Bezug zum Wicklungsabstützkörper, zum Rotor und zur stromerregten Synchronmaschine Beschriebene gilt analog auch für das Kraftfahrzeug und umgekehrt.What has been described above with reference to the winding support body, the rotor and the current-excited synchronous machine also applies analogously to the motor vehicle and vice versa.

Nachfolgend werden optionale Ausführungsformen mit Bezug zu 1 bis 16 beschrieben.

  • 1 zeigt schematisch einen offenbarungsgemäßen Wicklungsabstützkörper gemäß einer ersten Ausführungsform,
  • 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer Querschnittansicht eines offenbarungsgemäßen Rotors mit dem Wicklungsabstützkörper aus 1,
  • 3 zeigt schematisch eine gesamte Querschnittansicht des Rotors aus 2,
  • 4 zeigt schematisch den offenbarungsgemäßen Wicklungsabstützkörper gemäß einer zweiten Ausführungsform,
  • 5 zeigt schematisch eine Quersteganordnung des Wicklungsabstützkörpers aus 4,
  • 6 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer Querschnittansicht des offenbarungsgemäßen Rotors mit dem Wicklungsabstützkörper aus 4,
  • 7 zeigt schematisch einen vergrößerten Ausschnitt des Rotors aus 6,
  • 8 zeigt schematisch eine gesamte Querschnittansicht des Rotors aus 6,
  • 9 zeigt schematisch den offenbarungsgemäßen Wicklungsabstützkörper gemäß einer dritten Ausführungsform,
  • 10 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer Querschnittansicht des offenbarungsgemäßen Rotors mit dem Wicklungsabstützkörper aus 9,
  • 11 zeigt schematisch eine gesamte Querschnittansicht des Rotors aus 10,
  • 12 zeigt schematisch Ausschnitte von Querschnittansichten des Rotors mit dem Wicklungsabstützkörper aus 1 im Stillstand und unter Fliehkraft,
  • 13 zeigt schematisch Ausschnitte von Querschnittansichten des Rotors mit dem Wicklungsabstützkörper aus 4 im Stillstand und unter Fliehkraft,
  • 14 zeigt schematisch Ausschnitte von Querschnittansichten des Rotors mit dem Wicklungsabstützkörper aus 9 im Stillstand und unter Fliehkraft,
  • 15 zeigt schematisch eine Schrägansicht des offenbarungsgemäßen Rotors mit mehreren Wicklungsabstützkörpern aus 9, und
  • 16 zeigt schematisch ein offenbarungsgemäßes Kraftfahrzeug, das eine offenbarungsgemäße stromerregte Synchronmaschine umfasst.
Below are optional embodiments with reference to 1 to 16 described.
  • 1 shows schematically a winding support body according to the disclosure according to a first embodiment,
  • 2 shows schematically a section of a cross-sectional view of a rotor according to the disclosure with the winding support body from 1 ,
  • 3 shows schematically a complete cross-sectional view of the rotor from 2 ,
  • 4 shows schematically the winding support body according to the disclosure according to a second embodiment,
  • 5 shows schematically a crossbar arrangement of the winding support body from 4 ,
  • 6 shows schematically a section of a cross-sectional view of the rotor according to the disclosure with the winding support body from 4 ,
  • 7 shows schematically an enlarged section of the rotor from 6 ,
  • 8 shows schematically a complete cross-sectional view of the rotor from 6 ,
  • 9 shows schematically the winding support body according to the disclosure according to a third embodiment,
  • 10 shows schematically a section of a cross-sectional view of the rotor according to the disclosure with the winding support body from 9 ,
  • 11 shows schematically a complete cross-sectional view of the rotor from 10 ,
  • 12 shows schematic sections of cross-sectional views of the rotor with the winding support body from 1 at standstill and under centrifugal force,
  • 13 shows schematic sections of cross-sectional views of the rotor with the winding support body from 4 at standstill and under centrifugal force,
  • 14 shows schematic sections of cross-sectional views of the rotor with the winding support body from 9 at standstill and under centrifugal force,
  • 15 shows schematically an oblique view of the rotor according to the disclosure with several winding support bodies made of 9 , and
  • 16 shows schematically a motor vehicle according to the disclosure, which comprises a current-excited synchronous machine according to the disclosure.

1 zeigt lediglich schematisch den Wicklungsabstützkörper 1A gemäß einer ersten Ausführungsform. Der Wicklungsabstützkörper 1A kann z. B. achsensymmetrisch bezüglich einer Höhenachse des Wicklungsabstützkörpers 1A ausgestaltet sein und somit einen achsensymmetrischen Querschnitt aufweisen. 1 shows only schematically the winding support body 1A according to a first embodiment. The winding support body 1A can, for example, be designed axially symmetrically with respect to a vertical axis of the winding support body 1A and thus have an axially symmetric cross-section.

Der Wicklungsabstützkörper 1A umfasst einen Grundkörper 2A, der eine erste Außenfläche 31 und eine zweite Außenfläche 41 aufweist.The winding support body 1A comprises a base body 2A which has a first outer surface 31 and a second outer surface 41.

Die erste Außenfläche 31 dient zur Anlage an einer ersten Wicklung 21A des Rotors 20A, wobei die erste Außenfläche 31 zumindest abschnittsweise formangepasst zu der ersten Wicklung 21A ausgebildet ist.The first outer surface 31 serves to bear against a first winding 21A of the rotor 20A, wherein the first outer surface 31 is at least partially shaped to match the first winding 21A.

Die zweite Außenfläche 41 dient zur Anlage an einer zweiten Wicklung 21 B des Rotors 20A, wobei die zweite Außenfläche 41 zumindest abschnittsweise formangepasst zu der zweiten Wicklung 21B ausgebildet ist.The second outer surface 41 serves to engage a second winding 21B of the rotor 20A, wherein the second outer surface 41 is at least partially shaped to match the second winding 21B.

Der Wicklungsabstützkörper 1A umfasst zumindest einen Metallkörper 7A, z. B. zwei Metallkörper 7A, der bzw. die zwischen der ersten Außenfläche 31 und der zweiten Außenfläche 41 im Grundkörper 2A aufgenommen ist bzw. sind. Die Metallkörper 7A können z. B. runde Querschnitte aufweisen.The winding support body 1A comprises at least one metal body 7A, e.g., two metal bodies 7A, which is/are received in the base body 2A between the first outer surface 31 and the second outer surface 41. The metal bodies 7A can, for example, have round cross-sections.

Der Grundkörper 2A ist skelettartig ausgebildet und weist eine erste Strebe 3, eine zweite Strebe 4 und mehrere Zwischenstreben 5A, 5B auf. Die erste Außenfläche 31 ist an der ersten Strebe 3 ausgebildet und die zweite Außenfläche 41 ist an der zweiten Strebe 4 ausgebildet. Die Zwischenstreben 5A, 5B verbinden die erste Strebe 3 und die zweite Strebe 4 miteinander. Grundsätzlich kann der Grundkörper 2A z. B. skelettartig, rahmenartig und/oder wabenartig ausgestaltet sein.The base body 2A is skeletal in design and comprises a first strut 3, a second strut 4, and several intermediate struts 5A, 5B. The first outer surface 31 is formed on the first strut 3, and the second outer surface 41 is formed on the second strut 4. The intermediate struts 5A, 5B connect the first strut 3 and the second strut 4. In principle, the base body 2A can be skeletal, frame-like, and/or honeycomb-like, for example.

Die Metallkörper 7A sind zwischen bzw. innerhalb der Zwischenstreben 5A, 5B angeordnet. Dazu kann der Grundkörper 2A rahmenförmige Aufnahmen für die Metallkörper 7A aufweisen, die z. B. jeweils über die Zwischenstrebe 5A mit der ersten Strebe 3 und über die Zwischenstrebe 5B mit der zweiten Strebe 4 verbunden sind.The metal bodies 7A are arranged between or within the intermediate struts 5A, 5B. For this purpose, the base body 2A can have frame-shaped receptacles for the metal bodies 7A, which are connected, for example, to the first strut 3 via the intermediate strut 5A and to the second strut 4 via the intermediate strut 5B.

Die erste Außenfläche 31 weist mehrere abgerundete Vertiefungen zur formangepassten Anlage einzelner Windungsabschnitte der ersten Wicklung 21A auf und die zweite Außenfläche 41 weist mehrere abgerundete Vertiefungen zur formangepassten Anlage einzelner Windungsabschnitte der zweiten Wicklung 21B auf.The first outer surface 31 has a plurality of rounded recesses for the conformal engagement of individual winding sections of the first winding 21A, and the second outer surface 41 has a plurality of rounded recesses for the conformal engagement of individual winding sections of the second winding 21B.

2 zeigt den Wicklungsabstützkörper 1A in einem verbauten Zustand im Rotor 20A. Der Rotor 20A umfasst ein Rotorblechpaket mit einem Rotorjoch 26 und mehreren Polen, die in Umfangsrichtung am Rotorjoch 26 ausgebildet sind, wobei die mehreren Pole den ersten Pol 22A und den zweiten Pol 22B aufweisen. 2 shows the winding support body 1A in an installed state in the rotor 20A. The rotor 20A comprises a rotor core with a rotor yoke 26 and a plurality of poles formed in the circumferential direction on the rotor yoke 26, wherein the plurality of poles have the first pole 22A and the second pole 22B.

Der erste Pol 22A weist einen ersten Polkern 23A und einen ersten Polschuh 24A auf, wobei eine erste Wicklung 21A um den ersten Polkern 23A gewickelt ist. Der zweite Pol 22B weist einen zweiten Polkern 23B und einen zweiten Polschuh 24B auf, wobei eine zweite Wicklung 21B um den zweiten Polkern 23B gewickelt ist.The first pole 22A has a first pole core 23A and a first pole shoe 24A, with a first winding 21A wound around the first pole core 23A. The second pole 22B has a second pole core 23B and a second pole shoe 24B, with a second winding 21B wound around the second pole core 23B.

Der Wicklungsabstützkörper 1A ist zwischen dem ersten Pol 22A und dem zweiten Pol 22B bzw. innerhalb einer Polnut, die zwischen dem ersten Pol 22A und dem zweiten Pol 22B gebildet ist, angeordnet.The winding support body 1A is arranged between the first pole 22A and the second pole 22B or within a pole groove formed between the first pole 22A and the second pole 22B.

Die erste Wicklung 21A liegt an der ersten Außenfläche 31 an und wird so durch den Wicklungsabstützkörper 1A abgestützt. Dabei liegt eine äußerste Lage der ersten Wicklung 21A an der ersten Außenfläche 31 an, wobei einzelne Windungsabschnitte bzw. Drahtabschnitte dieser äußersten Lage in den abgerundeten Vertiefungen der ersten Außenfläche 31 aufgenommen sind.The first winding 21A rests against the first outer surface 31 and is thus supported by the winding support body 1A. An outermost layer of the first winding 21A rests against the first outer surface 31, with individual winding sections or wire sections of this outermost layer being received in the rounded recesses of the first outer surface 31.

Analog liegt die zweite Wicklung 21B an der zweiten Außenfläche 41 an und wird so ebenfalls durch den Wicklungsabstützkörper 1A abgestützt. Dabei liegt eine äußerste Lage der zweiten Wicklung 21B an der zweiten Außenfläche 41 an, wobei einzelne Windungsabschnitte bzw. Drahtabschnitte dieser äußersten Lage in den abgerundeten Vertiefungen der zweiten Außenfläche 41 aufgenommen sind.Analogously, the second winding 21B is applied to the second outer surface 41 and is thus also supported by the winding support body 1A. An outermost layer of the second winding 21B rests against the second outer surface 41, with individual winding sections or wire sections of this outermost layer being received in the rounded recesses of the second outer surface 41.

In 3 ist der gesamte Rotor 20A in einem Querschnitt gezeigt. So umfasst der Rotor 20A mehrere der Wicklungsabstützkörper 1A, die jeweils zur Abstützung von zwei benachbarten Wicklungen 21 zwischen zwei der mehreren Pole 22 angeordnet sind. Die zuvor beschriebenen und in 2 dargestellten Pole 22A, 22B stellen dabei zwei von mehreren Pole 22 dar, die in Umfangsrichtung am Rotorjoch 26 ausgebildet sind und jeweils einen Polkern 23 und einen Polschuh 24 aufweisen. Die mehreren Wicklung 21 sind jeweils um einen der Polkerne 23 gewickelt. Wie gezeigt kann in jeder Polnut des Rotors 20A, d. h. zwischen allen Polen 22, jeweils einer der Wicklungsabstützkörper 1A angeordnet sein, um somit alle Wicklungen 21 des Rotors 20A abstützen zu können.In 3 The entire rotor 20A is shown in a cross-section. The rotor 20A comprises several of the winding support bodies 1A, each of which is arranged to support two adjacent windings 21 between two of the several poles 22. The previously described and in 2 The poles 22A, 22B shown represent two of a plurality of poles 22 formed in the circumferential direction on the rotor yoke 26 and each having a pole core 23 and a pole shoe 24. The plurality of windings 21 are each wound around one of the pole cores 23. As shown, one of the winding support bodies 1A can be arranged in each pole slot of the rotor 20A, ie, between all poles 22, in order to thus be able to support all windings 21 of the rotor 20A.

4 zeigt lediglich schematisch den Wicklungsabstützkörper 1B gemäß einer zweiten Ausführungsform. 4 shows only schematically the winding support body 1B according to a second embodiment.

Der Wicklungsabstützkörper 1B unterscheidet sich von dem Wicklungsabstützkörper 1A gemäß der ersten Ausführungsform aus den 1 bis 3 dadurch, dass der Grundkörper 2B des Wicklungsabstützkörper 1B zusätzlich eine Querstrebe 6A und eine Quersteganordnung 8 aufweist, die an einem Endabschnitt des Grundkörpers 2B ausgebildet sind.The winding support body 1B differs from the winding support body 1A according to the first embodiment of the 1 to 3 in that the base body 2B of the winding support body 1B additionally has a cross strut 6A and a cross web arrangement 8, which are formed on an end section of the base body 2B.

Die Quersteganordnung 8 ist in 5 vergrößert dargestellt. Die Quersteganordnung 8 weist einen ersten Quersteg 9 und einen zweiten Quersteg 10 auf. Der erste Quersteg 9 hat ein erstes freies Ende 91 zur Anlage am ersten Pol 22A des Rotors 20B und der zweite Quersteg 10 hat ein zweites freies Ende 101 zur Anlage am zweiten Pol 22B des Rotors 20B.The crossbar arrangement 8 is in 5 Shown enlarged. The crossbar arrangement 8 has a first crossbar 9 and a second crossbar 10. The first crossbar 9 has a first free end 91 for engagement with the first pole 22A of the rotor 20B, and the second crossbar 10 has a second free end 101 for engagement with the second pole 22B of the rotor 20B.

Der Quersteganordnung 8 weist ferner einen Verbindungssteg 11 auf, der den ersten Quersteg 9 und den zweiten Quersteg 10 mit einem restlichen Teil des Grundkörpers 2C verbindet. Der Verbindungssteg 11, der erste Quersteg 9 und der zweite Quersteg 10 sind in einem Verbindungsbereich 12 miteinander verbunden, in dem der Verbindungssteg 11, der erste Quersteg 9 und der zweite Quersteg 10 jeweils eine Querschnittverjüngung 111, 92, 102 aufweisen.The crossbar arrangement 8 further comprises a connecting web 11, which connects the first crossbar 9 and the second crossbar 10 to a remaining part of the base body 2C. The connecting web 11, the first crossbar 9, and the second crossbar 10 are connected to one another in a connecting region 12, in which the connecting web 11, the first crossbar 9, and the second crossbar 10 each have a cross-sectional taper 111, 92, 102.

6 zeigt den Wicklungsabstützkörper 1B in einem verbauten Zustand im Rotor 20B, das sich im Vergleich zum Wicklungsabstützkörper 1A im verbauten Zustand, wie in 2 gezeigt, im Wesentlichen durch die Quersteganordnung 8 unterscheidet, wobei das erste freie Ende 91 des ersten Querstegs 9 und das zweite freie Ende 101 des zweiten Querstegs 10 in Vertiefungen 25A, 25B der beiden Pole 22A, 22B aufgenommen sind. 6 shows the winding support body 1B in an installed state in the rotor 20B, which, in comparison to the winding support body 1A in the installed state, as in 2 shown, differs essentially by the crossbar arrangement 8, wherein the first free end 91 of the first crossbar 9 and the second free end 101 of the second crossbar 10 are received in recesses 25A, 25B of the two poles 22A, 22B.

7 zeigt diese Vertiefungen 25A, 25B, wobei die Quersteganordnung 8 zur verbesserten Darstellung nicht gezeigt ist. So ist die erste Vertiefung 25A am ersten Polschuh 24A des ersten Pols 22A ausgebildet, nämlich an einem Endbereich des ersten Polschuhs 24A, welcher dem Wicklungsabstützkörper 1B bzw. der Polnut zwischen dem ersten Pol 22A und dem zweiten Pol 22B zugewandt ist. Analog ist die zweite Vertiefung 25B am zweiten Polschuh 24B des zweiten Pols 22B ausgebildet, nämlich an einem Endbereich des zweiten Polschuhs 24B, welcher dem Wicklungsabstützkörper 1B bzw. der Polnut zugewandt ist. 7 shows these recesses 25A, 25B, wherein the crosspiece arrangement 8 is not shown for clarity. Thus, the first recess 25A is formed on the first pole shoe 24A of the first pole 22A, namely at an end region of the first pole shoe 24A, which faces the winding support body 1B or the pole slot between the first pole 22A and the second pole 22B. Similarly, the second recess 25B is formed on the second pole shoe 24B of the second pole 22B, namely at an end region of the second pole shoe 24B, which faces the winding support body 1B or the pole slot.

In 8 ist der gesamte Rotor 20B in einem Querschnitt gezeigt, wobei der Rotor 20B mehrere der Wicklungsabstützkörper 1B umfasst, die jeweils zur Abstützung von zwei benachbarten Wicklungen 21 zwischen zwei der mehreren Pole 22 angeordnet sind. Die Polschuhe 24 der mehreren Pole 22 weisen hierzu jeweils in Umfangsrichtung des Rotors 20B beidseitig Vertiefungen analog zu den Vertiefungen 25A, 25B zur Aufnahme der freien Enden der Quersteganordnungen 8 der Wicklungsabstützkörper 1B auf.In 8 The entire rotor 20B is shown in a cross-section, wherein the rotor 20B comprises a plurality of winding support bodies 1B, each of which is arranged between two of the plurality of poles 22 to support two adjacent windings 21. For this purpose, the pole shoes 24 of the plurality of poles 22 each have recesses on both sides in the circumferential direction of the rotor 20B, analogous to the recesses 25A, 25B, for receiving the free ends of the crossbar arrangements 8 of the winding support bodies 1B.

9 zeigt lediglich schematisch den Wicklungsabstützkörper 1C gemäß einer dritten Ausführungsform. 9 shows only schematically the winding support body 1C according to a third embodiment.

Der Wicklungsabstützkörper 1C umfasst einen Grundkörper 2C, der ebenfalls eine erste Außenfläche 31 und eine zweite Außenfläche 41 aufweist. Die erste Außenfläche 31 dient zur Anlage an der ersten Wicklung 21A, wobei die erste Außenfläche 31 zumindest abschnittsweise formangepasst zu der ersten Wicklung 21A ausgebildet ist. Die zweite Außenfläche 41 dient zur Anlage an der zweiten Wicklung 21B, wobei die zweite Außenfläche 41 zumindest abschnittsweise formangepasst zu der zweiten Wicklung 21B ausgebildet ist.The winding support body 1C comprises a base body 2C, which also has a first outer surface 31 and a second outer surface 41. The first outer surface 31 serves to bear against the first winding 21A, wherein the first outer surface 31 is at least partially shaped to match the first winding 21A. The second outer surface 41 serves to bear against the second winding 21B, wherein the second outer surface 41 is at least partially shaped to match the second winding 21B.

Der Wicklungsabstützkörper 1C umfasst einen Metallkörper 7C, der zwischen der ersten Außenfläche 31 und der zweiten Außenfläche 41 im Grundkörper 2C aufgenommen ist, wobei der Metallkörper 7C z. B. einen rechteckigen Querschnitt aufweisen kann.The winding support body 1C comprises a metal body 7C, which is received between the first outer surface 31 and the second outer surface 41 in the base body 2C, wherein the metal body 7C can have, for example, a rectangular cross-section.

Der Grundkörper 2C ist in dieser Ausführungsform wabenartig ausgebildet und weist die erste Strebe 3, die zweite Strebe 4 und mehrere Zwischenstreben 5C-5L auf. Die erste Außenfläche 31 ist an der ersten Strebe 3 ausgebildet und die zweite Außenfläche 41 ist an der zweiten Strebe 4 ausgebildet. Die Zwischenstreben 5C-5L verbinden die erste Strebe 3 und die zweite Strebe 4 zumindest indirekt miteinander, wobei zumindest einige der Zwischenstreben 5C-5L zusätzlich als Verstärkungsstreben dienen können.In this embodiment, the base body 2C is honeycomb-shaped and comprises the first strut 3, the second strut 4, and several intermediate struts 5C-5L. The first outer surface 31 is formed on the first strut 3, and the second outer surface 41 is formed on the second strut 4. The intermediate struts 5C-5L connect the first strut 3 and the second strut 4 at least indirectly, wherein at least some of the intermediate struts 5C-5L can additionally serve as reinforcing struts.

Der Metallkörper 7C ist zwischen bzw. innerhalb der Zwischenstreben 5C-CL angeordnet, wobei der Grundkörper 2C eine rahmenförmige Aufnahme für den Metallkörper 7C aufweist, der z. B. über die Zwischenstrebe 5C mit der ersten Strebe 3 und über die Zwischenstrebe 5D mit der zweiten Strebe 4 verbunden ist.The metal body 7C is arranged between or within the intermediate struts 5C-CL, wherein the base body 2C has a frame-shaped receptacle for the metal body 7C, which is connected, for example, via the intermediate strut 5C to the first strut 3 and via the intermediate strut 5D to the second strut 4.

Die erste Außenfläche 31 weist mehrere abgerundete Vertiefungen zur formangepassten Anlage einzelner Windungsabschnitte der ersten Wicklung 21A auf und die zweite Außenfläche 41 weist mehrere abgerundete Vertiefungen zur formangepassten Anlage einzelner Windungsabschnitte der zweiten Wicklung 21B auf.The first outer surface 31 has a plurality of rounded recesses for the conformal engagement of individual winding sections of the first winding 21A, and the second outer surface 41 has a plurality of rounded recesses for the conformal engagement of individual winding sections of the second winding 21B.

Der Grundkörper 2C des Wicklungsabstützkörpers 1C umfasst, ähnlich wie der Wicklungsabstützkörpers 1B gemäß der zweiten Ausführungsform, eine Querstrebe 6B und eine Quersteganordnung 8, die an einem Endabschnitt des Grundkörpers 2B ausgebildet sind. Die Quersteganordnung 8 kann der Ausführung entsprechen, wie sie in 5 dargestellt ist, wobei die Quersteganordnung 8 über den Verbindungssteg 11 mit der Querstrebe 6B verbunden ist.The base body 2C of the winding support body 1C comprises, similar to the winding support body 1B according to the second embodiment, a cross strut 6B and a cross bar arrangement 8, which are formed on an end portion of the base body 2B. The cross bar arrangement 8 can correspond to the embodiment as shown in 5 is shown, wherein the crossbar arrangement 8 is connected to the cross strut 6B via the connecting web 11.

10 zeigt den Wicklungsabstützkörper 1C in einem verbauten Zustand im Rotor 20C. Der Rotor 20C umfasst ein Rotorblechpaket, das im Wesentlich identisch zu den Rotorblechen der ersten und zweiten Ausführungsform ausgebildet sein kann. 10 shows the winding support body 1C in an installed state in the rotor 20C. The rotor 20C comprises a rotor lamination stack, which can be designed essentially identically to the rotor laminations of the first and second embodiments.

Der Wicklungsabstützkörper 1C ist zwischen dem ersten Pol 22A und dem zweiten Pol 22B bzw. innerhalb der Polnut, die zwischen dem ersten Pol 22A und dem zweiten Pol 22B gebildet ist, angeordnet.The winding support body 1C is arranged between the first pole 22A and the second pole 22B or within the pole groove formed between the first pole 22A and the second pole 22B.

Die erste Wicklung 21A liegt an der ersten Außenfläche 31 an und wird so durch den Wicklungsabstützkörper 1C abgestützt. Dabei liegt die äußerste Lage der ersten Wicklung 21A an der ersten Außenfläche 31 an, wobei einzelne Windungsabschnitte bzw. Drahtabschnitte dieser äußersten Lage in den abgerundeten Vertiefungen der ersten Außenfläche 31 aufgenommen sind.The first winding 21A rests against the first outer surface 31 and is thus supported by the winding support body 1C. The outermost layer of the first winding 21A rests against the first outer surface 31, with individual winding sections or wire sections of this outermost layer being received in the rounded recesses of the first outer surface 31.

Analog liegt die zweite Wicklung 21B an der zweiten Außenfläche 41 an und wird so ebenfalls durch den Wicklungsabstützkörper 1C abgestützt. Dabei liegt eine äußerste Lage der zweiten Wicklung 21B an der zweiten Außenfläche 41 an, wobei einzelne Windungsabschnitte bzw. Drahtabschnitte dieser äußersten Lage in den abgerundeten Vertiefungen der zweiten Außenfläche 41 aufgenommen sind.Analogously, the second winding 21B rests against the second outer surface 41 and is thus also supported by the winding support body 1C. An outermost layer of the second winding 21B rests against the second outer surface 41, with individual winding sections or wire sections of this outermost layer being received in the rounded recesses of the second outer surface 41.

Ferner sind das erste freie Ende 91 des ersten Querstegs 9 der Quersteganordnung 8 in der Vertiefung 25A des ersten Pols 22A und das zweite freie Ende 101 des zweiten Querstegs 10 der Quersteganordnung 8 in der Vertiefung 25B des zweiten Pols 22B aufgenommen.Furthermore, the first free end 91 of the first transverse web 9 of the transverse web arrangement 8 is received in the recess 25A of the first pole 22A and the second free end 101 of the second transverse web 10 of the transverse web arrangement 8 is received in the recess 25B of the second pole 22B.

In 11 ist der gesamte Rotor 20C in einem Querschnitt gezeigt, wobei der Rotor 20C mehrere der Wicklungsabstützkörper 1C umfasst, die jeweils zur Abstützung von zwei benachbarten Wicklungen 21 zwischen zwei der mehreren Pole 22 angeordnet sind.In 11 the entire rotor 20C is shown in a cross-section, wherein the rotor 20C comprises a plurality of the winding support bodies 1C, each of which is arranged to support two adjacent windings 21 between two of the plurality of poles 22.

In den 12, 13 und 14 ist das Wirkprinzip der Wicklungsabstützung gemäß der vorliegenden Offenbarung anhand der Wicklungsabstützkörper 1A, 1B, 1C der zuvor diskutierten drei Ausführungsformen dargestellt.In the 12 , 13 and 14 The operating principle of the winding support according to the present disclosure is illustrated using the winding support bodies 1A, 1B, 1C of the three embodiments discussed above.

So umfasst 12 zwei Ansichten des Wicklungsabstützkörpers 1A im eingebauten Zustand im Rotor 20A, wenn sich der Rotor 20A (a) im Stillstand und (b) im Betrieb befindet. Im Betrieb rotiert der Rotor 20A, sodass eine Fliehkraft auf den Wicklungsabstützkörper 1A wirkt. Beide Ansichten basieren auf 2, wobei die Anzahl an Bezugszeichen reduziert wurde, um das Wirkprinzip besser darstellen zu können.This includes 12 Two views of the winding support body 1A in the installed state in the rotor 20A, when the rotor 20A is (a) stationary and (b) in operation. During operation, the rotor 20A rotates, so that a centrifugal force acts on the winding support body 1A. Both views are based on 2 , whereby the number of reference symbols has been reduced in order to better illustrate the operating principle.

Im Stillstand (in 12(a)) liegt die erste Außenfläche 31 mit einer geringen Kraft auf den äußersten Lagen der ersten Wicklung 21A an, was durch die Pfeile nach links dargestellt ist. Dadurch wird die erste Wicklung 21A in einem ausreichenden Maße fixiert. Analog liegt die zweite Außenfläche 41 mit einer geringen Kraft auf den äußersten Lagen der zweite Wicklung 21B an.At standstill (in 12(a) ), the first outer surface 31 rests with a slight force on the outermost layers of the first winding 21A, as shown by the arrows pointing to the left. This sufficiently fixes the first winding 21A. Similarly, the second outer surface 41 rests with a slight force on the outermost layers of the second winding 21B.

Die Zwischenstreben 5A, 5B, zwischen denen jeweils die beiden Metallkörper 7A angeordnet sind, weisen in Stillstand Öffnungswinkel α1 und α2 auf, wobei diese Öffnungswinkel in radialer Richtung des Rotors 20A nach außen gerichtet sind.The intermediate struts 5A, 5B, between which the two metal bodies 7A are arranged, have opening angles α1 and α2 when stationary, these opening angles being directed outwards in the radial direction of the rotor 20A.

Unter Fliehkraft (in 12(b)) wird der gesamte Wicklungsabstützkörper 1A überwiegend aufgrund des hohen Gewichts der innenliegenden Metallkörper 7A in radialer Richtung des Rotors 20A nach außen gedrückt und um z. B. einige wenige 1/10 mm verschoben, was zu einem großen Kraftzuwachs in Richtung der beiden Wicklungen 21A, 21B führt. So führt die Verschiebung zu einer Vergrößerung der Öffnungswinkel α1, α2 zu β1, β2, wodurch die erste Außenfläche 31 in Umfangsrichtung gegen die äußersten Lagen der ersten Wicklung 21A gedrückt wird und so eine größere Kraft auf die erste Wicklung 21A ausübt als im Stillstand, was durch die längeren Pfeile nach links dargestellt ist. Analog wird durch die Verschiebung die zweite Außenfläche 41 mit einer größeren Kraft gegen die äußersten Lagen der zweiten Wicklung 21B gedrückt. Somit werden die Wicklungen 21A, 21B stärker gegeneinandergedrückt und noch stärker als im Stillstand in ihren Positionen und Lagen fixiert.Under centrifugal force (in 12(b) ), the entire winding support body 1A is pressed outwards in the radial direction of the rotor 20A mainly due to the high weight of the internal metal bodies 7A and is displaced by, for example, a few 1/10 mm, which leads to a large increase in force in the direction of the two windings 21A, 21B. Thus, the displacement leads to an increase in the opening angles α1, α2 to β1, β2, whereby the first outer surface 31 is displaced in the circumferential direction against the outermost layers of the first winding 21A are pressed, thus exerting a greater force on the first winding 21A than when stationary, which is represented by the longer arrows pointing to the left. Similarly, the displacement causes the second outer surface 41 to be pressed with greater force against the outermost layers of the second winding 21B. Thus, the windings 21A, 21B are pressed against each other more strongly and are fixed in their positions and orientations even more firmly than when stationary.

13 umfasst zwei Ansichten des Wicklungsabstützkörpers 1B im eingebauten Zustand im Rotor 20B, wenn sich der Rotor 20B (a) im Stillstand und (b) im Betrieb befindet. Beide Ansichten basieren auf 6 (mit einer reduzierten Anzahl an Bezugszeichen). 13 includes two views of the winding support body 1B in the installed state in the rotor 20B when the rotor 20B is (a) at a standstill and (b) in operation. Both views are based on 6 (with a reduced number of reference symbols).

Auch hier führt die Fliehkraft, die im Betrieb des Rotors 20B auftritt, zu einer Verschiebung des Wicklungsabstützkörpers 1B in radialer Richtung des Rotors 20B nach außen, wobei die sich die Öffnungswinkel der Zwischenstreben 5A, 5B von α1, α2 zu β1, β2 vergrößern und dadurch die erste Außenfläche 31 in Umfangsrichtung mit einer größeren Kraft gegen die äußersten Lagen der ersten Wicklung 21A und die zweite Außenfläche 41 in Umfangsrichtung mit einer größeren Kraft gegen die äußersten Lagen der zweiten Wicklung 21B gedrückt werden.Here too, the centrifugal force which occurs during operation of the rotor 20B leads to a displacement of the winding support body 1B outwards in the radial direction of the rotor 20B, whereby the opening angles of the intermediate struts 5A, 5B increase from α1, α2 to β1, β2 and as a result the first outer surface 31 is pressed with a greater force in the circumferential direction against the outermost layers of the first winding 21A and the second outer surface 41 is pressed with a greater force in the circumferential direction against the outermost layers of the second winding 21B.

Zusätzlich wird der Wicklungsabstützkörper 1B durch die Quersteganordnung 8 zwischen den beiden Polen 22A, 22B gehalten, wobei die Fliehkraft und die entsprechende Verschiebung des Wicklungsabstützkörpers 1B dazu führt, dass sich ein Öffnungswinkel, welcher durch den ersten Quersteg 9 und den zweiten Quersteg 10 in radialer Richtung des Rotors 20B nach außen aufgespannt wird, vergrößert. Dadurch werden u.a. das erste freie Ende 91 des ersten Querstegs 9 mit einer größeren Kraft in die Vertiefung 25A des ersten Pols 22A und das zweite freie Ende 101 des zweiten Querstegs 10 mit einer größeren Kraft in die Vertiefung 25B des zweiten Pols 22B gedrückt.In addition, the winding support body 1B is held between the two poles 22A, 22B by the crossbar arrangement 8, whereby the centrifugal force and the corresponding displacement of the winding support body 1B result in an increase in an opening angle, which is spanned outwardly by the first crossbar 9 and the second crossbar 10 in the radial direction of the rotor 20B. As a result, among other things, the first free end 91 of the first crossbar 9 is pressed with a greater force into the recess 25A of the first pole 22A, and the second free end 101 of the second crossbar 10 is pressed with a greater force into the recess 25B of the second pole 22B.

14 umfasst zwei Ansichten des Wicklungsabstützkörpers 1C im eingebauten Zustand im Rotor 20C, wenn sich der Rotor 20C (a) im Stillstand und (b) im Betrieb befindet. Beide Ansichten basieren auf 9 (mit einer reduzierten Anzahl an Bezugszeichen). 14 includes two views of the winding support body 1C in the installed state in the rotor 20C when the rotor 20C is (a) at a standstill and (b) in operation. Both views are based on 9 (with a reduced number of reference symbols).

Hier führt die Fliehkraft, die im Betrieb des Rotors 20B auftritt, ebenfalls zu einer Verschiebung des Wicklungsabstützkörpers 1B in radialer Richtung des Rotors 20B nach außen, wodurch die erste Außenfläche 31 in Umfangsrichtung mit einer größeren Kraft gegen die äußersten Lagen der ersten Wicklung 21A und die zweite Außenfläche 41 in Umfangsrichtung mit einer größeren Kraft gegen die äußersten Lagen der zweiten Wicklung 21B gedrückt werden. Zusätzlich führt die Fliehkraft und die entsprechende Verschiebung des Wicklungsabstützkörpers 1C dazu, dass sich der Öffnungswinkel, welcher durch den ersten Quersteg 9 und den zweiten Quersteg 10 der Quersteganordnung 8 in radialer Richtung des Rotors 20C nach außen aufgespannt wird, von α zu β vergrößert.Here, the centrifugal force that occurs during operation of the rotor 20B also leads to an outward displacement of the winding support body 1B in the radial direction of the rotor 20B, whereby the first outer surface 31 is pressed with a greater force in the circumferential direction against the outermost layers of the first winding 21A and the second outer surface 41 is pressed with a greater force in the circumferential direction against the outermost layers of the second winding 21B. In addition, the centrifugal force and the corresponding displacement of the winding support body 1C lead to the opening angle, which is spanned outwards in the radial direction of the rotor 20C by the first transverse web 9 and the second transverse web 10 of the transverse web arrangement 8, increasing from α to β.

Die zuvor beschriebenen drei Ausführungsformen des Wicklungsabstützkörpers 1A, 1B, 1C sind lediglich Ausführungsbeispiele für die vorliegende Offenbarung. So können z. B. die Form des jeweiligen Grundkörpers und die Anzahl, Position und Form des zumindest einen innenliegenden Metallkörpers je nach Anforderung und Auslegung für verschiedene Rotorformen variieren.The three embodiments of the winding support body 1A, 1B, 1C described above are merely exemplary embodiments for the present disclosure. For example, the shape of the respective base body and the number, position, and shape of the at least one internal metal body can vary depending on the requirements and design for different rotor shapes.

15 ist beispielhaft der gesamte Rotor 20C in einer Schrägansicht gezeigt, wobei hier auch die Längserstreckung des Rotors 20C dargestellt ist. So erstreckt sich die Rotorwelle 27 in Längsrichtung des Rotors 20C und ist in Umfangsrichtung vom Rotorblechpaket umgeben, wobei das Rotorblechpaket das Rotorjoch 26 und die mehreren Pole 22 aufweist. Um jeden der Pole 22 ist einer der Wicklungen 21 umwickelt, wobei zwischen den Polen 22 jeweils einer der Wicklungsabstützkörper 1C zur Abstützung der Wicklungen 21 angeordnet sind. 15 By way of example, the entire rotor 20C is shown in an oblique view, wherein the longitudinal extent of the rotor 20C is also illustrated here. Thus, the rotor shaft 27 extends in the longitudinal direction of the rotor 20C and is surrounded in the circumferential direction by the rotor core, wherein the rotor core has the rotor yoke 26 and the plurality of poles 22. One of the windings 21 is wound around each of the poles 22, wherein one of the winding support bodies 1C is arranged between the poles 22 in order to support the windings 21.

In 16 ist schließlich schematisch das Kraftfahrzeug 100 dargestellt, das die stromerregte Synchronmaschine 50 mit einem der Rotoren 20A, 20B, 20C umfasst. Die stromerregte Synchronmaschine 50 kann z. B. als Antriebsmaschine bzw. der Traktionsmaschine des Kraftfahrzeugs 50 dienen, d. h. bei dem Kraftfahrzeug 100 kann es sich um ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug bzw. ein Elektrofahrzeug handeln.In 16 Finally, the motor vehicle 100 is shown schematically, which includes the current-excited synchronous machine 50 with one of the rotors 20A, 20B, 20C. The current-excited synchronous machine 50 can serve, for example, as the drive machine or traction machine of the motor vehicle 50, ie the motor vehicle 100 can be an electrically driven motor vehicle or an electric vehicle.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1A, 1B, 1C1A, 1B, 1C
WicklungsabstützkörperWinding support body
2A, 2B, 2C2A, 2B, 2C
GrundkörperBasic body
33
erste Strebefirst strut
3131
erste Außenflächefirst exterior surface
44
zweite Strebesecond strut
4141
zweite Außenflächesecond outer surface
5A-L5A-L
ZwischenstrebenIntermediate struts
6A, 6B6A, 6B
Querstrebecross brace
7A, 7C7A, 7C
Metallkörpermetal body
88
QuersteganordnungCrossbar arrangement
99
erster Querstegfirst crosspiece
9191
erstes freies Endefirst free end
9292
Querschnittverjüngung des ersten QuerstegsCross-sectional taper of the first crossbar
1010
zweiter Querstegsecond crossbar
101101
zweites freies Endesecond free end
102102
Querschnittverjüngung des zweiten QuerstegsCross-sectional tapering of the second crossbar
1111
Verbindungsstegconnecting bridge
111111
Querschnittverjüngung des VerbindungsstegsCross-sectional tapering of the connecting web
1212
VerbindungsbereichConnection area
20A, 20B, 20C20A, 20B, 20C
Rotorrotor
2121
Wicklungenwindings
21A21A
erste Wicklung der Wicklungenfirst winding of the windings
21B21B
zweite Wicklung der Wicklungensecond winding of the windings
2222
PolePole
22A22A
erster Pol der Polefirst pole of the poles
22B22B
zweiter Pol der Polesecond pole of the poles
2323
PolkernePolar cores
23A23A
erster Polkern der Polkernefirst polar nucleus of the polar nuclei
23B23B
zweiter Polkern der Polkernesecond pole nucleus of the pole nuclei
2424
PolschuhePole shoes
24A24A
erster Polschuh der Polschuhefirst pole shoe of the pole shoes
24B24B
zweiter Polschuh der Polschuhesecond pole piece of the pole pieces
25A25A
erste Vertiefungfirst deepening
25B25B
zweite Vertiefungsecond deepening
2626
RotorjochRotor yoke
2727
Rotorwellerotor shaft
5050
stromerregte Synchronmaschinecurrent-excited synchronous machine
100100
KraftfahrzeugMotor vehicle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

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  • DE 10 2021 121 626 A1 [0008]DE 10 2021 121 626 A1 [0008]

Claims (10)

Wicklungsabstützkörper (1A; 1B; 1C) für einen Rotor (20A; 20B; 20C) einer stromerregten Synchronmaschine (50), wobei der Wicklungsabstützkörper (1A; 1B; 1C) umfasst: - einen Grundkörper (2A; 2B; 2C), der aufweist: - eine erste Außenfläche (31) zur Anlage an einer ersten Wicklung (21A; 21) des Rotors (20A; 20B; 20C), wobei die erste Außenfläche (31) zumindest abschnittsweise formangepasst zu der ersten Wicklung (21A; 21) ausgebildet ist; und - eine zweite Außenfläche (41) zur Anlage an einer zweiten Wicklung (21B; 21) des Rotors (20A; 20B; 20C), wobei die zweite Außenfläche (41) zumindest abschnittsweise formangepasst zu der zweiten Wicklung (21B; 21) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungsabstützkörper (1A; 1B; 1C) umfasst: - zumindest einen Metallkörper (7A; 7C), der zwischen der ersten Außenfläche (31) und der zweiten Außenfläche (41) im Grundkörper (2A; 2B; 2C) aufgenommen ist.Winding support body (1A; 1B; 1C) for a rotor (20A; 20B; 20C) of a current-excited synchronous machine (50), wherein the winding support body (1A; 1B; 1C) comprises: - a base body (2A; 2B; 2C) which has: - a first outer surface (31) for contact with a first winding (21A; 21) of the rotor (20A; 20B; 20C), wherein the first outer surface (31) is designed to be at least partially shaped to match the first winding (21A; 21); and - a second outer surface (41) for contact with a second winding (21B; 21) of the rotor (20A; 20B; 20C), the second outer surface (41) being designed at least in sections to be shaped to match the second winding (21B; 21), characterized in that the winding support body (1A; 1B; 1C) comprises: - at least one metal body (7A; 7C) which is received between the first outer surface (31) and the second outer surface (41) in the base body (2A; 2B; 2C). Wicklungsabstützkörper (1A; 1B; 1C) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2A; 2B; 2C) skelettartig, rahmenartig und/oder wabenartig ausgestaltet ist.Winding support body (1A; 1B; 1C) according to Claim 1 , characterized in that the base body (2A; 2B; 2C) is designed in a skeletal, frame-like and/or honeycomb-like manner. Wicklungsabstützkörper (1A; 1B; 1C) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2A; 2B; 2C) aufweist: - eine erste Strebe (3), an der die erste Außenfläche (31) ausgebildet ist; - eine zweite Strebe (4), an der die zweite Außenfläche (41) ausgebildet ist; und - eine oder mehrere Zwischenstreben (5A-L), die die erste Strebe (3) und die zweite Strebe (4) miteinander verbinden.Winding support body (1A; 1B; 1C) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the base body (2A; 2B; 2C) comprises: - a first strut (3) on which the first outer surface (31) is formed; - a second strut (4) on which the second outer surface (41) is formed; and - one or more intermediate struts (5A-L) which connect the first strut (3) and the second strut (4) to one another. Wicklungsabstützkörper (1A; 1B; 1C) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Außenfläche (31) mehrere abgerundete Vertiefungen zur formangepassten Anlage einzelner Windungsabschnitte der ersten Wicklung (21A; 21) aufweist, und/oder - die zweite Außenfläche (41) mehrere abgerundete Vertiefungen zur formangepassten Anlage einzelner Windungsabschnitte der zweiten Wicklung (21B; 21) aufweist.Winding support body (1A; 1B; 1C) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that - the first outer surface (31) has a plurality of rounded recesses for the shape-adapted contact of individual winding sections of the first winding (21A; 21), and/or - the second outer surface (41) has a plurality of rounded recesses for the shape-adapted contact of individual winding sections of the second winding (21B; 21). Wicklungsabstützkörper (1B; 1C) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2B; 2C) aufweist: - eine Quersteganordnung (8), die an einem Endabschnitt des Grundkörpers (2B; 2C) ausgebildet ist, wobei die Quersteganordnung (8) aufweist: - einen ersten Quersteg (9) mit einem ersten freien Ende (91) zur Anlage an einem ersten Pol (22A; 22) des Rotors (20B; 20C); und - einen zweiten Quersteg (10) mit einem zweiten freien Ende (101) zur Anlage an einem zweiten Pol (22B; 22) des Rotors (20B; 20C).Winding support body (1B; 1C) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the base body (2B; 2C) comprises: - a transverse web arrangement (8) which is formed on an end section of the base body (2B; 2C), the transverse web arrangement (8) comprising: - a first transverse web (9) with a first free end (91) for bearing against a first pole (22A; 22) of the rotor (20B; 20C); and - a second transverse web (10) with a second free end (101) for bearing against a second pole (22B; 22) of the rotor (20B; 20C). Wicklungsabstützkörper (1B; 1C) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Quersteganordnung (8) aufweist: - einen Verbindungssteg (11), der den ersten Quersteg (9) und den zweiten Quersteg (10) mit einem restlichen Teil des Grundkörpers (2B; 2C) verbindet, wobei der Verbindungssteg (11), der erste Quersteg (9) und der zweite Quersteg (10) in einem Verbindungsbereich (12) miteinander verbunden sind, in dem der Verbindungssteg (11), der erste Quersteg (9) und der zweite Quersteg (10) jeweils eine Querschnittverjüngung (111, 92, 102) aufweisen.Winding support body (1B; 1C) according to Claim 5 , characterized in that the transverse web arrangement (8) has: - a connecting web (11) which connects the first transverse web (9) and the second transverse web (10) to a remaining part of the base body (2B; 2C), wherein the connecting web (11), the first transverse web (9) and the second transverse web (10) are connected to one another in a connecting region (12) in which the connecting web (11), the first transverse web (9) and the second transverse web (10) each have a cross-sectional taper (111, 92, 102). Rotor (20A; 20B; 20C) für eine stromerregte Synchronmaschine (50), wobei der Rotor (20A; 20B; 20C) umfasst: - ein Rotorjoch (26); - mehrere Pole (22), die in Umfangsrichtung am Rotorjoch (26) ausgebildet sind; und - mehrere Wicklungen (21), die um jeweils einen der mehreren Pole (22) angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (20A; 20B; 20C) umfasst: - zumindest einen Wicklungsabstützkörper (1A; 1B; 1C) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, der zur Abstützung von zwei der mehreren Wicklungen (21) zwischen zwei der mehreren Pole (22) angeordnet ist.Rotor (20A; 20B; 20C) for a current-excited synchronous machine (50), wherein the rotor (20A; 20B; 20C) comprises: - a rotor yoke (26); - a plurality of poles (22) formed in the circumferential direction on the rotor yoke (26); and - a plurality of windings (21) arranged around each of the plurality of poles (22); characterized in that the rotor (20A; 20B; 20C) comprises: - at least one winding support body (1A; 1B; 1C) according to one of the Claims 1 until 6 which is arranged to support two of the plurality of windings (21) between two of the plurality of poles (22). Rotor (20B; 20C) nach Anspruch 7, wenn abhängig von Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Pole (22A, 22B; 22) Vertiefungen (25A, 25B) aufweisen, in denen jeweils das erste freie Ende (91) oder das zweite freie Ende (101) des zumindest einen Wicklungsabstützkörpers (1B; 1C) aufgenommen ist.Rotor (20B; 20C) after Claim 7 , if dependent on Claim 5 or 6 , characterized in that the plurality of poles (22A, 22B; 22) have recesses (25A, 25B) in which the first free end (91) or the second free end (101) of the at least one winding support body (1B; 1C) is received. Stromerregte Synchronmaschine (50) für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die stromerregte Synchronmaschine (50) den Rotor (20A; 20B; 20C) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.Current-excited synchronous machine (50) for a motor vehicle, characterized in that the current-excited synchronous machine (50) has the rotor (20A; 20B; 20C) according to one of the Claims 1 until 8 includes. Kraftfahrzeug (100), dadurch gekennzeichnet, dass das die stromerregte Synchronmaschine (50) nach Anspruch 9 umfasst.Motor vehicle (100), characterized in that the current-excited synchronous machine (50) according to Claim 9 includes.
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