DE102012220629A1

DE102012220629A1 - Rotorträgervorrichtung für eine elektrische Maschine und entsprechende elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102012220629A1
Application number: DE201210220629
Authority: DE
Inventors: Markus Klinger; Norbert Radinger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2014-05-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotorträgervorrichtung für eine einen Rotor und einen Stator aufweisende elektrische Maschine, mit einem auf einer Rotorwelle drehfest befestigbaren Rotorträgerelement, insbesondere drehfest befestigten Rotorträgerelement, an dessen Außenumfang der Rotor anordenbar ist. Es ist vorgesehen, dass die Rotorträgervorrichtung weiterhin einen axial am Rotorträgerelement angeordneten Blechring aufweist, der radial über den Außenumfang des Rotorträgerelements hinausragt und zu seiner dem Rotorträgerelement abgewandten Seite hin einen Kragen zur Aufnahme eines Resolvers der elektrischen Maschine ausbildet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende elektrische Maschine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotorträgervorrichtung für eine einen Rotor und einen Stator aufweisende elektrische Maschine, mit einem auf einer Rotorwelle drehfest befestigbaren/befestigten Rotorträgerelement, an dessen Außenumfang der Rotor anordenbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende elektrische Maschine.
Eine solche Rotorträgervorrichtung ist beispielsweise für einen als Innenläufer ausgebildeten Elektromotor bekannt. Gleichzeitig weisen einige Arten von elektrischen Maschinen, zum Beispiel Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM) einen Resolver (englisch für Koordinatenwandler, also ein elektromagnetischer Messumformer zur Wandlung der Winkellage eines Rotors in eine elektrische Größe) auf.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine einfach herstellbare Rotorträgervorrichtung anzugeben, die einen Befestigungsbereich für einen Resolver, genauer gesagt den Resolver-Rotor dieses Resolvers, aufweist.
Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unanbhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Dazu ist bei der erfindungsgemäßen Rotorträgervorrichtung ein axial am Rotorträgerelement angeordneter Blechring vorgesehen, der radial über den Außenumfang des Rotorträgerelements hinausragt und zu seiner dem Rotorträgerelement abgewandten Seite hin einen Kragen zur Aufnahme eines Resolvers der elektrischen Maschine ausbildet. Die Rotorträgervorrichtung ist somit eine aus mehreren Teilen hergestellte Rotorträgervorrichtung. Der den Kragen ausbildende Blechring kann eine sonst übliche Stahl-Abschirmscheibe an diesem axialen Ende des Rotors ersetzen. Die Rotorträgervorrichtung ist diesbezüglich also mindestens Bauraumneutral. Bevorzugt ist der Blechring als ein umgeformtes Blechteil ausgebildet. Dieser den Kragen ausbildende Blechring wird aufgrund seiner topfförmigen Gestalt im Folgenden auch Blechtopf genannt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Blechring derart geformt ist, dass das Blech des Blechrings in mindestens einem Bereich, vorzugsweise in einem radial außerhalb des Außenumfangs des Rotorträgerelements liegenden Bereich, doppellagig angeordnet ist. Dies erhöht die Steifigkeit und die Abschirmwirkung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rotorträgervorrichtung weiterhin mindestens eine Distanzhülse zur axialen Positionierung der Vorrichtung zwischen zwei Lagereinrichtungen aufweist. Dabei ist die mindestens eine Distanzhülse separat vom Rotorträgerelement ausgebildet oder alternativ einstückig mit dem Rotorträgerelement ausgebildet.
Der Blechring ist am Rotorträgerelement befestigt, insbesondere angeschweisst und/oder an der Distanzhülse bzw. einer der Distanzhülsen befestigt, insbesondere aufgepresst.
Insbesondere weist die Rotorträgervorrichtung die Rotorwelle auf, wobei Rotorträgerelement und Rotorwelle drehfest miteinander verbunden sind.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine, insbesondere eine als Innenläufer ausgebildete elektrische Maschine, mit einem Stator, einem Rotor, einer Rotorträgervorrichtung und einem Resolver. Dabei ist die Rotorträgervorrichtung als vorstehend genannte Rotorträgervorrichtung ausgebildet. Die elektrische Maschine ist zum Beispiel ein als Innenläufer ausgebildeter Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM). Derartige Maschinen finden im Automotive-Bereich vielfach Anwendung.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
1: eine Rotorträgervorrichtung für eine elektrische Maschine gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Schnittdarstellung,
1A: die Einbausituation eines Resolvers der elektrischen Maschine in/an der in 1 gezeigten Rotorträgervorrichtung,
2: die Rotorträgervorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Schnittdarstellung und
3: die Rotorträgervorrichtung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Schnittdarstellung.
Die 1 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Rotorträgervorrichtung 10 einer elektrischen Maschine, die weiterhin einen Rotor 12 (Läufer) und einen (nicht gezeigten) Stator (Ständer) aufweist. Die entsprechende elektrische Maschine ist als Innenläufer ausgebildet. Die Rotorträgervorrichtung 10 weist ein auf einer Rotorwelle 14 drehfest befestigtes Rotorträgerelement 16 auf, an dessen Außenumfang der Rotor 12 angeordnet ist. Weiterhin weist die Rotorträgervorrichtung 10 einen axial am Rotorträgerelement 16 angeordneten Blechring 18 auf, der radial über den Außenumfang 20 des Rotorträgerelements 16 hinausragt und zu seiner dem Rotorträgerelement 16 abgewandten Seite hin einen Kragen 22 zur Aufnahme eines Resolvers 24 der elektrischen Maschine ausbildet. Dieser Blechring (aufgrund seiner äußeren Form auch als Blechtopf bezeichnet) 18 ist ein umgeformter Blechring (Blechtopf) 18, der in diesem Beispiel am Rotorträgerelement 16 angeschweißt ist.
Die elektrische Maschine ist beispielsweise Teil eines Elektrodifferenzials (eDifferenzials) eines Kraftfahrzeugs.
Der Resolver 24 weist einen außenliegenden Resolver-Rotor 26 und einen bezüglich dieses Resolver-Rotors 26 innenliegenden Resolver-Stator 28 auf. Die Rotorträgervorrichtung 10 weist weiterhin zwei Distanzhülsen 30, 32 zur axialen Positionierung der Rotorträgervorrichtung 10 zwischen zwei Lagereinrichtungen 34, 36 auf. Diese sind auf der Rotorwelle 14 aufgefädelt. Dabei sind die beiden Distanzhülsen 30, 32 bei dieser Ausführungsform der Rotorträgervorrichtung 10 separat vom Rotorträgerelement 16 ausgebildet. Die eine der Distanzhülsen 30 ist zwischen einer Seite des Trägerelements 16 und der einen der beiden Lagereinrichtungen 34 angeordnet und gibt somit die Distanz des Trägerelements 16 zur der einen Lagereinrichtung 34 vor. Die andere der Distanzhülsen 32 ist zwischen der gegenüberliegenden Seite des Trägerelements 16 und der anderen der beiden Lagereinrichtungen 36 angeordnet und gibt somit die Distanz zur der anderen Lagereinrichtung 36 vor.
Das Blech des Blechrings 18 ist derart geformt, dass das Blech in einem radial außerhalb des Außenumfangs 20 des Rotorträgerelements 16 liegenden Bereich 38 doppellagig angeordnet ist.
Während der Resolver-Rotors 26 innen in der Kragen 22 eingepresst ist, ist der Resolver-Stator auf ein gehäuseseitiges Teil (nicht gezeigt) im Bereich der einen Lagereinrichtung 34 aufgepresst. Dies ist deutlich in 1A erkennbar, die die Einbausituation des Resolvers 24 bei der in 1 gezeigten Rotorträgervorrichtung 10 zeigt.
Es ergeben sich folgende Besonderheiten und Vorteile:
Es ergibt sich eine mehrteilige Rotorträgervorrichtung 10 bestehend aus dem Rotorträgerelement 16, dem umgeformtem Blechring (Blechtopf) 18 und die zwei Distanzhülsen 30, 32.
Der Blechring (Blechtopf) 18 wird am Rotorträgerelement 16 vorzentriert und in einer Schweiß-Vorrichtung an das Rotorträgerelement 16 geschweißt. Dadurch wird eine hohe Genauigkeit erzielt.
Das Rotorträgerelement 16 stellt ein einfaches und im Vergleich einer einstückig hergestellten Rotorträgervorrichtung 10 auch kostengünstig herstellbares Schmiedeteil dar.
Der angebrachte Blechring (Blechtopf) 18 kann bei einem thermischen Fügen der Blechpakete 40 des Rotors 12 als Anschlag verwendet werden.
Aufgrund des Blechrings (Blechtopfes) 18 kann die Stahl-Abschirmscheibe auf dieser Seite entfallen. Die Lösung ist diesbezüglich also bauraumneutral.
Durch die Doppelung des Blechs am Blechring (Blechtopf) 18 kann eine Abschirmwirkung über die gesamte Blechpakethöhe erreicht werden. Weiterhin erhöht die Doppelung die Steifigkeit des Blechrings (Blechtopfes) 18.
Die beiden Distanzhülsen 30, 32 dienen dazu, die beiden Lagereinrichtungen 34, 36 (Rotorlager) gegeneinander abzustützen und auf Distanz zu halten.
Die Distanzhülsen 30, 32 sind vorzugsweise „Low-Cost‘ Bauteile (gerollt, geschweißt und stirnseitig geschliffen).
Es ergibt sich folgende Montagereihenfolge zur Montage des Rotors 12 und seiner zugeordneten Rotorträgervorrichtung 10:
Die erste Unterbaugruppe stellt die Rotorwelle (Ritzelwelle) 14 mit der aufgepressten einen Lagereinrichtung (Rotorlager) 34 und der einen Distanzhülse 30 dar. Die zweite Unterbaugruppe besteht aus Rotorträgerelement 16 und angeschweißtem Blechring 18. Auf diese zweite Unterbaugruppe 16, 18 wird das Blechpaket 40 des Rotors 12 inklusive Aluminiumscheiben 42, 44 und Abschirmscheibe 46 (thermisch) gefügt. Nun wird die erste Unterbaugruppe 14, 34, 30 in die zweite Unterbaugruppe 16, 18 gepresst. Nachfolgend wird die andere Distanzhülse 32 und die andere Lagereinrichtung 36 auf die Welle 14 aufgepresst.
Die in den 2 und 3 dargestellten Rotorträgervorrichtungen 10 entsprechen im Wesentlichen der der 1, sodass hier nur auf die Unterschiede eingegangen werden soll.
Die 2 stellt eine Variante ohne Doppelung des Blechs des Blechrings (Blechtopfes) 18 im Bereich 38 dar. Dadurch reduzieren sich die Herstellkosten des Blechrings 18. Allerdings ist die Steifigkeit und Abschirmwirkung nicht so hoch wie bei der in 1 gezeigten Lösung. Weiterhin sind Rotorträgerelement 16 und die als durchgehende Distanzhülse ausgebildete Distanzhülse 30 einstückig ausgebildet. Die durchgehende Distanzhülse erstreckt sich von der einen zur anderen Lagereinrichtung 34, 36.
3 stellt eine weitere Variante ebenfalls mit durchgehender (durchgängiger) Distanzhülse 30 und auf die Distanzhülse 30 aufgepresstem Blechring (Blechtopf) 18 dar. Aufgrund der langen Pressfuge kann dabei unter Umständen auf eine zusätzliche Befestigung des Blechrings 18 am Rotorträgerelement 16 mittels Schweißen verzichtet werden. Weniger Vorteilhaft ist bei dieser Lösung jedoch der 3-fach Pressverband Blechpaket-Rotorträger-Distanzhülse.
Bezugszeichenliste

10: Rotorträgervorrichtung
12: Rotor
14: Rotorwelle
16: Rotorträgerelement
18: Blechring
20: Außenumfang
22: Kragen
24: Resolver
26: Resolver-Rotor
28: Resolver-Stator
30: Distanzhülse
32: Distanzhülse
34: Lagereinrichtung
36: Lagereinrichtung
38: Bereich
40: Blechpaket
42: Aluminiumscheibe
44: Aluminiumscheibe
46: Abschirmscheibe

Claims

Rotorträgervorrichtung (10) für eine einen Rotor (12) und einen Stator aufweisende elektrische Maschine, mit einem auf einer Rotorwelle (14) drehfest befestigbaren Rotorträgerelement (16), insbesondere drehfest befestigten Rotorträgerelement (16), an dessen Außenumfang (20) der Rotor (12) anordenbar ist, gekennzeichnet durch einen axial am Rotorträgerelement (16) angeordneten Blechring (18), der radial über den Außenumfang (20) des Rotorträgerelements (16) hinausragt und zu seiner dem Rotorträgerelement (16) abgewandten Seite hin einen Kragen (22) zur Aufnahme eines Resolvers (24) der elektrischen Maschine ausbildet.
Rotorträgervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechring (18) derart geformt ist, dass das Blech des Blechrings (18) in mindestens einem Bereich (38), vorzugsweise in einem radial außerhalb des Außenumfangs des Rotorträgerelements liegenden Bereich (38), doppellagig angeordnet ist.
Rotorträgervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens eine Distanzhülse (30, 32) zu ihrer axialen Positionierung zwischen zwei Lagereinrichtungen (34, 36), wobei die mindestens eine Distanzhülse (30, 32) separat vom Rotorträgerelement (16) oder einstückig mit dem Rotorträgerelement (16) ausgebildet ist.
Elektrische Maschine, insbesondere als Innenläufer ausgebildete elektrische Maschine, mit einem Stator, einem Rotor (12), einem Resolver (24) und einer Rotorträgervorrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorträgervorrichtung (10) als Rotorträgervorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgebildet ist.