DE102013212319A1

DE102013212319A1 - Capacitive electrical connection of a rotor shaft of an electric motor

Info

Publication number: DE102013212319A1
Application number: DE102013212319.1A
Authority: DE
Inventors: Jochen Reiter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2014-12-31

Abstract

Es ist ein Rotor (100) für eine Elektrokraftmaschine (200) angegeben. Der Rotor (100) weist einen Rotorkörper (110) und eine Rotorwelle (120) auf, wobei die Rotorwelle (120) einen ersten elektrisch leitfähigen Bereich (121) aufweist. Ein Außenring (136) ist so angeordnet, dass dieser die Rotorwelle (120) in Umfangsrichtung der Rotorwelle umfasst, wobei die Rotorwelle (120) mit Bezug zu dem Außenring (136) oder der Außenring (136) mit Bezug zu der Rotorwelle (120) in einer Umfangsrichtung (126) drehbar ausgebildet ist. Der Außenring weist einen zweiten elektrisch leitfähigen Bereich (137) auf, wobei ein Dielektrikum (150) in einer radialen Richtung (124) zwischen dem ersten elektrisch leitfähigen Bereich (121) der Rotorwelle (120) und dem zweiten elektrisch leitfähigen Bereich (137) des Außenrings (136) angeordnet ist, so dass der erste elektrisch leitfähige Bereich (121), das Dielektrikum (150) und der zweite elektrisch leitfähige Bereich (137) einen Ableitkondensator mit einer Kapazität von zumindest 0,1 nF für in dem Rotorkörper (110) entstandene Störwechselströme bilden. Damit wird das berührungslose Ableiten von Störwechselströmen von dem Rotor ermöglicht.A rotor (100) for an electric motor (200) is indicated. The rotor (100) has a rotor body (110) and a rotor shaft (120), wherein the rotor shaft (120) has a first electrically conductive region (121). An outer ring (136) is arranged to encompass the rotor shaft (120) in the circumferential direction of the rotor shaft, the rotor shaft (120) being related to the outer ring (136) or the outer ring (136) with respect to the rotor shaft (120). is rotatably formed in a circumferential direction (126). The outer ring has a second electrically conductive region (137), wherein a dielectric (150) in a radial direction (124) between the first electrically conductive region (121) of the rotor shaft (120) and the second electrically conductive region (137) Outer ring (136) is arranged, so that the first electrically conductive region (121), the dielectric (150) and the second electrically conductive region (137) has a bypass capacitor with a capacitance of at least 0.1 nF for in the rotor body (110). form resulting Störwechselströme. This allows the non-contact discharge of Störwechselströmen of the rotor.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Elektrokraftmaschine und eine Elektrokraftmaschine mit einem entsprechenden Rotor.The invention relates to a rotor for an electric motor and an electric motor with a corresponding rotor.

Stand der TechnikState of the art

Elektrokraftmaschinen in Form eines Elektromotors weisen einen Rotor und einen Stator auf. Für den Fall, dass während des Betriebes einer Elektrokraftmaschine in dem Rotor Störströme auftreten, kann es erforderlich sein, die Störströme aus Gründen der Betriebssicherheit von dem Rotor auf den Stator oder auf ein Gehäuse der Elektrokraftmaschine abzuleiten, wobei der Stator oder das Gehäuse zur weiteren Ableitung der Störströme beispielsweise geerdet sein können.Electric power machines in the form of an electric motor have a rotor and a stator. In the event that interference currents occur during operation of an electric motor in the rotor, it may be necessary to derive the interference currents for reasons of reliability of the rotor on the stator or on a housing of the electric motor, wherein the stator or the housing for further dissipation the interference currents can be grounded, for example.

Die Ableitung von Störströmen vom Rotor auf den Stator oder das Gehäuse erfolgt typischerweise über Schleifkontakte, beispielsweise in Form von sog. Kohlebürsten, da der Rotor als bewegliches Bauteil eine feste Verbindung üblicherweise nicht zulässt.The dissipation of interference currents from the rotor to the stator or the housing typically takes place via sliding contacts, for example in the form of so-called carbon brushes, since the rotor as a moving component usually does not permit a firm connection.

Die Schleifkontakte bzw. Kohlebürsten können einer hohen mechanischen Belastung ausgesetzt sein, welche einer Verbindung mittels Schleifkontakten inhärent ist, so dass ein hoher Materialverschleiß oder eine Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit über die zunehmende Betriebsdauer erfolgen kann.The sliding contacts or carbon brushes can be exposed to a high mechanical load, which is inherent to a connection by means of sliding contacts, so that a high material wear or a change in the electrical conductivity can take place over the increasing service life.

DE 20 2010 007 342 U1 beschreibt einen Elektromotor mit dem oben dargelegten grundsätzlichen Aufbau aus Rotor und Stator sowie die Verwendung eines elektrisch leitfähigen Bürstensystems zum Abgreifen von elektrischen Strömen vom Rotor. DE 20 2010 007 342 U1 describes an electric motor with the above-stated basic structure of rotor and stator and the use of an electrically conductive brush system for tapping electrical currents from the rotor.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Mit der Erfindung wird ein Rotor für eine Elektrokraftmaschine bereitgestellt, welcher sich durch einen reduzierten Materialverschleiß und durch einen verbesserten Abgriff von elektrischen Störströmen von dem Rotor auszeichnet.With the invention, a rotor for an electric motor is provided, which is characterized by a reduced material wear and by an improved tap of electrical interference from the rotor.

Es ist ein Rotor für eine Elektrokraftmaschine und eine Elektrokraftmaschine gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche angegeben. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.There is provided a rotor for an electric motor and an electric motor according to the features of the independent claims. Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims and from the following description.

Gemäß einem ersten Aspekt ist ein Rotor für eine Elektrokraftmaschine angegeben. Der Rotor weist einen Rotorkörper und eine Rotorwelle auf, wobei die Rotorwelle einen ersten elektrisch leitfähigen Bereich aufweist. Der Rotor ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Außenring so angeordnet ist, dass dieser die Rotorwelle in Umfangsrichtung der Rotorwelle umfasst, wobei die Rotorwelle relativ zu dem Außenring oder der Außenring relativ zu der Rotorwelle in einer Umfangsrichtung drehbar ausgebildet ist. Der Außenring weist einen zweiten elektrisch leitfähigen Bereich auf und ein Dielektrikum ist in einer radialen Richtung zwischen dem ersten elektrisch leitfähigen Bereich der Rotorwelle und dem zweiten elektrisch leitfähigen Bereich des Außenrings angeordnet, so dass der erste elektrisch leitfähige Bereich, das Dielektrikum und der zweite elektrisch leitfähige Bereich einen Ableitkondensator mit einer Kapazität von zumindest 0,1 nF für in dem Rotorkörper entstandene Störwechselströme bilden.According to a first aspect, a rotor for an electric motor is specified. The rotor has a rotor body and a rotor shaft, wherein the rotor shaft has a first electrically conductive region. The rotor is characterized in that an outer ring is disposed so as to include the rotor shaft in the circumferential direction of the rotor shaft, wherein the rotor shaft is rotatable relative to the outer ring or the outer ring relative to the rotor shaft in a circumferential direction. The outer ring has a second electrically conductive region and a dielectric is arranged in a radial direction between the first electrically conductive region of the rotor shaft and the second electrically conductive region of the outer ring, so that the first electrically conductive region, the dielectric and the second electrically conductive region Range form a bypass capacitor with a capacity of at least 0.1 nF for resulting in the rotor body Störwechselströme.

Der so gebildete Ableitkondensator ermöglicht insbesondere das berührungslose Ableiten von Wechselströmen von dem Rotor, welche Wechselströme während des Betriebs der Elektrokraftmaschine entstehen. Damit wird gerade auf das Bereitstellen einer Ableittechnik, welche Schleifkontakte einsetzt, verzichtet und so der einem Schleifkontakt inhärente Materialverschleiß vermieden oder reduziert. Der Außenring und die Rotorwelle sind mit Bezug zueinander bzw. relativ zueinander drehbar angeordnet, was insbesondere bedeutet, dass die Rotorwelle mit Bezug zu dem Außenring oder der Außenring mit Bezug zu der Rotorwelle drehbar oder beweglich angeordnet ist.The discharge capacitor thus formed allows in particular the non-contact discharge of alternating currents from the rotor, which generate alternating currents during operation of the electric motor. This is just on the provision of a Ableittechnik, which uses sliding contacts dispensed with, and thus avoided or reduced the material wear inherent in a sliding contact. The outer ring and the rotor shaft are rotatably arranged with respect to each other or relative to each other, which means in particular that the rotor shaft with respect to the outer ring or the outer ring with respect to the rotor shaft is rotatably or movably arranged.

Der erste elektrisch leitfähige Bereich bildet eine erste Elektrode und der Außenring bildet eine zweite Elektrode des Ableitkondensators. In einer Ausführungsform kann die zweite Elektrode auch einen C-förmigen oder U-förmigen Querschnitt aufweisen und die Rotorwelle damit in Umfangsrichtung nur teilweise umgeben bzw. umfassen.The first electrically conductive region forms a first electrode and the outer ring forms a second electrode of the bypass capacitor. In one embodiment, the second electrode can also have a C-shaped or U-shaped cross-section and thus only partially surround or surround the rotor shaft in the circumferential direction.

Der Ableitkondensator vermag es damit, unabhängig von der Position und von dem Betriebszustand des Rotors, d. h. drehend oder stehend, in dem Rotor auftretende Störströme berührungslos abzuleiten.The bypass capacitor is capable of doing so, regardless of the position and the operating state of the rotor, d. H. rotating or stationary, to dissipate interference currents occurring in the rotor without contact.

Der Ableitkondensator kann durch den Abstand des Außenrings von der Rotorwelle und durch die Wahl des Dielektrikums in seiner Kapazität so gestaltet werden, dass verschiedene bzw. verschieden große zu erwartende Störströme abgeleitet werden. Beispielsweise kann der Ableitkondensator eine Kapazität von 0,1 nF, 1 nF, 2 nF, 3 nF, 4 nF, 5 nF, 6 nF, 7 nF, 8 nF, 9 nF, 10 nF oder eine Kapazität zwischen den angegebenen Werten aufweisen. Die Spannungsspitzen der Störströme können bis zu 1 kV betragen und dieser Spannungswert kann innerhalb von ca. 100ns erreicht werden, so dass eine Spannungssteilheit der Störströme in diesem Fall 10kV/µs bzw. 10GV/s beträgt. Nach der Differentialgleichung einer Kapazität beträgt der Strom dann i = C·du/dt.The discharge capacitor can be designed by the distance of the outer ring of the rotor shaft and by the choice of the dielectric in its capacity so that different or different sized expected interference currents are derived. For example, the leakage capacitor may have a capacitance of 0.1 nF, 1 nF, 2 nF, 3 nF, 4 nF, 5 nF, 6 nF, 7 nF, 8 nF, 9 nF, 10 nF, or a capacitance between the given values. The voltage peaks of the interference currents can be up to 1 kV and this voltage value can be reached within about 100ns, so that a voltage gradient of the interference currents in this case 10kV / μs or 10GV / s. According to the differential equation of a capacity, the current is then i = C · du / dt.

In diesem Fall ergeben sich bei einer Kapazität von 1nF Spitzenströme von 10A. Die Störströme können sehr breitbandig sein und bis in den Bereich von einigen GHz gehen. Der von dem Hohlzylinder wie oben und im Folgenden beschrieben gebildete Ableitkondensator kann sich durch seinen Aufbau gerade dadurch auszeichnen, dass er fast keine Induktivität aufweist, also bis zu sehr hohen Frequenzen der Störströme wirksam ist.In this case, peak currents of 10A result at a capacitance of 1nF. The interference currents can be very broadband and go to the range of a few GHz. The discharge capacitor formed by the hollow cylinder as described above and below can be distinguished by its structure precisely in that it has almost no inductance, that is, it is effective up to very high frequencies of the interference currents.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Dielektrikum als Kunststoffrohr ausgeführt, das an der Rotorwelle oder an dem Außenring angeordnet ist. Insbesondere ist das Dielektrikum als von dem Außenring und/oder der Rotorwelle separates Kunststoffrohr ausgebildet.According to one embodiment, the dielectric is designed as a plastic tube which is arranged on the rotor shaft or on the outer ring. In particular, the dielectric is formed as a separate plastic tube from the outer ring and / or the rotor shaft.

Damit ist das Dielektrikum elektrisch nicht leitend ausgeführt und kann die Kapazität des Ableitkondensators beeinflussen und insbesondere erhöhen. Das Kunststoffrohr kann mit der Rotorwelle mechanisch gekoppelt sein, beispielsweise indem das Kunststoffrohr auf der Außenfläche der Rotorwelle aufsitzt, so dass das Kunststoffrohr sich bei einer Rotation des Rotors mit der Rotorwelle mitdreht. Alternativ kann das Kunststoffrohr so angeordnet sein, dass sich zwischen dem Kunststoffrohr und der Rotorwelle ein geringer Abstand befindet, beispielsweise in Höhe von einigen Hunderstel oder Zehntel Millimeter, so dass das Kunststoffrohr während einer Rotation des Rotors stillsteht. Das Kunststoffrohr kann in einer Ausführungsform Teflon, Polyamid, Polyethylen oder Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) aufweisen, wobei auch Mischungen verschiedener Kunststoffe verwendet werden können.Thus, the dielectric is electrically non-conductive and can affect the capacitance of the bypass capacitor and in particular increase. The plastic tube may be mechanically coupled to the rotor shaft, for example by the plastic tube is seated on the outer surface of the rotor shaft, so that the plastic tube rotates with a rotation of the rotor with the rotor shaft. Alternatively, the plastic pipe can be arranged so that there is a small distance between the plastic pipe and the rotor shaft, for example, in the amount of a few hundredths or tenths of a millimeter, so that the plastic pipe is stationary during rotation of the rotor. In one embodiment, the plastic pipe may comprise teflon, polyamide, polyethylene or acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), although it is also possible to use mixtures of different plastics.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Innenfläche des Außenrings oder eine Außenfläche der Rotorwelle zumindest teilweise mit einer ersten reibungsreduzierenden Beschichtung versehen.According to a further embodiment, an inner surface of the outer ring or an outer surface of the rotor shaft is at least partially provided with a first friction-reducing coating.

Die Innenfläche des Außenrings kann auch vollständig mit einer reibungsreduzierenden Beschichtung versehen sein. Die reibungsreduzierende Beschichtung kann einen Verschleiß vermindern, falls während des Betriebs der Elektrokraftmaschine aufgrund von Herstellungstoleranzen eine Berührung zwischen dem Außenring und der Rotorwelle oder dem rotierenden Dielektrikum in Form eines Kunststoffrohres auftritt.The inner surface of the outer ring can also be completely provided with a friction-reducing coating. The friction-reducing coating can reduce wear if contact between the outer ring and the rotor shaft or the rotating dielectric in the form of a plastic tube occurs during operation of the electric motor due to manufacturing tolerances.

Die reibungsreduzierende Beschichtung kann in einer Ausführungsform eine Beschichtungsdicke von wenigen µm, beispielsweise 1µm, 2µm, 3µm, 4µm, oder zwischen 5µm und 10µm aufweisen. dick seinIn one embodiment, the friction-reducing coating may have a coating thickness of a few μm, for example 1 μm, 2 μm, 3 μm, 4 μm, or between 5 μm and 10 μm. be fat

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste reibungsreduzierende Beschichtung Teflon (Polytetrafluorethylen, PTFE), wobei die erste reibungsreduzierende Beschichtung in einer weiteren Ausführungsform als Dielektrikum des Ableitkondensators fungieren kann.According to a further embodiment, the first friction-reducing coating is Teflon (polytetrafluoroethylene, PTFE), wherein in a further embodiment the first friction-reducing coating may function as a dielectric of the bypass capacitor.

Lediglich der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die erste reibungsreduzierende Beschichtung alternativ oder zusätzlich zu dem Kunststoffrohr oder einem anderen Dielektrikum verwendet werden kann. Teflon eignet sich auch in alleiniger Verwendung gut, um als Dielektrikum eines Kondensators zu fungieren.For the sake of completeness, it should be pointed out that the first friction-reducing coating can be used alternatively or in addition to the plastic pipe or another dielectric. Teflon, even when used alone, is well suited to act as a dielectric of a capacitor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Rotor weiterhin einen Rotorwellenring auf, wobei der Rotorwellenring auf der Rotorwelle angeordnet ist und von dem Hohlzylinder in Umfangsrichtung umfasst wird.According to a further embodiment, the rotor further comprises a rotor shaft ring, wherein the rotor shaft ring is arranged on the rotor shaft and is encompassed by the hollow cylinder in the circumferential direction.

Damit kann der Rotorwellenring die Funktion der rotorwellenseitigen Elektrode übernehmen. Der Rotorwellenring kann mit der Rotorwelle einstückig ausgeführt sein, er kann aber auch auf die Rotorwelle aufgesetzt sein und kraftschlüssig oder formschlüssig mit der Rotorwelle verbunden sein.Thus, the rotor shaft ring can take over the function of the rotor shaft side electrode. The rotor shaft ring may be formed integrally with the rotor shaft, but it may also be placed on the rotor shaft and be positively or positively connected to the rotor shaft.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Außenfläche des Rotorwellenrings zumindest teilweise mit einer zweiten reibungsreduzierenden Beschichtung versehen.According to a further embodiment, an outer surface of the rotor shaft ring is at least partially provided with a second friction-reducing coating.

Für den Fall, dass kein Rotorwellenring zur Anwendung kommt, kann die zweite reibungsreduzierende Beschichtung auch auf einem Teil der Oberfläche der Rotorwelle angebracht sein.In the event that no rotor shaft ring is used, the second friction reducing coating may also be applied on a part of the surface of the rotor shaft.

Die zweite reibungsreduzierende Beschichtung kann dabei insbesondere bei Kontakt mit einem nicht rotierenden stationären Bauteil, beispielsweise dem Dielektrikum oder dem Außenring, einen Materialverschleiß reduzieren.The second friction-reducing coating can reduce material wear, in particular when in contact with a non-rotating stationary component, for example the dielectric or the outer ring.

Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite reibungsreduzierende Beschichtung Teflon. Dabei gelten sinngemäß die weiter oben dargelegten Ausführungen zu der ersten reibungsreduzierenden Beschichtung.In one embodiment, the second friction reducing coating is Teflon. The above statements on the first friction-reducing coating apply mutatis mutandis.

Insbesondere kann die zweite reibungsreduzierende Beschichtung als Dielektrikum fungieren und einen Materialverschleiß insbesondere in Kombination mit der ersten reibungsreduzierenden Beschichtung auf der Innenfläche des Außenrings vermeiden oder reduzieren.In particular, the second friction-reducing coating can function as a dielectric and avoid or reduce material wear, in particular in combination with the first friction-reducing coating on the inner surface of the outer ring.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Rotorwellenring einen größeren Außendurchmesser auf als die Rotorwelle.According to a further embodiment, the rotor shaft ring has a larger outer diameter than the rotor shaft.

Durch den größeren Außendurchmesser des Rotorwellenrings erhöht sich zwangsläufig auch die Oberfläche der Elektrode, als welche der Rotorwellenring bzw. die Oberfläche des Rotorwellenrings dient, so dass auch die Kapazität des Due to the larger outer diameter of the rotor shaft ring inevitably increases the surface of the electrode, as which serves the rotor shaft ring or the surface of the rotor shaft ring, so that the capacity of the

Ableitkondensators über die Größe des Außendurchmessers des Rotorwellenrings beeinflusst werden kann.Ableitkondensators on the size of the outer diameter of the rotor shaft ring can be influenced.

In einer Ausführungsform kann der Innendurchmesser des Außenrings zwischen 4 cm und 12 cm liegen. Die axiale Länge des Außenrings kann zwischen 10 mm und 20 mm sein. Die Dicke des Dielektrikums zwischen dem Außenring und der Rotorwelle bzw. dem Rotorwellenring kann zwischen 0,05 mm und 0,1 mm sein. Mit einer angenommenen Dielektrizitätszahl von 3 kann der Ableitkondensator somit eine Kapazität zwischen 0,5 nF und 5 nF erreichen.In one embodiment, the inner diameter of the outer ring may be between 4 cm and 12 cm. The axial length of the outer ring can be between 10 mm and 20 mm. The thickness of the dielectric between the outer ring and the rotor shaft or the rotor shaft ring can be between 0.05 mm and 0.1 mm. With an assumed dielectric constant of 3, the leakage capacitor can thus reach a capacitance between 0.5 nF and 5 nF.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Elektrokraftmaschine angegeben, welche ein Gehäuse und einen Rotor wie oben und im Folgenden beschrieben aufweist. Dabei ist der Außenring mit dem Gehäuse mechanisch gekoppelt und die Rotorwelle ist angeordnet, sich in einem Betriebszustand der Elektrokraftmaschine mit Bezug zu dem Außenring zu drehen.According to another aspect, there is provided an electric motor having a housing and a rotor as described above and hereinafter. In this case, the outer ring is mechanically coupled to the housing and the rotor shaft is arranged to rotate in an operating state of the electric motor with respect to the outer ring.

Damit werden Störwechselströme von dem Rotor über die Rotorwelle und den Ableitkondensator bzw. den Außenring abgeleitet.Thus, disturbance alternating currents are derived from the rotor via the rotor shaft and the bypass capacitor or the outer ring.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Außenring mit dem Gehäuse der Elektrokraftmaschine elektrisch gekoppelt, so dass Störwechselströme über die Rotorwelle als erste Elektrode des Ableitkondensators und über den Außenring als zweite Elektrode des Ableitkondensators auf das Gehäuse abgeleitet werden.According to one embodiment, the outer ring is electrically coupled to the housing of the electric motor, so that disturbance alternating currents are discharged via the rotor shaft as the first electrode of the bypass capacitor and via the outer ring as the second electrode of the bypass capacitor to the housing.

In einer Ausführungsform kann das als Kunststoffrohr ausgeführte Dielektrikum an dem Gehäuse angeordnet sein.In one embodiment, the dielectric embodied as a plastic tube can be arranged on the housing.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Elektrokraftmaschine eine pulswechselrichterbetriebene elektrische Maschine.According to a further embodiment, the electric motor is a pulse inverter-operated electric machine.

Im Folgenden werden mit Verweis auf die Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.In the following, embodiments of the invention will be described with reference to the figures.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Rotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 shows a schematic representation of a rotor according to an embodiment of the invention.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Schnittansicht eines Ableitkondensators für einen Rotor gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 shows a schematic representation of a sectional view of a discharge condenser for a rotor according to another embodiment of the invention.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer Elektrokraftmaschine gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. 3 shows a schematic representation of a part of an electric motor according to another embodiment of the invention.

Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstabsgetreu. Werden in der folgenden Figurenbeschreibung gleiche Bezugsziffern verwendet, so betreffen diese gleiche oder ähnliche Elemente.The illustrations in the figures are schematic and not to scale. If the same reference numerals are used in the following description of the figures, these relate to the same or similar elements.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt einen Rotor 100 mit einem Rotorkörper 110 und einer Rotorwelle 120. Der Rotorkörper 110 erstreckt sich zylinderförmig in Längsrichtung bzw. axialer Richtung der Rotorwelle 120. 1 shows a rotor 100 with a rotor body 110 and a rotor shaft 120 , The rotor body 110 extends cylindrical in the longitudinal direction or axial direction of the rotor shaft 120 ,

Die Rotorwelle 120 weist eine Oberfläche 121 auf, wobei die Rotorwelle 120 und ein Teilabschnitt ihrer Oberfläche 121 von dem Hohlzylinder 130 umfasst wird, so dass die Oberfläche 121 und der Hohlzylinder 130 einen Ableitkondensator zum Ableiten von Störwechselströmen von dem Rotor 100 bilden.The rotor shaft 120 has a surface 121 on, with the rotor shaft 120 and a portion of its surface 121 from the hollow cylinder 130 is included, so that the surface 121 and the hollow cylinder 130 a bypass capacitor for diverting interfering AC currents from the rotor 100 form.

Die Rotorwelle 120 oder zumindest die Oberfläche 121 der Rotorwelle ist elektrisch leitend ausgeführt, um eine erste Elektrode des Ableitkondensators zu bilden. Die zweite Elektrode des Ableitkondensators wird von dem Außenring des Hohlzylinders 130 gebildet, wobei der Außenring ebenfalls elektrisch leitend ausgeführt ist.The rotor shaft 120 or at least the surface 121 the rotor shaft is made electrically conductive to form a first electrode of the bypass capacitor. The second electrode of the bypass capacitor is from the outer ring of the hollow cylinder 130 formed, wherein the outer ring is also designed to be electrically conductive.

2 zeigt eine Schnittansicht des Ableitkondensators entlang der in 1 gezeigten Schnittlinie A-A´. 2 shows a sectional view of the bypass capacitor along in 1 shown section line AA '.

Der Rotorwellenring 132 ist auf der Rotorwelle 120 bzw. auf deren Außenfläche 121 angeordnet und umgibt die Rotorwelle in Umfangsrichtung 126. Es ist ersichtlich, dass der von der Außenfläche 134 abgegrenzte Rotorwellenring einen größeren Durchmesser aufweist als die Rotorwelle 120. Damit wird auch eine Oberfläche des Rotorwellenrings 132 im Vergleich zu der Oberfläche der Rotorwelle auf einer gleichen axialen Länge größer.The rotor shaft ring 132 is on the rotor shaft 120 or on its outer surface 121 arranged and surrounds the rotor shaft in the circumferential direction 126 , It can be seen that from the outside surface 134 delimited rotor shaft ring has a larger diameter than the rotor shaft 120 , This is also a surface of the rotor shaft ring 132 larger compared to the surface of the rotor shaft at an equal axial length.

Der Außenring 136 weist einen größeren Innendurchmesser auf als den Außendurchmesser des Rotorwellenrings 132, so dass der Außenring 136 die Rotorwelle 120 und den Rotorwellenring 132 in Umfangsrichtung 126 umfasst. Die Elektroden des Ableitkondensators werden damit von der Außenfläche 134 des Rotorwellenrings und von der Innenfläche 137 des Außenrings gebildet. Zwischen der Außenfläche 134 des Rotorwellenrings und der Innenfläche 137 des Außenrings kann ein Dielektrikum angeordnet sein, welches in 2 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt ist. Ebenso können die Außenfläche 134 und die Innenfläche 137 mit einer reibungsreduzierenden Beschichtung zumindest auf einem Teil oder Abschnitt dieser Fläche versehen sein.The outer ring 136 has a larger inner diameter than the outer diameter of the rotor shaft ring 132 so that the outer ring 136 the rotor shaft 120 and the rotor shaft ring 132 in the circumferential direction 126 includes. The electrodes of the bypass capacitor are thus from the outer surface 134 of the rotor shaft ring and the inner surface 137 formed of the outer ring. Between the outer surface 134 the rotor shaft ring and the inner surface 137 the outer ring may be arranged a dielectric, which in 2 is not shown for clarity. Likewise, the outer surface 134 and the inner surface 137 be provided with a friction-reducing coating at least on a part or portion of this surface.

3 zeigt eine Schnittdarstellung einer Elektrokraftmaschine 200 mit einem Rotor mit Rotorkörper 110 und Rotorwelle 120 sowie einem Gehäuse 210. 3 shows a sectional view of an electric motor 200 with a rotor with rotor body 110 and rotor shaft 120 as well as a housing 210 ,

Auf der Rotorwelle 120 ist ein Rotorwellenring 132 mit erhöhtem Außendurchmesser im Vergleich zu der Rotorwelle angebracht. Zwischen der Außenfläche des Rotorwellenrings, welche eine Beschichtung 135 aufweist, und der Innenfläche des Außenrings 136, welche eine Beschichtung 139 aufweist, ist ein Dielektrikum 150 angeordnet.On the rotor shaft 120 is a rotor shaft ring 132 mounted with increased outer diameter compared to the rotor shaft. Between the outer surface of the rotor shaft ring, which is a coating 135 and the inner surface of the outer ring 136 which is a coating 139 has, is a dielectric 150 arranged.

Die Länge des Rotorwellenrings 132 in axialer Richtung der Rotorwelle 120 entspricht in etwa der Länge des Dielektrikums 150 sowie des Außenrings 136 ebenfalls in axialer Richtung der Rotorwelle. Es sei darauf hingewiesen, dass der Außenring und/oder das Dielektrikum eine voneinander und/oder von dem Rotorwellenring abweichende Länge in axialer Richtung der Rotorwelle 120 aufweisen können.The length of the rotor shaft ring 132 in the axial direction of the rotor shaft 120 corresponds approximately to the length of the dielectric 150 and the outer ring 136 also in the axial direction of the rotor shaft. It should be noted that the outer ring and / or the dielectric one another and / or deviating from the rotor shaft ring length in the axial direction of the rotor shaft 120 can have.

Der Außenring 136 kann in einer Ausführungsform mit einem flexiblen Anbindungselement beispielsweise in Form eines elektrisch leitenden Balges oder gefalteten Elementes mechanisch und elektrisch an das Gehäuse gekoppelt werden. Dies ermöglicht es dem Hohlzylinder beispielsweise auf einen Schlag der Rotorwelle, welcher aus einer Fertigungs- oder Lauftoleranz resultiert und beispielsweise wenige Hundertstel mm betragen kann, zu reagieren. Insbesondere, wenn der Außenring zu dem Rotorwellenring oder zu der Oberfläche der Rotorwelle einen geringen Abstand mit geringem Luftspalt dazwischen oder keinen Abstand hat, d.h. dass die beiden Elemente während einer Rotation der Rotorwelle einander berühren, ist diese Flexibilität von Vorteil, da der Hohlzylinder auf eine leichte unregelmäßige Bewegung der Rotorwelle reagieren kann, indem der Hohlzylinder eine Ausgleichbewegung vornimmt.The outer ring 136 In one embodiment, it can be mechanically and electrically coupled to the housing with a flexible connection element, for example in the form of an electrically conductive bellows or folded element. This makes it possible for the hollow cylinder, for example, at a stroke of the rotor shaft, which results from a manufacturing or running tolerance and can be, for example, a few hundredths of a millimeter to react. In particular, if the outer ring to the rotor shaft ring or to the surface of the rotor shaft has a small distance with little air gap therebetween or no distance, ie that the two elements during a rotation of the rotor shaft touch each other, this flexibility is advantageous because the hollow cylinder to a slight irregular movement of the rotor shaft can react by the hollow cylinder makes a compensating movement.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 202010007342 U1 [0005]

Claims

Rotor ( 100 ) for an electric motor ( 200 ), the rotor ( 100 ) comprising a rotor body ( 110 ) and a rotor shaft ( 120 ); the rotor shaft ( 120 ) a first electrically conductive region ( 121 ) having; characterized in that an outer ring ( 136 ) is arranged so that this the rotor shaft ( 120 ) in the circumferential direction of the rotor shaft comprises; the rotor shaft ( 120 ) with respect to the outer ring ( 136 ) or the outer ring ( 136 ) with respect to the rotor shaft ( 120 ) in a circumferential direction ( 126 ) is rotatable; wherein the outer ring has a second electrically conductive region ( 137 ) having; wherein a dielectric ( 150 ) in a radial direction ( 124 ) between the first electrically conductive region ( 121 ) of the rotor shaft ( 120 ) and the second electrically conductive region ( 137 ) of the outer ring ( 136 ), so that the first electrically conductive region ( 121 ), the dielectric ( 150 ) and the second electrically conductive region ( 137 ) a bypass capacitor having a capacity of at least 0 , 1 nF for in the rotor body ( 110 ) formed Störwechselströme.

Rotor ( 100 ) according to claim 1, wherein the dielectric ( 150 ) is designed as a plastic tube, which on the rotor shaft ( 120 ) or on the outer ring ( 136 ) is arranged.

Rotor ( 100 ) according to one of claims 1 or 2, wherein an inner surface ( 137 ) of the outer ring ( 136 ) or an outer surface ( 121 ) of the rotor shaft ( 120 ) at least partially with a first friction reducing coating ( 139 ) is provided.

Rotor ( 100 ) according to claim 4, wherein the first friction-reducing coating ( 139 ) Teflon is.

Rotor ( 100 ) according to one of claims 3 or 4, wherein the first friction-reducing coating ( 139 ) acts as a dielectric.

Rotor ( 100 ) according to one of the preceding claims, further comprising a rotor shaft ring ( 132 ); the rotor shaft ring ( 132 ) on the rotor shaft ( 120 ) is arranged and from the hollow cylinder ( 130 ) in the circumferential direction ( 126 ) is included.

Rotor ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein an outer surface ( 134 ) of the rotor shaft ring ( 132 ) at least partially with a second friction reducing coating ( 135 ) is provided.

Rotor ( 100 ) according to claim 7, wherein the rotor shaft ring has a larger outer diameter than the rotor shaft ( 120 ).

Rotor ( 100 ) according to one of claims 7 or 8, wherein the second friction-reducing coating ( 135 ) Teflon is.

Rotor ( 100 ) according to one of claims 7 to 9, wherein the second friction-reducing coating ( 135 ) acts as a dielectric.

Electric motor machine ( 200 ), comprising a housing ( 210 ) and a rotor ( 100 ) according to one of the preceding claims, wherein the outer ring ( 136 ) with the housing ( 210 ) is mechanically coupled and the rotor shaft ( 120 ) is arranged to rotate in an operating state of the electric motor with respect to the outer ring.

Electric motor machine ( 200 ) according to claim 11, wherein the outer ring ( 136 ) with the housing ( 210 ) is electrically coupled, so that disturbance alternating currents through the rotor shaft ( 120 ) as the first electrode of the bypass capacitor and via the outer ring ( 136 ) as a second electrode of the bypass capacitor on the housing ( 210 ) be derived.

Electric motor machine ( 200 ) according to one of claims 11 or 12, wherein the electric motor is a pulse inverter-driven electric machine.