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Die Erfindung betrifft zunächst einen Rotor für eine Elektromaschine, insbesondere für den Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des zuvor genannten Rotors gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 9. Schließlich betrifft die Erfindung eine Elektromaschine, insbesondere für den Hybridantrieb eines Kraftfahrzeuges, mit dem zuvor genannten Rotor.
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Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Rotoren für Elektromaschinen, insbesondere für den Hybridantrieb von Kraftfahrzeugen bekannt. Derartige Rotoren weisen mindestens ein Rotorträgerelement und mindestens ein Lamellen-Blechpaket auf. Das Lamellen-Blechpaket besteht im Wesentlichen aus einer Vielzahl von Ausnehmungen aufweisenden Lamellen, wobei die Ausnehmungen der Lamellen beispielsweise zur Aufnahme von Magnetelementen dienen können. Das so gebildete Lamellen-Blechpaket ist mit dem Rotorträgerelement wirksam verbindbar bzw. verbunden, insbesondere weisen die Lamellen des Lamellen-Blechpakets jeweils eine Innenausnehmung auf und werden auf den Außenumfang eines Rotorträgerelementes aufgeschoben und dann insbesondere mithilfe einer Pressverbindung wirksam mit dem Rotorträgerelement verbunden. Das Lamellen-Blechpaket weist daher mehrere Lamellen und zur äußeren Begrenzung des Lamellen-Blechpakets mindestens eine Decklamelle auf. Hierbei ist die Decklamelle im Wesentlichen vollflächig ausgebildet, zumindest ist der äußere Ringbereich der Decklamelle vollflächig ausgebildet, weist also keine Ausnehmungen auf. Das Lamellen-Blechpaket wird daher durch mindesten eine „Decklamelle“ zumindest einseitig nach außen hin „begrenzt“. Zumindest einseitig an dem Lamellen-Blechpaket und/oder angrenzend zu einer die äußere Begrenzung des Lamellen-Blechpakets bildenden Decklamelle wird dann eine sogenannte „Wuchtscheibe“ angeordnet. Insbesondere weist diese Wuchtscheibe eine bestimmte Dicke auf und ist – ähnlich wie die Lamellen – im Wesentlichen ringförmig ausgebildet. Sinn und Zweck der Wuchtscheibe ist es, dass hierdurch eine Wuchtmöglichkeit zum „Auswuchten“ des Rotors gegeben ist. Insbesondere kann durch eine Materialwegnahme, beispielsweise durch Bohren und/oder Fräsen, Material von der Wuchtscheibe an bestimmten Positionen eliminiert werden, so dass hierdurch der Rotor dann „ausgewuchtet“ wird bzw. „Unwuchten“ kompensiert werden können. Insbesondere weist der Rotor an einem der Wuchtscheibe gegenüberliegendem Ende einer weitere Wuchtmöglichkeit auf, insbesondere eine Materialverdickung, so dass auch hier entsprechend Material durch Bohren und/oder Fräsen weggenommen werden kann, um den gesamten Rotor entsprechend „auszuwuchten“.
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Da es sich bei Rotoren üblicherweise um schnell laufende Rotationsmaschinen handelt, ist die Möglichkeit eines Wuchtens/Auswuchtens der Rotoren wesentlich. So wird beispielsweise in der
DE 10 2010 041 599 A1 ein Rotor bzw. ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Wuchtungsmasse an dem Rotor, insbesondere an dem Lamellen-Blechpaket zusätzlich angeordnet wird, um entsprechende Unwuchten zu eliminieren. Diese hier zusätzlich vorgesehene Wuchtungsmasse ist als eine Niete ausgeführt und wird insbesondere in das Lamellen-Blechpaket in einer bestimmten Position eingebracht, um die „Unwuchten“ des Rotors auszugleichen.
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So ist der Rotor des gattungsbildenden Standes der Technik (bei der
DE 10 2010 041 599 A1 ) aber noch nicht optimal ausgebildet. Der Montage- und Arbeitsaufwand, insbesondere zur Positionierung und Anordnung der zusätzlichen Wuchtungsmasse, insbesondere die Positionierung und Anordnung des Nietes ist sehr hoch. Die Herstellung des bekannten Rotors ist daher zeit- und kostenaufwändig, denn insbesondere müssen mehrere Arbeitsschritte zur Herstellung dieses Rotors durchgeführt werden, die den Herstellungsaufwand und die damit verbundenen Kosten stark erhöhen.
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Der Erfindung liegt daher nunmehr die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten Rotor nun derart auszugestalten und weiterzubilden, dass der Montage- und/oder Zeitaufwand zur Herstellung eines derartigen Rotors und die damit einhergehenden Kosten verringert sind.
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Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun – für den eingangs genannten Rotor – durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Das Grundprinzip der Erfindung geht nun dahin, dass funktional eine Wuchtscheibe aus mehreren Decklamellen ausgebildet wird. Anders ausgedrückt zur funktionellen Ausbildung einer Wuchtscheibe sind nun mehrere Decklamellen vorgesehen und/oder angeordnet. Es ist daher funktional eine Wuchtscheibe aus mehreren Decklamellen gebildet, ohne dass eine separate Wuchtscheibe, wie bisher, angeordnet werden muss. Dadurch kann der Rotor insbesondere in weniger Arbeitsschritten hergestellt werden. Insbesondere kann in einem Arbeitsschritt das Lamellen-Blechpaket einschließlich dann der Decklamellen auf den Außenumfang des Rotorträgerelementes aufgepresst werden.
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Das Lamellen-Blechpaket ist direkt mit dem Rotorträgerelement wirksam verbunden, insbesondere über eine Pressverbindung mit dem Rotorträgerelement wirksam verbunden. Hierbei weist das Lamellen-Blechpaket eine Vielzahl von insbesondere Ausnehmungen aufweisenden Lamellen insbesondere zur Aufnahme von Magnetelementen und zur äußeren Begrenzung und Ausführung einer funktionalen Wuchtscheibe eine Mehrzahl von Decklamellen, insbesondere mindestens zwei Decklamellen auf, die insbesondere direkt aufeinander liegen. Die oben bereits beschriebenen Vorteile werden hierdurch realisiert.
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Das Rotorträgerelement weist insbesondere eine stummelförmige Wellenaufnahme insbesondere als integralen Bestandteil auf, wobei insbesondere am Außenumfang der stummelförmigen Wellenaufnahme zumindest eine Materialverdickung zur Ausbildung einer – ersten – Wuchtmöglichkeit vorgesehen ist. Oder anders ausgedrückt: Durch die hier vorgesehene „Materialverdickung“ kann an bestimmten Positionen der Materialverdickung entsprechend Material entfernt werden, wodurch die „Unwuchten“ des Rotors kompensiert werden können. Denkbar sind auch anders ausgebildete spezifische geometrische Formen für das Rotorträgerelement.
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Durch die Anordnung der Mehrzahl der Decklamellen zur Ausbildung der funktionalen Wuchtscheibe ist dann eine – zweite – Wuchtmöglichkeit realisiert, denn auch hier kann nun aus der Materialdicke der Mehrzahl der Decklamellen entsprechend Material an bestimmten Positionen entfernt werden, so dass „Unwuchten“ des Rotors kompensiert werden können. Hierbei ist der Ausdruck „erste“ bzw. „zweite“ Wuchtmöglichkeit vertauschbar bzw. nicht einschränkend gemeint. Denkbar ist daher auch nur die Anordnung von der Mehrzahl der Decklamellen zur Ausbildung der funktionalen Wuchtscheibe als „erste“ Wuchtmöglichkeit, ohne dass eine weitere „zweite“ Wuchtmöglichkeit beispielsweise durch die zuvor genannte Ausbildung der Materialverdickung am Außenumfang der stummelförmigen Wellenaufnahme realisiert sein muss.
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Das Lamellen-Blechpaket weist eine Vielzahl von insbesondere Ausnehmungen aufweisenden Lamellen auf. Die Ausnehmungen dieser Lamellen dienen insbesondere zur Aufnahme von Magnetelementen. Das gesamte Lamellen-Blechpaket wird zumindest einseitig entsprechend dann nach außen begrenzt und zwar durch die Mehrzahl der Decklamellen, die eine funktionale Wuchtscheibe bilden. Die Decklamellen sind mit Ausnahme einer jeweiligen Innenausnehmung jeweils vollflächig ausgebildet, weisen insbesondere keine weiteren Ausnehmungen auf. Der jeweilige ringförmige äußere Bereich der jeweiligen Decklamelle ist daher insbesondere vollflächig ausgebildet, insbesondere damit in jedem Bereich des ringförmigen äußeren Bereiches auch Material vorhanden und entsprechend entfernbar ist. Auf einfache und kostengünstige Weise ist daher funktional eine Wuchtscheibe an den Decklamellen gebildet.
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Die Decklamellen begrenzen das Lamellen-Blechpaket zumindest einseitig, wobei die Decklamellen insbesondere zwischen dem Paket der die Ausnehmungen aufweisenden Lamellen und einem am Außenumfang des Rotorträgerelementes vorgesehenen Absatz angeordnet sind, insbesondere zwischen diesen beiden Komponenten auch „eingepresst“ sind.
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Die Wuchtscheibe ist durch mindestens fünf, insbesondere durch mindestens acht, insbesondere durch vorzugsweise mindestens zehn direkt aufeinander liegenden Decklamellen gebildet. Die genaue Anzahl der direkt aufeinander liegenden Decklamellen ist insbesondere auch abhängig von deren Materialstärke bzw. Materialdicke in der jeweiligen spezifischen Ausführungsform.
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Für das oben genannte Verfahren ist die zuvor aufgezeigte Aufgabe nun durch die Merkmale des Patentanspruches 9 gelöst. Hierbei wird ein Rotorträgerelement mit mindestens einem Lamellen-Blechpaket wirksam verbunden, wobei das Lamellen-Blechpaket mehrere Lamellen und zur äußeren Begrenzung des Lamellen-Blechpaketes mindestens eine Decklamelle aufweist. Hierbei wird die Wuchtscheibe funktional aus mehreren Decklamellen realisiert, wobei die Decklamellen direkt aufeinander angeordnet, insbesondere aufeinander gestapelt werden.
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Schließlich ist eine Elektromaschine insbesondere für den Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs mit dem zuvor genannten Rotor entsprechend herstellbar.
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Im Ergebnis sind die eingangs genannten Nachteile vermieden und entsprechende Vorteile erzielt.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, insbesondere den erfindungsgemäßen Rotor auf vorteilhafte Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche sowie aber auch auf den Patentanspruch 9 und 10 verwiesen werden. Im Einzelnen wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der folgenden Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 in einer schematischen, teils perspektivischen Darstellung einen Rotor für eine Elektromaschine gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 in schematischer, teilweise geschnittener Darstellung den Rotor aus 1, jedoch nur hälftig dargestellt, und
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3 in schematischer, teils explosiver Darstellung die jeweiligen Komponenten zur Herstellung des in 1 und in 2 dargestellten Rotors.
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Die 1 bis 3 zeigen, zumindest teilweise, in schematischer Darstellung einen Rotor 1 für eine nicht im Einzelnen dargestellte Elektromaschine, insbesondere für den Hybridantrieb eines nicht im Einzelnen dargestellten Kraftfahrzeuges.
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Der Rotor 1 weist mindestens ein Rotorträgerelement 2 und mindestens ein Lamellen-Blechpaket 3 auf. Das Lamellen-Blechpaket 3 ist mit dem Motorträgerelement 3 wirksam verbindbar oder verbunden, wobei das Lamellen-Blechpaket 3 mehrere Lamellen 4 und zur äußeren Begrenzung des Lamellen-Blechpakets 3 mindestens eine Decklamelle 5 aufweist.
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Die eingangs genannten Nachteile sind nun zunächst dadurch vermieden, dass zur funktionalen Ausbildung einer Wuchtscheibe 6 mehrere Decklamellen 5 vorgesehen und/oder angeordnet sind. Hierdurch werden die eingangs genannten Nachteile vermieden und entsprechende Vorteile erzielt. Insbesondere sind der Montage- und/oder Zeitaufwand sowie die Herstellungskosten für den entsprechenden Rotor 1 entsprechend verringert. Mithilfe der funktionalen Ausbildung einer „Wuchtscheibe“, die aus mehreren Decklamellen ausgebildet bzw. realisiert ist, können die „Unwuchten“ des Rotors entsprechend kompensiert werden. Aus den Materialstärken der Decklamellen kann entsprechend Material entfernt, insbesondere durch Bohren und/oder Fräsen weggenommen werden, letzteres insbesondere an bestimmten Positionen der Decklamellen, so dass entsprechende „Unwuchten“ des Rotors ausgeglichen werden können. Auf einfache Weise ist daher insbesondere in einem Arbeitsgang eine Wuchtscheibe aus mehreren Decklamellen realisierbar und auch das Auswuchten des Rotors auf einfache Weise realisierbar.
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Wie die 2 zeigt ist das Lamellen-Blechpaket 3 direkt mit dem Rotorträgerelement 2 wirksam verbunden. Hierfür ist insbesondere eine Pressverbindung zwischen den Lamellen-Blechpaket 3 und dem Rotorträgerelement 2 realisiert, d.h. das Lamellen-Blechpaket 3 ist über eine Pressverbindung mit dem Rotorträgerelement 2 wirksam verbunden. Weiterhin zeigt die 2, dass das Rotorträgerelement 2 eine stummelförmige Wellenaufnahme 2a als integralen Bestandteil aufweist. Insbesondere ist ein Wellenstumpf in die Wellenaufnahme 2a einführbar.
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Das Lamellen-Blechpaket 3 weist eine Vielzahl von insbesondere hier nicht dargestellten Ausnehmungen aufweisenden Lamellen 4 auf. Hierbei dienen die nicht dargestellten Ausnehmungen der Lamellen 4 insbesondere zur Aufnahme von ebenfalls nicht dargestellten Magnetelementen. Denkbar sind aber auch vollflächig ausgebildete Lamellen 4 ohne Ausnehmungen.
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Zur äußeren Begrenzung des Lamellen-Blechpakets 3 und zur Ausbildung einer funktionalen Wuchtscheibe sind eine Mehrzahl von Decklamellen 5 vorgesehen. Insbesondere sind hierzu mindestens zwei direkt aufeinander liegende Decklamellen 5 vorgesehen. Bei der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind zur Realisierung der aus den Decklamellen 5 bestehenden funktionalen Wuchtscheibe 6 aber mindestens fünf, insbesondere mindestens acht, vorzugsweise insbesondere mindestens zehn direkt aufeinander liegende Decklamellen 5 vorgesehen bzw. bilden insbesondere zehn direkt aufeinander liegende Decklamellen 5 eine entsprechende funktionale Wuchtscheibe 6.
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Die Decklamellen 5 sind mit Ausnahme einer jeweiligen Innenausnehmung jeweils vollflächig ausgebildet, insbesondere ist daher der jeweilige ringförmige äußere Bereich der jeweiligen Decklamelle 5 vollflächig ausgebildet. Es ist jedoch denkbar, dass die Lamellen 4 und die Decklamellen 5 in einem gleichen Stanzprozess hergestellt werden.
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Wie insbesondere die 2 zeigt begrenzen die Decklamellen 5 das Lamellen-Blechpaket 3 zumindest einseitig, sind insbesondere an einem Ende des Lamellen-Blechpakets 3 angeordnet. Insbesondere zwischen dem Paket der insbesondere die Ausnehmungen aufweisenden Lamellen 4 und einem am Außenumfang des Rotorträgerelementes 2 vorgesehenen Absatz 7 sind die Decklamellen 5 angeordnet bzw. insbesondere hier eingepresst.
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Wie weiterhin insbesondere aus der 2 gut ersichtlich ist, ist am Außenumfang der stummelförmigen Wellenaufnahme 2a zumindest eine Materialverdickung 8 zur Ausbildung einer – ersten – Wuchtmöglichkeit vorgesehen, wobei durch die Anordnung der Mehrzahl der Decklamellen 5 die Ausbildung einer – zweiten – Wuchtmöglichkeit realisiert ist, wie oben beschrieben. Die Bezeichnung „erste“ und „zweite“ Wuchtmöglichkeit sind hier nicht einschränkend gemeint, sondern auch entsprechend austauschbar. Denkbar ist, dass der Rotor 1 nur eine durch Decklamellen 5 ausgebildete funktionale Wuchtscheibe aufweist, so dass der Rotor nur eine, dann eine „erste“ Wuchtmöglichkeit aufweist. Mit dem Begriff „Wuchtmöglichkeit“ ist gemeint, dass dann an der durch mehrere Decklamellen 5 funktional gebildeten Wuchtscheibe dann entsprechend Material abgetragen werden kann, insbesondere an bestimmten Positionen und/oder Lagestellen der Decklamellen 5, damit entsprechende „Unwuchten“ des Rotors 1 eliminiert werden können. Gleiches gilt für die „Wuchtmöglichkeit“ durch die vorgesehene Materialverdickung 8 am Außenumfang der stummelförmigen Wellenaufnahme 2a. Von Bedeutung bei Ausbildung der „Wuchtmöglichkeiten“ ist daher, dass eine für den Rotor 1 maximal zulässige Unwucht realisierbar ist, die insbesondere durch ein Masse-abtragendes-Verfahren realisierbar ist.
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Aus der 3 wird auch das entsprechende erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des in den 1 und 2 dargestellten Rotors 1 für eine Elektromaschine deutlich. Ein Rotorträgerelement 2 wird mit mindestens einem Lamellen-Blechpaket 3 wirksam verbunden. Hierbei weist das Lamellen-Blechpaket 3 mehrere Lamellen 4 und zur äußeren Begrenzung des Lamellen-Blechpakets 3 mindestens eine Decklamelle 5 auf. Aus 3 wird deutlich, dass hier insbesondere in einem einzigen Verfahrensschritt eine Wuchtscheibe 6 funktional aus mehreren Decklamellen 5 realisiert wird, wobei die Decklamellen 5 direkt aufeinander angeordnet werden, insbesondere direkt aufeinander gestapelt werden können, so dass in einem einzigen Arbeitsschritt dann die Lamellen 4 und die Decklamellen 5 auf das Rotorträgerelement 2 aufgeschoben werden können, insbesondere um eine Presspassung zu realisieren.
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Mit dem in den 1 bis 3 dargestellten Rotor 1 ist dann auch eine Elektromaschine, die hier nicht im Einzelnen dargestellt ist, insbesondere für den Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs herstellbar. Eine derartige Elektromaschine weist dann den in den 1 bis 3 dargestellten Rotor 1 auf, dessen Herstellung entsprechend zeit- und kostengünstig ist, insbesondere gemäß dem oben beschriebenen Verfahren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotor
- 2
- Rotorträgerelement
- 2a
- Wellenaufnahme
- 3
- Lamellen-Blechpaket
- 4
- Lamelle
- 5
- Decklamelle
- 6
- Wuchtscheibe
- 7
- Absatz
- 8
- Materialverdickung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010041599 A1 [0003, 0004]
