DE102017011989A1 - Rotor for an electric machine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Elektromaschine, umfassend zwei aus mehreren Rotorsegment-Subpaketen (13) bestehende Blechpakete (9, 11), die auf einer Rotorwelle (1) gelagert sind. Bei einem Rotor, welcher auch bei hohen Geschwindigkeiten und Drehzahlen einsetzbar ist und trotzdem kostengünstig herstellbar ist, weist die Rotorwelle (1) eine Außenverzahnung (3) zur Aufnahme der beiden Blechpakete (9, 11) auf, deren nebeneinander sich axial erstreckenden schräg verlaufenden Aufnahmerillen (5, 7) gespiegelt sind.The invention relates to a rotor for an electric machine, comprising two sheet-metal packages (9, 11) consisting of a plurality of rotor segment sub-packages (13), which are mounted on a rotor shaft (1). In a rotor which can also be used at high speeds and rotational speeds and is nevertheless inexpensive to produce, the rotor shaft (1) has an outer toothing (3) for receiving the two laminated cores (9, 11) whose side by side extending axially obliquely receiving grooves (5, 7) are mirrored.
Description
Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Elektromaschine, umfassend mindestens ein Blechpaket, das auf einer Rotorwelle gelagert ist.The invention relates to a rotor for an electric machine, comprising at least one laminated core, which is mounted on a rotor shaft.
Aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rotor für eine Elektromaschine anzugeben, welcher mit einem möglichst geringen Aufwand herzustellen ist und trotzdem sehr hohe Drehzahlen erreicht, ohne dass ein Versagen der Elektromaschine infolge von auftretenden Fliehkräften auftritt.The object of the invention is to provide a rotor for an electric machine, which is to manufacture with the least possible effort and still achieved very high speeds without a failure of the electric machine occurs as a result of centrifugal forces occurring.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.The invention results from the features of the independent claims. Advantageous developments and refinements are the subject of the dependent claims. Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description, as well as the explanation of embodiments of the invention, which are illustrated in the figures.
Die Aufgabe ist mit einem Rotor dadurch gelöst, dass die Rotorwelle eine Außenverzahnung zur Aufnahme der beiden Blechpakete aufweist, deren nebeneinander sich axial erstreckenden schräg zueinander verlaufenden Aufnahmerillen gespiegelt sind. Dies hat den Vorteil, dass ein einfaches Montieren von zwei gegenläufig verdrehten Blechpaketen auf der Rotorwelle möglich ist. Die symmetrische Außenverzahnung der Rotorwelle erlaubt somit einen Wuchtvorteil bei gleichzeitiger präziser Zentrierung der Elektrolamellen durch Funktionstrennung. Die erste Funktion besteht in einer zuverlässigen Verzahnung für die Drehmomentübertragung, während als zweite Funktion der Restzylinder für das Zentrieren benutzt wird. Somit ist eine kostengünstige Verzahnung für die Rotorwelle einsetzbar. Weiterhin sorgt der Formschliss zwischen Rotorwelle und Blechpaket für die Darstellung der Rotorschrägung.The object is achieved with a rotor characterized in that the rotor shaft has an outer toothing for receiving the two laminated cores, whose juxtaposed axially extending obliquely to each other receiving grooves are mirrored. This has the advantage that a simple mounting of two counter-rotating laminated cores on the rotor shaft is possible. The symmetrical external toothing of the rotor shaft thus allows a balancing advantage with simultaneous precise centering of the electric blades by function separation. The first function is a reliable toothing for the torque transmission, while the second function of the residual cylinder is used for centering. Thus, a cost-effective teeth for the rotor shaft can be used. Furthermore, the form-fitting between rotor shaft and laminated core ensures the representation of the rotor bevel.
Vorteilhafterweise ist ein Betrag eines Schrägwinkels beider Aufnahmerillen gleich groß. Der Schrägwinkel der beiden Aufnahmerillen unterscheidet sich nur im Vorzeichen, wobei der Schrägwinkel frei wählbar ist, was eine größere Flexibilität mit sich bringt. Durch diese Anordnung sind höhere Drehzahlen und höhere Drehmomente möglich, was einen größeren Funktionsvorteil für die Elektromaschine bringt.Advantageously, an amount of an oblique angle of both receiving grooves is the same size. The skew angle of the two receiving grooves differs only in the sign, the skew angle is arbitrary, which brings greater flexibility with it. By this arrangement, higher speeds and higher torques are possible, which brings a greater functional advantage for the electric machine.
In einer Alternative weichen die Beträge des Schrägwinkels der nebeneinander verlaufenden Aufnahmerillen voneinander ab. Ein solcher asymmetrischer Rotor wird bei schwierigen NVH (Geräusch Vibration Rauigkeit)-Verhältnissen eingesetzt.In one alternative, the amounts of the skew angle of the juxtaposed receiving grooves differ from each other. Such an asymmetrical rotor is used in difficult NVH (noise vibration roughness) ratios.
In einer Ausgestaltung ist das erste Blechpaket von einer Seite auf die Rotorwelle aufgesetzt und in der ersten Aufnahmerille schraubenförmig geführt, während das zweite Blechpaket von einer entgegengesetzten Seite auf die Rotorwelle aufgesetzt ist und in der zweiten, sich axial neben der ersten Aufnahmerille erstreckenden zweiten Aufnahmerille schraubenförmig geführt ist. Diese schraubenförmige Führung erlaubt eine in Umfangsrichtung versetzte Verzahnung, wobei alle Rotorlamellen des Blechpaketes identisch ausgebildet sind. Durch diese Gleichteile-Strategie können Kosten reduziert werden. Da die Positionierung der segmentierten Blechpakete über einen Formschluss erfolgt, ist ein Verdrehen der Rotorsegment-Subpakete während des Betriebes des Rotors nicht möglich. Dadurch können auch höhere Drehzahlen der Elektromaschine realisiert werden.In one embodiment, the first laminated core is placed from one side onto the rotor shaft and helically guided in the first receiving groove, while the second laminated core is placed from an opposite side to the rotor shaft and helically in the second, second receiving groove extending axially adjacent to the first receiving groove is guided. This helical guide allows an offset in the circumferential direction toothing, all rotor blades of the laminated core are formed identically. Costs can be reduced through this common parts strategy. Since the positioning of the segmented laminated cores takes place via a positive connection, it is not possible to rotate the rotor segment sub-packages during the operation of the rotor. As a result, higher speeds of the electric machine can be realized.
In einer Variante sind die einzelnen Rotorsegment-Subpakete jedes Blechpaketes zur Bildung einer schraubenförmigen Innenverzahnung tordiert vororientiert und fixiert. Dies erlaubt eine besonders einfache schraubenförmige Montage der Rotorsegment-Subpakete der Blechpakete auf der Rotorwelle. Eine solche Vortodierung ist aber nicht zwingend notwendig.In a variant, the individual rotor segment sub-packages of each laminated core are twisted, pre-oriented and fixed in order to form a helical internal toothing. This allows a particularly simple helical mounting of the rotor segment sub-packages of the laminated cores on the rotor shaft. However, such a pre-coding is not absolutely necessary.
In einer Ausführungsform erstrecken sich die mindestens zwei Aufnahmerillen der Außenverzahnung bis zur Mitte der Rotorwelle. Durch diese verkürzten Aufnahmerillen wird die Montage der einzelnen Blechpakete von den zwei entgegengesetzten Seiten der Rotorwelle unterstützt. Dabei können sich die Aufnahmerillen auch kreuzen.In one embodiment, the at least two receiving grooves of the external teeth extend to the middle of the rotor shaft. Through these shortened receiving grooves, the assembly of the individual laminated cores is supported by the two opposite sides of the rotor shaft. The recording grooves can also intersect.
In einer Weiterbildung sind die Blechpakete beiderseitig axial über je ein Sicherungselement fixiert. Eine solche axiale Fixierung unterstützt den Formschluss der Blechpakete mit der Rotorwelle und verhindert ein Abheben der Blechpakete bei hohen Drehzahlen.In a further development, the laminated cores are mutually fixed axially on a respective fuse element. Such an axial fixation supports the form-fitting of the laminated cores with the rotor shaft and prevents lifting of the laminated cores at high speeds.
Vorteilhafterweise ist zur Verwendung bei einer permanent erregten Elektromaschine das Sicherungselement als übergriffener Sicherungsring ausgebildet, wobei der Übergriff durch eine die Innenverzahnung aufweisende Anschlagscheibe erfolgt. Mittels dieser Anschlagscheibe wird das Blechpaket zuverlässig axial zentriert und gleichzeitig beim Betrieb des Rotors in seiner Position gehalten. Der Sicherungsring bildet dabei den Anschlag der Rotorwelle 1 für das Blechpaket.Advantageously, for use in a permanently excited electric machine, the securing element is designed as an overreached locking ring, wherein the attack by a the Internal teeth having stop disc takes place. By means of this stop disc, the laminated core is reliably centered axially and simultaneously held in position during operation of the rotor. The securing ring forms the stop of the
In einer Alternative ist zur Verwendung bei einer Asynchronmaschine das Sicherungselement durch ein Druckgießen eines Kurzschlusskäfigs realisiert. Das verfestigte Gussmaterial, welches in Öffnungen der Rotorsegment-Subpakete der Blechpakete eingebracht wurde, wirkt als Zuganker, so dass über die gegenläufige Verzahnung beider Blechpakete diese axial fixiert sind.In an alternative, the fuse element is realized by die casting a short circuit cage for use with an asynchronous machine. The solidified casting material, which was introduced into openings of the rotor segment sub-packages of the laminated cores, acts as a tie rod, so that they are axially fixed via the opposing teeth of both laminated cores.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details will become apparent from the following description in which - where appropriate, with reference to the drawings - at least one embodiment is described in detail. Described and / or illustrated features may form the subject of the invention itself or in any meaningful combination, optionally also independent of the claims, and in particular may also be the subject of one or more separate application / s. The same, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.
Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel einer Rotorwelle des erfindungsgemäßen Rotors, -
2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rotors mit zwei Blechpaketen, -
3 ein Ausführungsbeispiel eines Blechpaketes für eine permanent erregte Elektromaschine, -
4 ein Ausführungsbeispiel für einen Asynchronmotor.
-
1 An embodiment of a rotor shaft of the rotor according to the invention, -
2 An embodiment of the rotor according to the invention with two laminated cores, -
3 an embodiment of a laminated core for a permanently excited electric machine, -
4 An embodiment of an induction motor.
In
Um die schraubenförmige Ausgestaltung zu realisieren, weisen die Blechpakete
In
Bei nicht-tordierten Rotorsegment-Subpaketen
Alternativ ist auch ein gerades Blechpaket
In
Die beschriebene Lösung erlaubt eine kostengünstige Verzahnung der Blechpakete an der Rotorwelle.The described solution allows cost-effective toothing of the laminated cores on the rotor shaft.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.Although the invention has been further illustrated and explained in detail by way of preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. It is therefore clear that a multitude of possible variations exists. It is also to be understood that exemplified embodiments are really only examples that are not to be construed in any way as limiting the scope, applicability, or configuration of the invention. Rather, the foregoing description and description of the figures enable one skilled in the art to practice the exemplary embodiments, and those of skill in the knowledge of the disclosed inventive concept may make various changes, for example, to the operation or arrangement of particular elements recited in an exemplary embodiment, without Protection area defined by the claims and their legal equivalents, such as further explanations in the description.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Rotorwellerotor shaft
- 33
- Außenverzahnungexternal teeth
- 55
- Aufnahmerillereceiving groove
- 77
- Aufnahmerillereceiving groove
- 99
- Blechpaketlaminated core
- 1111
- Blechpaketlaminated core
- 1313
- Rotorsegment-SubpaketRotor segment subpacket
- 1515
- Innenverzahnunginternal gearing
- 1717
- Blechpaketlaminated core
- 1919
- Rotorsegment-SubpaketRotor segment subpacket
- 2121
- KurzschlusskäfigSquirrel cage
- 2323
- Öffnungenopenings
- 2525
- KurzschlussstäbeShorting bars
- 2727
- KurzschlussscheibeShort disc
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
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