DE102017111290A1

DE102017111290A1 - Rotor device for an electric machine

Info

Publication number: DE102017111290A1
Application number: DE102017111290.1A
Authority: DE
Inventors: Marc Kluge
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2017-05-23
Publication date: 2018-11-29

Abstract

Rotorvorrichtung (10) für eine elektrische Maschine (100), insbesondere eines Fahrzeugs, aufweisend einen Rotor (20) mit einer Rotorwelle (22) und eine Lagervorrichtung (30) mit wenigstes zwei Rotationslagern (32) zur rotatorischen Lagerung der Rotorwelle (22), wobei zwischen einem Lagerabschnitt (24) der Rotorwelle (22) und einem Gegen-Lagerabschnitt (34) wenigstens eines Rotationslagers (32) ein Isolationskörper (40) angeordnet ist für eine thermische Isolation des wenigstens einen Rotationslagers (32) gegen die Rotorwelle (22).

Rotor device (10) for an electric machine (100), in particular of a vehicle, comprising a rotor (20) with a rotor shaft (22) and a bearing device (30) with at least two rotation bearings (32) for rotatably supporting the rotor shaft (22), wherein an insulating body (40) is arranged between a bearing section (24) of the rotor shaft (22) and a counter bearing section (34) of at least one rotary bearing (32) for thermal isolation of the at least one rotary bearing (32) against the rotor shaft (22). ,

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotorvorrichtung für eine elektrische Maschine sowie ein Isolationsbauteil für den Einsatz in einer Rotorvorrichtung.The present invention relates to a rotor device for an electric machine and an insulation component for use in a rotor device.

Es ist bekannt, dass in elektrischen Maschinen Rotorvorrichtungen eingesetzt werden. Diese weisen üblicherweise einen Rotor mit einer Rotorwelle auf, welcher rotatorisch in einer Lagervorrichtung gelagert ist. Bei der Rotation des Rotors um die Wellenachse der Rotorwelle entstehen dabei relativ hohe Temperaturen von bis zu ca. 180 °C. Diese Temperatur kann abgetragen werden, zum Beispiel über die Lagervorrichtungen. Um sicherzustellen, dass die Lagervorrichtungen eine ausreichend große Dauerstabilität aufweisen, sind bekannte Lagervorrichtungen entsprechend temperaturstabil ausgebildet. Dies führt zu relativ hohen Kosten und auch einem erhöhten Gewicht für diese entsprechend speziell ausgestatteten Lagervorrichtungen.It is known that rotor devices are used in electrical machines. These usually have a rotor with a rotor shaft, which is rotatably mounted in a bearing device. During the rotation of the rotor about the shaft axis of the rotor shaft thereby relatively high temperatures of up to about 180 ° C. This temperature can be removed, for example via the storage devices. To ensure that the storage devices have a sufficiently high durability, known storage devices are designed according to temperature stable. This leads to relatively high costs and also an increased weight for these appropriately equipped storage devices.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise Lagervorrichtungen zur Verfügung zu stellen, mit geringerem Gewicht und trotzdem gleicher oder sogar längerer Haltbarkeit.It is an object of the present invention to overcome the disadvantages described above. In particular, it is an object of the present invention to provide storage devices in a cost-effective and simple way, with lower weight and still the same or even longer durability.

Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Rotorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Isolationsbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Rotorvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Isolationsbauteil und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.The above object is achieved by a rotor device having the features of claim 1 and an insulating member having the features of claim 9. Further features and details of the invention will become apparent from the dependent claims, the description and the drawings. In this case, features and details that are described in connection with the rotor device according to the invention apply, of course, also in connection with the insulation component according to the invention and in each case vice versa, so that with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention always reciprocal reference is or can be.

Erfindungsgemäß ist eine Rotorvorrichtung für eine elektrische Maschine vorgesehen. Diese elektrische Maschine wird insbesondere in einem Fahrzeug, bevorzugt in einem elektrisch oder teilelektrisch angetriebenen Fahrzeug eingesetzt. Die Rotorvorrichtung weist einen Rotor mit einer Rotorwelle auf. Weiter ist eine Lagervorrichtung mit wenigstens zwei Rotationslagern zur rotatorischen Lagerung der Rotorwelle vorgesehen. Zwischen einem Lagerabschnitt der Rotorwelle und einem Gegen-Lagerabschnitt wenigstens eines Rotationslagers ist ein Isolationskörper angeordnet für eine thermische Isolation des wenigstens einen Rotationslagers gegen die Rotorwelle.According to the invention, a rotor device for an electrical machine is provided. This electric machine is used in particular in a vehicle, preferably in an electrically or partially electrically driven vehicle. The rotor device has a rotor with a rotor shaft. Next, a bearing device is provided with at least two rotary bearings for rotatably supporting the rotor shaft. Between a bearing section of the rotor shaft and a counter-bearing section of at least one rotation bearing, an insulation body is arranged for thermal insulation of the at least one rotation bearing against the rotor shaft.

Ausgehend von den bekannten Lösungen für Rotorvorrichtungen wird also in erfindungsgemäßer Weise nun ein zusätzlicher thermischer Schutzmechanismus zur Verfügung gestellt. Dieser thermische Schutzmechanismus ist mithilfe eines separaten und zusätzlichen Bauteils in Form des Isolationskörpers ausgestaltet. Der Isolationskörper ist dabei örtlich zwischen einem Lagerabschnitt der Rotorwelle und einem Gegen-Lagerabschnitt des Rotationslagers angeordnet. Damit wird an diesem wenigstens einen Rotationslager kein direkter Kontakt mehr zwischen der Rotorwelle und dessen Lagerabschnitt und dem Gegen-Lagerabschnitt des Rotationslagers bestehen. Vielmehr kontaktieren sich diese beiden Bauteile, also die Rotorwelle und das wenigstens eine Rotationslager indirekt durch den Isolationskörper.Starting from the known solutions for rotor devices, an additional thermal protection mechanism is thus provided in accordance with the invention. This thermal protection mechanism is designed by means of a separate and additional component in the form of the insulating body. The insulating body is arranged locally between a bearing portion of the rotor shaft and a counter-bearing portion of the rotary bearing. Thus, there will be no direct contact between the rotor shaft and its bearing section and the counter-bearing section of the rotary bearing at this at least one rotary bearing. Rather, these two components, so the rotor shaft and the at least one rotary bearing contact indirectly through the insulation body.

Der Isolationskörper weist bei dieser Situation im Wesentlichen zwei grundsätzliche Funktionalitäten auf. Die erste Funktionalität ist dabei die Lagerfunktionalität. Das bedeutet, dass Lagerkräfte, welche bei der Rotation der Rotorwelle entstehen, über die Lagervorrichtung und insbesondere die einzelnen Rotationslager abgetragen werden müssen. Die entsprechenden Lagerkräfte, also insbesondere Drehmomente und Radialkräfte bzw. weitere Kräfte, werden in die Rotationslager über den Isolationskörper eingebracht. Der entsprechende Kraftfluss geht also von der Rotorwelle über den Lagerabschnitt in den Isolationskörper und aus dem Isolationskörper über den Gegen-Lagerabschnitt in das jeweilige Rotationslager hinein. Am Außenring oder der Außenseite des Rotationslagers kann die Kraft- und Drehmomentabstützung in einem entsprechenden Gehäuse der Rotorvorrichtung und/oder der elektrischen Maschine erfolgen.The insulating body has essentially two basic functionalities in this situation. The first functionality is the warehouse functionality. This means that bearing forces, which arise during the rotation of the rotor shaft, must be removed via the bearing device and in particular the individual rotary bearings. The corresponding bearing forces, ie in particular torques and radial forces or further forces, are introduced into the rotary bearings via the insulating body. The corresponding force flow thus goes from the rotor shaft via the bearing section into the insulating body and out of the insulating body via the counter-bearing section into the respective rotary bearing. On the outer ring or the outer side of the rotary bearing, the force and torque support can take place in a corresponding housing of the rotor device and / or the electric machine.

In erfindungsgemäßer Weise dient der Isolationskörper einer thermischen Isolation des wenigstens einen Rotationslagers gegen die Rotorwelle als zweite grundsätzliche Funktionalität. Neben der Lagerfunktionalität ist also die thermische Isolationsfunktionalität für den Isolationskörper vorgesehen.In accordance with the invention, the insulating body serves as thermal insulation of the at least one rotation bearing against the rotor shaft as a second basic functionality. In addition to the storage functionality so the thermal insulation functionality is provided for the insulation body.

Die thermische Isolation wird dabei insbesondere durch das Material oder zumindest teilweise durch das Material des Isolationskörpers ausgebildet. So kann der Isolationskörper eine entsprechende thermische Isolationsschicht aufweisen oder sogar gänzlich aus einem thermischen Isolationsmaterial bestehen. Dies führt dazu, dass neben der Kraftübertragung der Lagerkräfte sowie der Drehmomente der Isolationskörper auch innerhalb des Wärmeflusses zwischen dem Rotationslager und der Rotorwelle liegt. Insbesondere bevorzugt ist es, wenn der Isolationskörper der einzige Kontaktpunkt zwischen dem jeweils wenigstens einen Rotationslager und der Rotorwelle darstellt. Das bedeutet also, dass nicht nur die Kraft für die Lagerung ausschließlich über den Isolationskörper übertragen wird, sondern das Gleiche auch für Wärme gilt, welche aus der Rotationswelle über den Isolationskörper in das Rotationslager eindringt.The thermal insulation is formed in particular by the material or at least partially by the material of the insulating body. Thus, the insulating body may have a corresponding thermal insulation layer or even consist entirely of a thermal insulation material. As a result, in addition to the force transmission of the bearing forces and the torques, the insulating body also lies within the heat flow between the rotary bearing and the rotor shaft. It is particularly preferred if the insulating body is the only contact point between the respective at least one rotary bearing and the rotor shaft. This means that not only the power for storage is transferred exclusively via the insulating body, but that The same applies to heat which penetrates from the rotary shaft via the insulating body in the rotary bearing.

Die thermische Isolation erfolgt dabei durch eine entsprechende Isolationswirkung des Isolationskörpers. Diese beruht insbesondere auf einer, bevorzugt jedoch auf einer Kombination unterschiedlicher Isolationswirkungen. Dabei ist hinzuweisen auf die Isolationswirkung eines erhöhten Wärmeleitwiderstandes, also einem erhöhten Widerstand gegen die Wärmeleitung durch den Isolationskörper hindurch. Auch der Wärmeübergang kann mit einem erhöhten Wärmeübergangswiderstand versehen sein zwischen dem Lagerabschnitt und dem Isolationskörper einerseits und/oder zwischen dem Gegen-Lagerabschnitt und dem Isolationskörper andererseits. In Kombination ergibt sich ein Wärmedurchgangswiderstand, welcher für den Isolationskörper in Kontakt mit den beiden benachbarten Bauteilen, also der Rotorwelle einerseits und dem Rotationslager andererseits, besonders hoch ausgebildet ist.The thermal insulation is carried out by a corresponding insulation effect of the insulating body. This is based in particular on one, but preferably on a combination of different insulation effects. It should be pointed to the insulating effect of an increased thermal resistance, ie an increased resistance to the heat conduction through the insulation body. Also, the heat transfer can be provided with an increased heat transfer resistance between the bearing portion and the insulating body on the one hand and / or between the counter-bearing portion and the insulating body on the other. In combination, there is a heat transfer resistance, which is particularly high for the insulating body in contact with the two adjacent components, so the rotor shaft on the one hand and the rotary bearing on the other hand.

Weiter ist darauf hinzuweisen, dass die Isolationswirkung durch den Isolationskörper zumindest durch eine Schicht gegeben sein muss. Bevorzugt ist es, wenn sich diese Schicht in axialer Richtung entlang der Rotorwelle über die gesamte axiale Länge des Isolationskörpers erstreckt bzw. der Isolationskörper über seine gesamte axiale Länge die thermische Isolationswirkung aufweist. Das bedeutet also, dass bevorzugt keine oder im Wesentlichen keine Wärmebrücken innerhalb des Isolationskörpers bestehen.It should also be pointed out that the insulation effect by the insulation body must be given by at least one layer. It is preferred if this layer extends in the axial direction along the rotor shaft over the entire axial length of the insulation body or the insulation body over its entire axial length has the thermal insulation effect. This means that preferably no or substantially no thermal bridges exist within the insulation body.

Weiter bevorzugt ist es, wenn der Isolationskörper die einzige oder im Wesentlichen die einzige Wärmekontaktfläche bzw. Werbeübergangsmöglichkeit zwischen der Rotorwelle und dem Rotationslager ausbildet. Seitliche oder nebengeordnete Wärmebrücken neben dem Isolationskörper werden auf diese Weise vermieden bzw. reduziert, so dass die thermische Isolationswirkung noch weiter gesteigert werden kann. Der Isolationskörper ist dabei vorzugsweise nicht nur an die thermische Isolation, sondern auch aus geometrischen Gesichtspunkten an seine Lagerfunktionalität angepasst bzw. dahingehend optimiert. So ist es bevorzugt, wenn für die Rotationslager Wälzlager eingesetzt werden, wie dies später noch erläutert wird. Der Isolationskörper kann dann innen in ein solches Wälzlager eingesetzt werden, und insbesondere vollumfänglich innerhalb eines solchen Innenrings des Wälzlagers angeordnet sein. Eine entsprechende Materialwahl für den Isolationskörper erlaubt es, die Isolationswirkung in einfacher und kostengünstiger Weise zur Verfügung zu stellen. Neben entsprechenden Kunststoffmaterialien sind insbesondere Keramikmaterialien zu nennen.It is further preferred if the insulating body forms the sole or essentially the only thermal contact surface or advertising transition possibility between the rotor shaft and the rotary bearing. Lateral or adjacent thermal bridges next to the insulating body are avoided or reduced in this way, so that the thermal insulation effect can be further increased. The insulating body is preferably adapted not only to the thermal insulation, but also from a geometrical point of view to its storage functionality or optimized to that effect. Thus, it is preferred if rolling bearings are used for the rotary bearings, as will be explained later. The insulating body can then be used internally in such a rolling bearing, and in particular be arranged fully within such an inner ring of the rolling bearing. A suitable choice of material for the insulating body makes it possible to provide the insulation effect in a simple and cost-effective manner. In addition to corresponding plastic materials, in particular ceramic materials should be mentioned.

Es kann von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Rotorvorrichtung der Isolationskörper ringförmig, insbesondere als Isolationshülse oder als Isolationsbuchse ausgebildet ist. Die ringförmige Ausbildung ist insbesondere vollumfänglich vorgesehen, so dass auch ein vollumfänglicher Schutz gegen den Temperaturübergang vorgesehen ist. Wenn es aus thermischen Gesichtspunkten auch vorteilhaft sein kann, wenn bei ringförmigen Isolationskörpern Teile nicht in Kontakt stehen, sondern sich vielmehr ein Luftspalt zum Lagerabschnitt bzw. zum Gegen-Lagerabschnitt ausbildet, so ist aus dem Gesichtspunkt der Lagerfunktionalität eine vollumfängliche Lastabtragungsmöglichkeit für die Lagerkräfte für den Isolationskörper mit großen Vorteilen versehen. Eine hülsenförmige und insbesondere buchsenförmige Ausbildung erlaubt darüber hinaus eine besonders einfache und kostengünstige und gleichzeitig stabile Herstellmöglichkeit.It may be advantageous if in a rotor device according to the invention the insulating body is annular, in particular designed as an insulating sleeve or as an insulating bushing. The annular formation is provided in full, in particular, so that a full protection against the temperature transition is provided. If it may also be advantageous from a thermal point of view, if annular insulation bodies are not in contact with parts, but rather forms an air gap to the bearing section or to the counter-bearing section, then from the point of view of the bearing functionality a full load transfer possibility for the bearing forces for the Insulating body provided with great advantages. A sleeve-shaped and in particular bush-shaped design also allows a particularly simple and cost-effective and at the same time stable production possibility.

Ein weiterer Vorteil ist erzielbar, wenn bei einer erfindungsgemäßen Rotorvorrichtung der Isolationskörper ein Keramikmaterial aufweist, insbesondere wenigstens eine axiale Schicht des Isolationskörpers aus einem Keramikmaterial besteht. Keramikmaterial ist hinsichtlich der notwendigen Stabilität für die Abtragung der Lagerkräfte in Kombination mit seiner thermischen Isolationseigenschaft ein bevorzugter Werkstoff, da er mit geringen Baumaßen und geringem Gewicht die notwendige Leistungsfähigkeit für diese beiden Funktionalitäten mit sich bringen kann. Dabei ist es zum einen denkbar, dass der gesamte Isolationskörper aus einem solchen Keramikmaterial besteht. Bevorzugt ist es jedoch, wenn zumindest eine axiale Schicht des Isolationskörpers das Keramikmaterial aufweist bzw. daraus besteht. Diese axiale Schicht, welche auch als thermische Isolationsschicht bezeichnet werden kann, ist insbesondere axial vollständig in seiner Erstreckung über die Länge des Isolationskörpers ausgebildet. Das bedeutet also, dass um diese axiale thermische Isolationsschicht herum keine oder nur geringe Wärmebrücken bestehen, welche die thermische Isolationswirkung des Isolationskörpers wieder reduzieren würden. Die Erstreckung in axialer Richtung erfolgt also quer oder im Wesentlichen quer zur Leitrichtung des Wärmeflusses von der Rotorwelle zum Rotationslager.A further advantage can be achieved if in a rotor device according to the invention the insulating body has a ceramic material, in particular at least one axial layer of the insulating body consists of a ceramic material. Ceramic material is a preferred material in terms of the necessary stability for the removal of the bearing forces in combination with its thermal insulation property, since it can bring the necessary performance for these two functionalities with small dimensions and low weight. It is conceivable, on the one hand, that the entire insulating body consists of such a ceramic material. However, it is preferred if at least one axial layer of the insulating body comprises or consists of the ceramic material. This axial layer, which may also be referred to as a thermal insulation layer, is in particular formed axially completely in its extension over the length of the insulation body. This means that there are no or only small thermal bridges around this axial thermal insulation layer which would reduce the thermal insulation effect of the insulation body again. The extension in the axial direction thus takes place transversely or substantially transversely to the direction of the heat flow from the rotor shaft to the rotation bearing.

Ebenfalls von Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Rotorvorrichtung der Isolationskörper wenigstens ein Isolationsmaterial zur elektrischen Isolation aufweist, insbesondere wenigstens eine axiale Schicht des Isolationskörpers aus einem solchen Isolationsmaterial besteht. Eine elektrische Isolation ist dahingehend zu verstehen, dass die elektrische Leitfähigkeit durch den Isolationskörper reduziert wird. Mit anderen Worten weist der Isolationskörper einen sehr hohen elektrischen Widerstand auf, so dass keine oder nur sehr geringe Ströme über den Isolationskörper auf das Rotationslager übertragen werden können. Das elektrische Isolationsmaterial, welches auch als elektrische Isolationsschicht bezeichnet werden kann, bringt also eine dritte elektrische Isolationsfunktionalität für die Rotorvorrichtung bzw. den Isolationskörper mit sich. Auch hier ist es bevorzugt, wenn entweder der Isolationskörper komplett aus einem solchen Isolationsmaterial zur elektrischen Isolationsschicht besteht oder aber die entsprechende axiale Schicht sich über die komplette axiale Länge des Isolationskörpers erstreckt, um diese Isolationswirkung in der gewünschten Weise gegen elektrische Stromübertragung zur Verfügung zu stellen.It may also be advantageous if, in a rotor device according to the invention, the insulation body has at least one insulation material for electrical insulation, in particular at least one axial layer of the insulation body consists of such an insulation material. An electrical insulation is to be understood in that the electrical conductivity is reduced by the insulating body. In other words, the insulating body has a very high electrical resistance, so that no or only very small currents through the insulating body on the rotary bearing can be transmitted. The electrical insulation material, which can also be referred to as an electrical insulation layer, thus entails a third electrical insulation functionality for the rotor device or the insulation body. Again, it is preferred if either the insulating body consists entirely of such an insulating material to the electrical insulation layer or the corresponding axial layer extends over the entire axial length of the insulating body to provide this isolation effect in the desired manner against electrical power transmission.

Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Rotorvorrichtung die Rotationslager der Lagervorrichtung den Gegen-Lagerabschnitt auf einer Innenfläche der Lageröffnung aufweist, in welcher sich die Rotorwelle mit ihren Lagerabschnitten auf der Außenfläche erstreckt. Das bedeutet also, dass sich auch der Isolationskörper in dieser Lageröffnung befindet, insbesondere innerhalb dieser Lageröffnung angeordnet ist. Wie dies später noch erläutert wird, kann die Anordnung insbesondere durch Befestigen in der Lageröffnung zur Verfügung gestellt werden. Das Einstecken ermöglicht es insbesondere, die Lagervorrichtung gleich oder im Wesentlichen gleich in standardisierter Weise auszubilden und zum Beispiel als Wälzlager auszuführen. Grundsätzlich sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch auch andere Lagerarten, zum Beispiel Gleitlager oder Ähnliches, denkbar.It is also advantageous if, in a rotor device according to the invention, the rotary bearing of the bearing device has the counter-bearing section on an inner surface of the bearing opening, in which the rotor shaft extends with its bearing sections on the outer surface. This therefore means that the insulating body is also located in this bearing opening, in particular arranged within this bearing opening. As will be explained later, the arrangement can be provided in particular by fastening in the bearing opening. The insertion makes it possible in particular to form the bearing device the same or substantially the same in a standardized manner and to carry out, for example, as a rolling bearing. In principle, however, other types of bearings, for example sliding bearings or the like, are conceivable within the scope of the present invention.

Darüber hinaus von Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Rotorvorrichtung die Rotationslager der Lagervorrichtung als Wälzlager ausgebildet sind, insbesondere in identischer oder im Wesentlichen identischer Weise. Wälzlager sind eine besonders einfache, kostengünstige und kompakte Möglichkeit, um die Lagerfunktionalität für die Abtragung der Lagerkräfte zur Verfügung zu stellen. Wälzlager sind dabei insbesondere Tonnenlager bzw. Kugellager. Neben anderen Lagerarten, wie zum Beispiel Gleitlagern, können hier unterschiedlichste standardisierte Lagergrößen eingesetzt werden, was die Kosten einer erfindungsgemäßen Rotorvorrichtung trotz der zusätzlichen thermischen Isolationsfunktionalität reduziert bzw. niedrig hält. Dadurch, dass durch die thermische Isolationsmöglichkeit des Isolationskörpers nun ein thermischer Schutz für die Lagervorrichtungen und insbesondere die Wälzlager besteht, können diese einfacher, kostengünstiger und mit geringerem Gewicht ausgestattet sein, da sie eine geringere thermische Stabilität aufweisen müssen, um die gewünschte Dauerstabilität zur Verfügung zu stellen.In addition, it may be advantageous if, in a rotor device according to the invention, the rotational bearings of the bearing device are designed as rolling bearings, in particular in an identical or substantially identical manner. Rolling bearings are a particularly simple, inexpensive and compact way to provide the bearing functionality for the removal of bearing forces. Rolling bearings are in particular spherical roller bearings or ball bearings. In addition to other types of bearings, such as sliding bearings, a wide variety of standardized bearing sizes can be used here, which reduces or keeps the costs of a rotor device according to the invention despite the additional thermal insulation functionality. Because thermal insulation of the insulating body now provides thermal protection for the bearing devices and, in particular, the roller bearings, they can be made simpler, less expensive and of lighter weight, since they must have lower thermal stability in order to provide the desired stability over time put.

Ein weiterer Vorteil kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Rotorvorrichtung der Isolationskörper an der Rotorwelle und/oder an einem Innenring des wenigstens einen Rotationslagers rotationsfest befestigt ist. Insbesondere ist der Isolationskörper sowohl an der Rotorwelle als auch am Rotationslager rotationsfest befestigt, so dass die einzige Relativrotationsbewegung zwischen einem Innenring des Rotationslagers und dem zugehörigen Außenring und damit in wälzkörpergelagerter Weise stattfinden kann. Unerwünschte und vor allem undefinierte Gleitbewegungen bzw. ein Relativdrehen oder Mitdrehen kann auf diese Weise vermieden werden. Durch die exakte Definition der Relativbewegung bzw. Limitierung auf eine Relativbewegung innerhalb der einzelnen Lagerbauteile der Lagervorrichtung kann durch das Vermeiden eines unerwünschten Gleitens der Verschleiß der übrigen Bauteile reduziert, und damit die Dauerstabilität erhöht werden.A further advantage may be if, in the case of a rotor device according to the invention, the insulating body is fixed against rotation on the rotor shaft and / or on an inner ring of the at least one rotary bearing. In particular, the insulating body is rotationally fixed both on the rotor shaft and on the rotary bearing, so that the only relative rotational movement between an inner ring of the rotary bearing and the associated outer ring and thus can take place in rolling body-mounted manner. Unwanted and above all undefined sliding movements or a relative rotation or co-rotation can be avoided in this way. Due to the exact definition of the relative movement or limitation to a relative movement within the individual bearing components of the bearing device can be reduced by avoiding unwanted sliding wear of the other components, and thus the long-term stability can be increased.

Ein weiterer Vorteil ist erzielbar, wenn bei einer erfindungsgemäßen Rotorvorrichtung der Isolationskörper auf der Rotorwelle und/oder einem Innenring des Rotationslagers reibschlüssig, stoffschlüssig und/oder formschlüssig befestigt ist. Selbstverständlich sind auch Kombinationen der einzelnen Befestigungsformen denkbar. Beispielsweise ist ein Aufschrumpfen oder Einpressen in eines oder in beide Bauteile denkbar. Hierbei handelt es sich um eine besonders einfache und kostengünstige Lösung, um die beschriebene Befestigungsmöglichkeit für den Isolationskörper zur Verfügung stellen zu können.A further advantage can be achieved if, in a rotor device according to the invention, the insulating body is fastened on the rotor shaft and / or an inner ring of the rotary bearing in a frictional, cohesively and / or positively locking manner. Of course, combinations of the individual forms of attachment are conceivable. For example, a shrinking or pressing in one or both components is conceivable. This is a particularly simple and inexpensive solution to provide the described attachment option for the insulation body available.

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Isolationskörper für den Einsatz in einer erfindungsgemäßen Rotorvorrichtung. Ein solcher Isolationskörper weist eine Isolations-Innenfläche und eine Isolations-Außenfläche zur Kontaktierung des Lagerabschnitts der Rotorwelle und des Gegen-Lagerabschnitts des Rotationslagers auf. Dabei weist der Isolationskörper weiter ein Isolationsmaterial auf für eine thermische Isolation des wenigstens einen Rotationslagers gegen die Rotorwelle. Ein erfindungsgemäßer Isolationskörper bringt die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Rotorvorrichtung erläutert worden sind. Die Isolations-Innenfläche kontaktiert dabei vorzugsweise den Lagerabschnitt der Rotorwelle, während die Isolations-Außenfläche vorzugsweise den Gegen-Lagerabschnitt des Rotationslagers berührt. Somit ist ein solcher IsolationskörperLikewise provided by the present invention is an insulating body for use in a rotor device according to the invention. Such an insulation body has an insulation inner surface and an insulation outer surface for contacting the bearing portion of the rotor shaft and the counter-bearing portion of the rotation bearing. In this case, the insulating body further comprises an insulating material for a thermal insulation of the at least one rotary bearing against the rotor shaft. An insulation body according to the invention brings the same advantages as have been explained in detail with reference to a rotor device according to the invention. The insulation inner surface preferably contacts the bearing section of the rotor shaft, while the insulation outer surface preferably contacts the counter bearing section of the rotation bearing. Thus, such an insulating body

Somit ist ein solcher Isolationskörper insbesondere ausgebildet als Isolationsbuchse oder Isolationshülse für den Einsatz in einer zugehörigen Lageröffnung einer Lagervorrichtung. Ein Isolationskörper ist insbesondere ausgebildet mit einer entsprechenden Materialwahl, wie sie hinsichtlich Keramik bzw. elektrische Isolationsmöglichkeit bereits erläutert worden ist.Thus, such an insulating body is in particular designed as an insulating bushing or insulating sleeve for use in an associated bearing opening of a bearing device. An insulating body is in particular formed with a suitable choice of material, as has already been explained with regard to ceramic or electrical insulation possibility.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:

1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotorvorrichtung,
2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotorvorrichtung,
3 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Isolationskörpers und
4 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Isolationskörpers.

Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, embodiments of the invention are described in detail. The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in any desired combination. They show schematically:

1 an embodiment of a rotor device according to the invention,
2 a further embodiment of a rotor device according to the invention,
3 an embodiment of an insulating body according to the invention and
4 a further embodiment of an insulating body according to the invention.

1 zeigt einen Grundaufbau einer Rotorvorrichtung 10 für eine elektrische Maschine 100. Der Rotor 20 ist mit einer Rotorwelle 22 ausgestattet, welche zur drehbaren Lagerung an einer zugehörigen Rotorachse ausgebildet ist. Um diese Rotationslagerung zur Verfügung zu stellen, ist hier eine Lagervorrichtung 30 mit zwei Rotationslagern 32 zur Verfügung gestellt. Die beiden Rotationslager 32 sind hier als Wälzlager in Form von Kugellagern ausgebildet. 1 shows a basic structure of a rotor device 10 for an electric machine 100 , The rotor 20 is with a rotor shaft 22 equipped, which is designed for rotatable mounting on an associated rotor axis. To provide this rotary bearing, here is a bearing device 30 with two rotation bearings 32 made available. The two rotation bearings 32 are designed here as bearings in the form of ball bearings.

Bei der Ausführungsform der 1 ist die einfachste Möglichkeit gewählt. Hier ist eine thermische Schutzfunktionalität zur Verfügung gestellt am rechten Ende der Rotorwelle 22. Die beiden Lagerabschnitte 24 der Rotorwelle 22 sind dafür ausgelegt, Lagerkräfte an entsprechende Gegen-Lagerabschnitte 34 der beiden Rotationslager 32 abzugeben. Dafür ragt das Ende der jeweiligen Rotorwelle 22 mit dem jeweiligen Lagerabschnitt 24 in eine zugehörige Lageröffnung 36 der beiden Rotationslager 32 hinein.In the embodiment of the 1 is the easiest option chosen. Here is a thermal protection functionality provided at the right end of the rotor shaft 22 , The two bearing sections 24 the rotor shaft 22 are designed to apply bearing forces to corresponding mating bearing sections 34 the two rotary bearings 32 leave. For this project the end of the respective rotor shaft 22 with the respective storage section 24 in an associated storage opening 36 the two rotary bearings 32 into it.

Im rechten Rotationslager 32 befindet sich in der Lageröffnung 36 ein Isolationskörper 40. Dieser Isolationskörper 40 übernimmt zwei grundsätzliche Funktionalitäten. Zum einen werden sämtliche Lagerkräfte für dieses rechte Rotationslager 32 ausschließlich oder im Wesentlichen ausschließlich über den Isolationskörper 40 von der Rotorwelle 22 übertragen. Die zweite Funktionalität ist die thermische Kontaktierung zwischen der Rotorwelle 22 und dem rechten Rotationslager 32. Temperaturerhöhungen, welche im Betrieb des Rotors 20 auftreten, werden durch Wärmeleitung in dem gesamten Rotor 20 bzw. in der Rotorwelle 22 verteilt. Am rechten Ende der Rotorwelle 22 wird diese Wärme nun an den Isolationskörper 40 übergeben. Dadurch, dass der Isolationskörper 40 eine thermische Isolationswirkung durch einen hohen thermischen Widerstand aufweist, kann diese Wärme nun in sehr geringem Maße an das zugehörige Rotationslager 32 abgegeben werden. Es besteht also ein thermischer Schutz, so dass das Rotationslager 32 durch diesen Schutz einfach, kostengünstig und vor allem thermisch einfacher ausgestaltet sein kann.In the right rotation camp 32 is located in the bearing opening 36 an insulation body 40 , This insulation body 40 assumes two basic functionalities. First, all bearing forces for this right rotation bearing 32 exclusively or substantially exclusively via the insulating body 40 from the rotor shaft 22 transfer. The second functionality is the thermal contact between the rotor shaft 22 and the right rotation bearing 32 , Temperature increases, which in the operation of the rotor 20 occur due to heat conduction throughout the rotor 20 or in the rotor shaft 22 distributed. At the right end of the rotor shaft 22 This heat is now transferred to the insulation body 40 to hand over. Because of the insulation body 40 has a thermal insulation effect by a high thermal resistance, this heat can now to a very small extent to the associated rotary bearing 32 be delivered. So there is a thermal protection, so that the rotation bearing 32 can be designed simply, inexpensively and, above all, thermally simpler by this protection.

Die 2 basiert auf der Ausführungsform der 1. Jedoch ist hier der Schutzmechanismus für das Rotationslager 32 für beide Rotationslager 32 links und rechts der gesamten Lagervorrichtung 30 zur Verfügung gestellt. Die beiden Isolationskörper 40 sind identisch oder im Wesentlichen identisch ausgebildet und hier buchsenartig bzw. hülsenartig zur Verfügung gestellt.The 2 is based on the embodiment of 1 , However, here is the protection mechanism for the rotary bearing 32 for both rotation bearings 32 left and right of the entire storage device 30 made available. The two insulation bodies 40 are identical or substantially identical in design and here bush-like or sleeve-like provided.

Die 3 und 4 zeigen Ausführungsformen eines Isolationskörpers 40. Dieser Isolationskörper 40 ist in beiden Fällen hülsenartig ausgebildet mit einer Isolations-Innenfläche 42 und einer Isolations-Außenfläche 44. Dabei dient die Isolations-Innenfläche 42 der Kontaktierung des zugehörigen Lagerabschnitts 24 der Rotorwelle 22. Die Isolations-Außenfläche 44 wird eingesetzt in die Lageröffnung 36 des Rotationslagers 32 und kontaktiert demnach den Gegen-Lagerabschnitt 34. Zur thermischen Isolierung sind in beiden Ausführungsformen der 3 und 4 thermische Isolationsschichten 46 vorgesehen, welche zum Beispiel Keramikmaterial aufweisen oder aus Keramikmaterial bestehen. Dafür erstreckt sich diese thermische Isolationsschicht 46 in axialer Richtung vollständig durch den gesamten Isolationskörper 40.The 3 and 4 show embodiments of an insulating body 40 , This insulation body 40 is sleeve-like in both cases with an insulating inner surface 42 and an insulation outer surface 44 , The insulating inner surface is used 42 the contacting of the associated bearing section 24 the rotor shaft 22 , The insulation outer surface 44 is inserted in the bearing opening 36 of the rotation bearing 32 and thus contacts the counter bearing section 34 , For thermal insulation are in both embodiments of the 3 and 4 thermal insulation layers 46 provided, which for example comprise ceramic material or consist of ceramic material. For this, this thermal insulation layer extends 46 in the axial direction completely through the entire insulation body 40 ,

Die 4 zeigt den Isolationskörper 40 mit einer zusätzlichen Funktionalität, nämlich einer elektrischen Isolationswirkung. Hierfür ist zusätzlich noch eine weitere Isolationsschicht, nämlich eine elektrische Isolationsschicht 48 vorgesehen. Diese dient dazu, die zusätzlich zur thermischen Isolationsfunktionalität auch die Isolation gegen elektrischen Stromfluss durch einen erhöhten Leitwiderstand für elektrischen Strom zur Verfügung zu stellen.The 4 shows the insulation body 40 with an additional functionality, namely an electrical insulation effect. For this purpose, there is additionally a further insulation layer, namely an electrical insulation layer 48 intended. This serves to provide in addition to the thermal insulation functionality, the insulation against electrical current flow through an increased resistance to electrical current available.

Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.The above explanation of the embodiments describes the present invention solely by way of example. Of course, individual features of the embodiments, if technically feasible, can be combined freely with one another, without departing from the scope of the present invention.

Claims

Rotor device (10) for an electric machine (100), in particular of a vehicle, comprising a rotor (20) with a rotor shaft (22) and a bearing device (30) with at least two rotation bearings (32) for rotatably supporting the rotor shaft (22), wherein between a bearing section (24) of the rotor shaft (22) and a counter-bearing section (34) of at least one rotation bearing (32) an insulation body (40) is arranged for thermal insulation of the at least one rotation bearing (32) against the rotor shaft (22).

Rotor device (10) after Claim 1 , characterized in that the insulating body (40) is annular, in particular as an insulating sleeve or as an insulating bush, is formed.

Rotor device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the insulating body (40) comprises a ceramic material, in particular at least one axial layer of the insulating body (40) consists of a ceramic material.

Rotor device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the insulating body (40) comprises at least one insulating material for electrical insulation, in particular at least one axial layer of the insulating body (40) consists of such an insulating material.

Rotor device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotary bearing (32) of the bearing device (30) has the counter-bearing portion (34) on an inner surface of a bearing opening (36), in which the rotor shaft (22) their bearing sections (24) extends on the outer surface.

Rotor device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotary bearings (32) of the bearing device (30) are designed as rolling bearings, in particular in an identical or substantially identical manner.

Rotor device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the insulating body (40) on the rotor shaft (22) and / or on an inner ring of the at least one rotary bearing (32) is fixed against rotation.

Rotor device (10) after Claim 7 , characterized in that the insulating body (40) on the rotor shaft (22) and / or an inner ring of the rotary bearing (32) is frictionally, materially and / or positively secured.

Insulating body (40) for use in a rotor device (10) having the features of one of Claims 1 to 8th , comprising an insulation inner surface (42) and an insulation outer surface (44) for contacting the bearing portion (24) of the rotor shaft (22) and the counter-bearing portion (34) of the rotation bearing (32), wherein the insulation body (40) a Insulation material has for a thermal insulation of the at least one rotation bearing (32) against the rotor shaft (22).

Insulating body (40) after Claim 9 , characterized in that it has the characteristics of one of Claims 2 to 4 having.