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Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine, umfassend einen zylinderförmigen Rotorkörper, an und/oder in dem mehrere Stromleitelemente angeordnet sind, wenigstens einen an einer axialen Stirnseite des Rotors angeordneten Kurzschlussring, der die Stromleitelemente leitend verbindet und einen Armierungsring, der sich parallel zu einer radialen Außenseite des Kurzschlussrings erstreckt. Daneben betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors einer elektrischen Maschine.
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Rotoren in elektrischen Motoren, insbesondere in Asynchron-Maschinen bestehen üblicherweise aus einem zylinderförmigen Blechpaket, das an einer Rotorwelle angeordnet ist, und einem durch dieses Blechpaket getragenen elektrisch leitfähigen Kurzschlusskäfig. In dem Blechpaket sind nahe am Außenumfang sitzende axial verlaufende Aussparungen vorgesehen, in denen die Stäbe des Kurzschlusskäfigs sitzen. An den Stirnseiten des Blechpakets befinden sich die Kurzschlussringe, welche die Stäbe zu einem leitfähigen Käfig verbinden. Um eine hohe Leitfähigkeit des Kurzschlusskäfigs zu erreichen, sind sowohl die Stäbe als auch der Kurzschlussring typischerweise aus Aluminium oder Kupfer gefertigt.
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Da der Kurzschlussring aus relativ weichem Material besteht, beschränkt er die mögliche Drehzahl solcher Rotoren. Die bei hohen Drehzahlen wirkenden Fliehkräfte können dazu führen, dass sich der Kurzschlussring verformt, wobei bei stärkeren Verformungen die Stäbe im Blechpaket bzw. deren Verbindungen mit dem Kurzschlussring reißen können. Um dies zu verhindern bzw. um höhere Drehzahlen zu ermöglichen ist es beispielsweise aus der Druckschrift
US 2014/0 339 950 A1 bekannt, einen Armierungsring vorzusehen, der den Kurzschlussring radial außenseitig stützt und somit einer Verformung des Kurzschlussrings durch eine bei einer Drehung des Rotors wirkende Zentrifugalkraft entgegenwirkt.
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Die Anforderungen an das Material des Armierungsrings sind relativ komplex. Um seine Funktion zu erfüllen, muss der Armierungsring aus einem relativ festen Material gebildet sein. Zugleich soll ein Einsatz von ferromagnetischen Armierungsringen typischerweise vermieden werden, da diese zu einer deutlichen Erhöhung der Läuferstreuinduktivität führen können, womit die erreichbaren Spitzen- und Dauerleistungen sinken können und der Wirkungsgrad in hohen Drehzahlbereichen reduziert wird. Um eine robuste Verbindung des Armierungsrings zu dem Kurzschlussring zu gewährleisten ist es zudem erforderlich, dass der Armierungsring ein ähnliches thermisches Dehnverhalten aufweist, wie der Kurzschlussring. Elektrische Maschinen werden häufig über relativ große Temperaturbereiche betrieben. Werden der Kurzschlussring und der Armierungsring beispielsweise durch eine Pressung verbunden, kann es bei deutlich unterschiedlichem thermischen Dehnungsverhalten von Kurzschlussring und Armierungsring daher zu einem Ablösen des Armierungsrings kommen.
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Diese verschiedenen Anforderungen an das Material des Armierungsrings schränken die Flexibilität beim Design ein. Da eine Abwägung zwischen den verschiedenen Materialanforderungen getroffen werden muss, können die einzelnen Eigenschaften nur eingeschränkt optimiert werden.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, den Rotor einer elektrischen Maschine demgegenüber weiter zu verbessern.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Rotor der eingangs genannten Art gelöst, wobei dieser wenigstens eine in Radialrichtung komprimierbare Ausgleichseinrichtung umfasst, die den Kurzschlussring mit dem Armierungsring koppelt und radial zwischen diesen angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine verformbare Ausgleichsvorrichtung zwischen dem Kurzschlussring und dem Armierungsring vorzusehen.
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Dies ermöglicht es insbesondere, den Armierungsring aus einem Material zu bilden, dessen Wärmeausdehnkoeffizient von dem des Materials des Kurzschlussringes merklich abweichen kann. Ändern sich bei einer Temperaturänderung die Radien von Kurzschlussring und Armierungsring unterschiedlich stark, kann diese Änderung durch eine entsprechende Ausdehnung oder Kompression der Ausgleichseinrichtung in Radialrichtung kompensiert werden, so dass weiterhin eine robuste Verbindung von Kurzschlussring und Armierungsring gegeben ist.
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Die Radial-, Axial- und Umfangsrichtung, bezüglich der die Merkmale des Rotors im Folgenden diskutiert werden, sind auf den zylinderförmigen Rotorkörper bezogen. Eine Vorzeichenwahl wird hierbei nicht allgemein durchgeführt, so dass beispielsweise die Radialrichtung sowohl die Richtung von einer Rotationsachse des Rotors zu dem Außenmantel des Rotorkörpers als auch die umgekehrte Richtung bezeichnen kann. Soweit einzelne Richtungen jedoch als gleiche oder entgegengesetzte Radial-, Axial- bzw. Umfangsrichtungen bezeichnet werden, sollen jeweils gleiche bzw. umgekehrte Vorzeichen vorgegeben sein.
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Der Rotorkörper kann mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Ausnehmungen aufweisen, die den Rotorkörper, insbesondere in Axialrichtung, durchsetzen. In diesen Ausnehmungen kann ein jeweiliges Stromleitelement, insbesondere ein leitender Stab, geführt sein. Die Stromleitelemente können insbesondere an beiden axialen Stirnseiten des Rotorkörpers durch einen jeweiligen Kurzschlussring leitend miteinander verbunden sein. Vorzugsweise ist an beiden Kurzschlussringen jeweils ein Armierungsring angeordnet, wobei der Kurzschluss- und Armierungsring weiterhin vorzugsweise über eine jeweilige Ausgleichseinrichtung miteinander verbunden sind.
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Der Kurzschlussring und der Armierungsring können eine Klemmkraft auf die Ausgleichseinrichtung ausüben. Diese Klemmkraft kann die Ausgleichseinrichtung in Radialrichtung komprimieren. Entsprechend kann die Ausgleichseinrichtung eine Rückstellkraft auf den Kurzschlussring und den Armierungsring ausüben. Das Ausgleichselement kann zumindest in Radialrichtung allein durch diese Klemmkraft gehaltert sein. Die Größe der Klemmkraft kann von der Temperatur des Rotors, insbesondere von der Temperatur des Kurzschlussrings und des Armierungsrings, und/oder von der Drehzahl des Rotors abhängen. Sie hängt insbesondere von der relativen Ausdehnung des Kurzschlussrings und des Armierungsrings ab.
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Die Ausgleichseinrichtung kann eine Feder sein oder wenigstens eine Feder umfassen und/oder die Ausgleichseinrichtung kann zumindest abschnittsweise elastisch verformbar sein. Das Ausmaß der elastischen Verformbarkeit kann hierbei derart vorgegeben sein, dass die Ausgleichseinrichtung bzw. deren elastisch verformbarer Abschnitt über einen vorgegebenen Betriebsbereich der elektrischen Maschine, insbesondere bezüglich eines Betriebstemperaturbereichs und/oder Betriebsdrehzahlbereichs, sowohl an dem Armierungsring als auch an dem Kurzschlussring radial anliegt.
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Komponenten der Ausgleichseinrichtung, insbesondere die Feder oder Federn, können auch aus einem ferromagnetischen Material gebildet sein. Da diese Komponenten verglichen mit dem Armierungsring beim Betrieb der elektrischen Maschine nur geringen Kräften standhalten müssen, da zusätzlich eine Stützung durch den Armierungsring erfolgt, ist es möglich, diese Komponenten mit einer relativ geringen Wandstärke auszubilden, also beispielsweise mit einer Wandstärke, die zumindest um den Faktor 3 oder 10 geringer ist als die Wandstärke des Armierungsrings. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Magnetisierung von ferromagnetischen Abschnitten bereits bei geringen Feldern sättigt, wodurch Verluste durch eine durch die ferromagnetischen Komponenten erzeugte Streuinduktivität gering gehalten werden können.
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Die Ausgleichseinrichtung kann aus mehreren, in Umfangsrichtung und/oder in Axialrichtung voneinander beabstandeten Federabschnitten und einem Tragring bestehen. Die einzelnen Federabschnitte können elastisch verformbar sein und/oder elastisch gegenüber dem Tragring verschwenkbar sein. Die Federabschnitte können insbesondere in Form von Blattfedern von dem Tragring abragen.
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Die Ausgleichseinrichtung kann einteilig ausgebildet sein oder aus mehreren Ringsegmenten gebildet sein, die jeweils einen Abschnitt des Tragrings und wenigstens einen der Federabschnitte ausbilden. Insbesondere kann jedes Ringsegment mehrere Federabschnitte aufweisen. Vorzugsweise kann die Ausgleichseinrichtung oder können die Ringsegmente aus einem Blechband gebildet sein. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung der Ausgleichseinrichtung. Beispielsweise kann ein Blechband verwendet werden, das, beispielsweise eingestanzte, Ausnehmungen und/oder Durchbrechungen aufweist, durch die Abschnitte des Blechbandes gegenüber einem den Tragring bildenden Abschnitt des Blechbandes im Rahmen der Herstellung verbiegbar sind. Diese verbogenen Abschnitte können anschließend als Federabschnitte wirken oder, wie später noch genauer erläutert werden wird, zur Halterung des Ausgleichselements in Axialrichtung an dem Kurzschlussring und/oder dem Armierungsring dienen.
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Die Federabschnitte können sich ausgehend von dem Tragring zu einem an dem Kurzschlussring oder dem Armierungsring anliegenden Ende erstrecken, wobei sich alle Federabschnitte in die gleiche Umfangsrichtung erstrecken. Es können somit alle Federabschnitte wahlweise im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn von dem Tragring abstehen. Dies kann dazu genutzt werden, eine relative Drehung von Kurzschlussring, Ausgleichselement und Armierungsring zumindest in eine Drehrichtung zu vermeiden, wodurch ein reibungsbehaftetes Gleiten zwischen diesen Komponenten, das zu zusätzlichen Verlusten in der elektrischen Maschine führen kann, vermieden werden kann. Die Federabschnitte erstrecken sich typischerweise gerade oder leicht gebogen in eine Richtung, die eine Komponente in Umfangsrichtung und eine Komponente in Radialrichtung aufweist. Gemäß dem vorangehend Gesagten soll zumindest die Komponente in Umfangsrichtung für alle Federabschnitte gleich gerichtet sein.
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Die Federabschnitte können sich ausgehend von dem Tragring zu einem an dem Kurzschlussring oder dem Armierungsring anliegendem Ende erstrecken und im Bereich dieses Endes einen Vorsprung, der in eine jeweilige Ausnehmung des Armierungsrings oder des Kurzschlussrings eingreift, oder eine Ausnehmung, in die ein jeweiliger Vorsprung des Armierungsrings oder des Kurzschlussrings eingreift, aufweisen. Dies ermöglicht es, dass das an dem Kurzschlussring oder dem Armierungsring anliegende Ende des jeweiligen Federabschnitts mit dem Kurzschlussring bzw. dem Armierungsring verrastet, wodurch eine relative Drehung und/oder axiale Verschiebung dieser Komponenten zueinander blockiert werden kann.
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Allgemeiner ausgedrückt können der Kurzschlussring und/oder der Armierungsring wenigstens eine Ausnehmung aufweisen, in die ein Vorsprung der Ausgleichseinrichtung eingreift, und/oder der Kurzschlussring und/oder der Armierungsring können wenigstens einen Vorsprung aufweisen, der in eine Ausnehmung der Ausgleichseinrichtung eingreift.
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Hierdurch kann eine relative Drehung der Ausgleichseinrichtung bezüglich des Kurzschlussrings und/oder des Armierungsrings unterdrückt werden. Entsprechende Vorsprünge und Ausnehmungen können zudem so zusammenwirken, dass eine Fixierung der Ausgleichseinrichtung bezüglich des Kurzschlussrings und/oder des Armierungsrings in der Axialrichtung erfolgt.
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Die Ausgleichseinrichtung kann wenigstens eine Klammer ausbilden, die durch zwei in oder entgegen der Radialrichtung verlaufende Radialabschnitte der Ausgleichseinrichtung gebildet ist, die an einander gegenüberliegenden axialen Seitenflächen des Armierungsrings oder des Kurzschlussrings anliegen. Hierbei können die Radialabschnitte durch den Armierungs- bzw. den Kurzschlussring elastisch verformt werden, so dass sie den entsprechenden Ring in Axialrichtung klemmen. Hierdurch kann die Ausgleichseinrichtung an dem Armierungs- bzw. Kurzschlussring gehaltert werden und es kann insbesondere eine Verschiebung der genannten Komponenten in Axialrichtung zueinander unterbunden werden.
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Wird die Ausgleichseinrichtung, wie oben erläutert, aus einem Blechband gebildet bzw. hergestellt, können jene Abschnitte des Blechbands, die die Radialabschnitte bilden sollen, zunächst seitlich über jenen Bereich des Blechbandes hinausstehen, der den Tragring und die Federabschnitte bildet. In einem weiteren Herstellungsschritt können diese dann in Radialrichtung aufgestellt werden.
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In dem erfindungsgemäßen Rotor ist es möglich, dass der Armierungsring aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff besteht. Faserverbundwerkstoffe können eine hohe Festigkeit aufweisen und sind typischerweise nicht ferromagnetisch, wodurch eine zusätzliche Streuinduktivität vermieden werden kann. Typischerweise weisen sie ein deutlich anderes Temperaturausdehnungsverhalten auf als Aluminium oder Kupfer. Da entsprechende Unterschiede in dem erfindungsgemäßen Rotor jedoch durch die Nutzung der Ausgleichseinrichtung kompensiert werden können, sind entsprechende Materialien nun zur Armierung nutzbar. Beispielsweise kann ein faserverstärkter Kunststoff genutzt werden, wobei zur Faserverstärkung beispielsweise Kohlenstofffasern oder Glasfasern nutzbar sind.
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Neben dem erfindungsgemäßen Rotor betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem erfindungsgemäßen Rotor. Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das eine solche elektrische Maschine umfasst.
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Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors einer elektrischen Maschine, wobei ein zylinderförmiger Rotorkörper, an und/oder in dem mehrere Stromleitelemente angeordnet sind und an dessen axialer Stirnseite ein Kurzschlussring angeordnet ist, der die Stromleitelemente leitend verbindet, bereitgestellt wird, wobei ein Armierungsring derart auf den Kurzschlussring aufgebracht wird, dass er sich parallel zu einer radialen Außenseite des Kurzschlussrings erstreckt, wobei zwischen dem Kurzschlussring und dem Armierungsring ein in Radialrichtung komprimiertes Ausgleichselement derart angeordnet wird, dass es sowohl auf den Kurzschlussring als auch auf den Armierungsring eine radiale Kraft ausübt. Hierbei ist es möglich, dass zunächst das Ausgleichselement auf den Kurzschlussring aufgebracht wird, wonach der Armierungsring auf das Ausgleichselement axial aufgeschoben wird. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass zunächst der Armierungsring lose über den Kurzschlussring gelegt wird, wonach zwischen diesen beiden Elementen das Ausgleichselement eingeschoben wird. In einer weiteren Alternative wäre es möglich, das Ausgleichselement in einem vorbereiteten Schritt an dem Armierungsring anzubringen und diese gemeinsam auf den Kurzschlussring aufzubringen. Die Verbindung von Kurzschlussring, Ausgleichselement und Armierungsring kann erfolgen bevor oder nachdem der Kurzschlussring an dem Rotorkörper angeordnet wird.
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Die zum erfindungsgemäßen Rotor diskutierten Merkmale sind selbstverständlich auf das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Rotors übertragbar. Insbesondere kann die Ausgleichseinrichtung oder können einzelne Ringsegmente der Ausgleichseinrichtung aus einem Blechband hergestellt werden. Ein solches Blechband kann, beispielsweise durch einen oder mehrere Stanzvorgänge, derart geformt werden, dass ein in Längsrichtung verlaufender Abschnitt des Blechbandes den Tragring bzw. ein Segment des Tragringes ausbildet und weitere Abschnitte im Rahmen der Herstellung derart verformt werden, dass sie die Federabschnitte und/oder die Radialabschnitte bilden.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen sowie den zugehörigen Zeichnungen. Hierbei zeigen schematisch:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rotors,
- 2 eine Detailansicht des in 1 gezeigten Rotors aus einer anderen Perspektive,
- 3 eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Rotors,
- 4 einen Abschnitt eines Blechbands, aus dem die Ausgleichseinrichtung des in 3 gezeigten Rotors gebildet ist,
- 5 die in 3 gezeigte Detailansicht bei höheren Drehzahlen und/oder Temperaturen,
- 6 eine Detailansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Rotors,
- 7 eine andere Ansicht des in 6 und 7 gezeigten Rotors,
- 8 einen Abschnitt eines Blechbandes, aus dem die Ausgleichseinrichtung des in 6 gezeigten Rotors herstellbar ist, und
- 9 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, das ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine umfasst.
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1 zeigt einen Rotor 1 für eine elektrische Maschine. Dieser umfasst einen zylinderförmigen Rotorkörper 2, in dem mehrere Stromleitelemente 3 angeordnet sind. Der Rotorkörper 2 ist durch ein Blechpaket gebildet, durch das sich axial, also in Querrichtung in 1, Ausnehmungen erstrecken, in die jeweils Stäbe als Stromleitelemente 3 eingeführt sind. Die einzelnen Stromleitelemente 3 sind auf beiden Axialseiten des Rotors 1 über einen jeweiligen Kurzschlussring 4, der sich umlaufend um eine Rotorwelle 8 des Rotors erstreckt, kurzgeschlossen. Um eine hohe Leitfähigkeit zu erreichen, sind die Stromleitelemente 3 und der Kurzschlussring 4 aus Aluminium oder Kupfer, also aus einem relativ weichen Material, gebildet. Soll der Rotor 1 in einer Maschine genutzt werden, in der hohe Drehzahlen erreicht werden, könnte dies somit dazu führen, dass sich der Kurzschlussring 4 verformt und sich somit von den Stromleitelementen 3 trennt oder diese beschädigt. Um dies zu verhindern weist der Rotor 1 für die Kurzschlussringe 4, von denen nur einer gezeigt ist, einen jeweiligen Armierungsring 5 auf, der sich parallel zu einer radialen Außenseiten des Kurzschlussrings 4 erstreckt. Wird der Kurzschlussring 4 durch eine Zentrifugalkraft bei einer Rotation des Rotors verformt, so wird er durch den Armierungsring 5 gestützt.
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Prinzipiell wäre es möglich, den Armierungsring 5 direkt am Kurzschlussring 4 anzuordnen, beispielsweise die beiden Ringe zu verpressen. Da elektrische Maschinen typischerweise über große Temperaturbereiche nutzbar sein sollen, müsste in diesem Fall jedoch ein Armierungsring 5 genutzt werden, dessen Material eine ähnliche Temperaturausdehnung wie das Material des Kurzschlussrings 4 aufweist. Andererseits kann es jedoch vorteilhaft sein, Materialien mit deutlich voneinander unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten für den Kurzschlussring 4 und den Armierungsring 5 zu nutzen. Beispielsweise kann ein faserverstärkten Verbundwerkstoff für den Armierungsring 5 genutzt werden. Um dies zu ermöglichen, weist der Rotor 1 eine in Radialrichtung komprimierbare Ausgleichseinrichtung 6 auf, die den Kurzschlussring mit dem Armierungsring koppelt und radial zwischen diesen angeordnet ist. Hierbei wird das Ausgleichselement vorzugsweise im gesamten Betriebsbereich der elektrischen Maschine bzw. des Rotors durch den Kurzschlussring 4 und den Armierungsring 5 komprimiert, so dass es sowohl auf den Kurzschlussring 4 als auch auf den Armierungsring 5 eine radiale Kraft ausübt. Ändern sich nun die radialen Ausdehnungen des Kurzschlussrings 4 und des Armierungsrings 5 aufgrund einer Temperaturänderung unterschiedlich stark, so kann dieser Unterschied durch eine weitere Kompression bzw. eine Expansion der Ausgleichseinrichtung 6 kompensiert werden.
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2 zeigt eine geschnittene Detailansicht des in 1 gezeigten Rotors 1, wobei die Blickrichtung in die Axialrichtung des Rotorkörpers 2 verläuft. In dieser Darstellung ist zu erkennen, dass mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Ausgleichseinrichtungen 6, die als Federn ausgebildet sind, verwendet werden. Diese üben jeweils die durch die Pfeile 7 dargestellten Kräfte in Radialrichtung auf den Armierungsring 5 bzw. den Kurzschlussring 4 aus.
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In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel könnte die Ausgleichseinrichtung auch durch ein elastisches Material, beispielsweise durch Gummi oder ein Elastomer, gebildet sein, das sich zwischen dem Kurzschlussring 4 und dem Armierungsring 5 erstreckt.
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Um die Herstellung des Rotors 1 zu vereinfachen, ist es vorteilhaft, statt einer Vielzahl einzelner Ausgleichseinrichtungen 6 eine in Umfangsrichtung umlaufende Ausgleichseinrichtung zu verwenden, die mehrere in Umfangsrichtung und/oder in Axialrichtung voneinander beabstandete Federabschnitte und einen Tragring, der diese trägt, aufweist. Ein Beispiel hierfür ist in 3 dargestellt. Die Darstellung entspricht, abgesehen von der Nutzung einer anderen Ausgleichseinrichtung 9, der in 2 gezeigten Darstellung, weshalb im Folgenden ausschließlich die Ausbildung der Ausgleichseinrichtung 9 diskutiert werden soll.
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Die Ausgleichseinrichtung 9 ist einstückig ausgebildet und umläuft somit den gesamten Umfang des Kurzschlussrings 4. Alternativ wäre es möglich, die Ausgleichseinrichtung 9 aus mehreren separaten Ringsegmenten zu bilden. Sie besteht aus einem in 4 dargestellten Metallband 13. Dieses Metallband ist, beispielsweise durch ein Stanzen, derart geformt, dass in einem mittleren Bereich ein Tragring 10 ausgebildet wird, gegenüber dem die durch Ausnehmungen 12 teilweise abgetrennten Federabschnitte 11 verbiegbar sind. Das Blechband 13 kann aus einem Federblech gefertigt sein. Im Rahmen des Herstellungsprozesses kann das Blechband 13 derart geformt werden, dass die Federabschnitte 11, wie in 3 dargestellt ist, in Radialrichtung nach innen von dem Tragring 10 abstehen. Die Form wird so gewählt, dass bei einer bestimmten Temperatur und stehendem Rotor die Enden 14 der Federabschnitte 11 mit einem vorgegebenen Anpressdruck auf den Kurzschlussring 4 gepresst werden.
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Ändert sich nun aufgrund der Drehzahl des Rotors oder eine unterschiedliche Temperaturausdehnung des Armierungsrings 5 und des Kurzschlussrings 4 der Abstand zwischen dem Armierungsring 5 und dem Kurzschlussring 4, so können die einzelnen Federabschnitte 11 gegen eine Rückstellkraft verformt und/oder gegenüber dem Tragring 10 verschwenkt werden.
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Ein Beispiel für den Zustand bei hohen Temperaturen und/oder Drehzahlen ist in 5 dargestellt. Das Ausgleichselement 9 ist hierbei vollständig radial zusammengedrückt, so dass die Federabschnitte 11 parallel zu dem Tragring 10 verlaufen. Der Tragring 10 ist somit 5 nur noch in den Bereichen der Ausnehmungen 12 zu sehen und wird sonst in allen Positionen durch die Federabschnitte verdeckt.
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Wie in den 3 und 4 dargestellt ist, erstrecken sich die Federabschnitte ausgehend von dem Tragring 10 zu den auf dem Kurzschlussring 4 aufliegenden Enden 14 alle in die gleiche Umfangsrichtung. Hierdurch kann eine relative Verdrehung des Ausgleichselements 9 zu dem Kurzschlussring 4 gehemmt werden, so dass beim normalen Betrieb des Rotors diese Elemente drehfest zueinander sind, um zusätzliche Reibungsverluste bzw. einen Verschleiß beim Betrieb des Rotors zu vermeiden.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rotors für eine elektrische Maschine. Gegenüber dem vorangehend erläuterten Ausführungsbeispiel sind hierbei das Ausgleichselement 15 und der Kurzschlussring 21 modifiziert worden, um eine robustere Kopplung zwischen dem Kurzschlussring 21, der Ausgleichseinrichtung 15 und dem Armierungsring 5 zu erreichen. Die 6 und 7 zeigen Detailansichten dieser Komponenten aus unterschiedlichen Perspektiven und 8 zeigt ein zur Herstellung der Ausgleichseinrichtung 15 genutztes Metallband 22.
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Um die Kopplung der Ausgleichseinrichtung 15 mit dem Armierungsring 5 zu verbessern, weist die Ausgleichsvorrichtung 15 eine Klammer auf, die durch zwei in Radialrichtung verlaufende Radialabschnitte 20 der Ausgleichseinrichtung 15 gebildet ist. Diese Radialabschnitte 20 greifen im Einbauzustand an den axialen Seitenflächen des Armierungsrings 5 an, um diesen in Axialrichtung des Rotorkörpers 2 zu sichern. Wie in 8 zu erkennen ist, ragen diese Radialabschnitte 20 zunächst seitlich über jene Abschnitte des Metallbands 22 hinaus, die den Tragring 16 und die Federelemente 17 bilden. Im Rahmen der Herstellung können diese in Radialrichtung gebogen werden.
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Um eine Sicherung der Ausgleichseinrichtung 15 gegen eine axiale Verschiebung bzw. eine Rotation bezüglich dem Kurzschlussring 21 zu verbessern, sind an jenen Enden der Federabschnitte 16, die auf dem Kurzschlussring 21 aufliegen, Vorsprünge 18 angeordnet, die in entsprechende Ausnehmungen 19 des Kurzschlussrings 21 eingreifen. Entsprechende Vorsprünge können beispielsweise hergestellt werden, indem ein entsprechender Abschnitt des Blechbandes 22 derart gestanzt wird, dass er nur noch mit einer Verbindungsseite mit dem Federabschnitt 17 verbunden ist. Im Rahmen des weiteren Herstellungsprozesses kann dieser Abschnitt anschließend relativ zu dem Federabschnitt 17 verbogen werden, um den Vorsprung 18 auszubilden.
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9 zeigt ein Kraftfahrzeug 23, das eine elektrische Maschine 24 aufweist, die beispielsweise zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 23 dienen kann. Die elektrische Maschine weist einen Stator 25 und einen an einer Welle 26 gelagerten Rotor 1 auf. Der Rotor 1 kann gemäß der vorangehend erläuterten Ausführungsbeispiele ausgebildet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2014/0339950 A1 [0003]
