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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine.
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Aus
DE 10 2007 032 138 A1 ist ein Rotor für eine elektrische Maschine bekannt. Dort ist ein hohlzylindrischer Rotorträger mit einem Rotorblechpaket radial verbunden, das aus einer Vielzahl von Blechlamellen besteht. Die Verbindung des Rotorblechpakets mit dem Rotorträger erfolgt durch Aufpressen. Durch den radialen Kraftschluss mittels eines Pressverbandes ist eine hohe Überdeckung aufgrund der hohen Betriebstemperaturen und der bei hohen Drehzahlen wirkenden Fliehkräfte notwendig. Zudem sind zur Herstellung des Pressverbandes, der in der Regel durch thermisches Fügen erzeugt wird, große Temperaturunterschiede beim Fügen erforderlich. Die dadurch entstehenden mechanischen Spannungen führen zu einer Verschlechterung der elektromagnetischen Eigenschaften des Rotorblechpakets. Eine Folge davon sind eine geringere Leistungsdichte und höhere Verluste im Rotor.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Rotor der vorgenannten Art hinsichtlich seines Aufbaues und seiner Herstellung zu vereinfachen und kostengünstig zu gestalten.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Es wird ein Rotor für eine elektrische Maschine mit einem mehrteiligen Rotorträger vorgeschlagen, der ein zur Rotordrehachse koaxial angeordnetes Rotorblechpaket trägt. Zwischen Rotorträger und Rotorblechpaket ist eine axial ineinandergreifende Wirkverbindung zur Übertragung eines Drehmoments vorgesehen. Auf diese Weise können die im Betrieb auftretenden Fliehkräfte über die axiale Wirkverbindung abgetragen und ein radialer Kraftschluss zur Befestigung des Rotorblechpakets am Rotorträger und die damit verbundenen Nachteile vermieden werden.
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Vorzugsweise ist die Wirkverbindung als Formschlussverbindung ausgebildet.
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Bevorzugt ist die Wirkverbindung axial beidseitig am Rotorblechpaket ausgebildet. Vorzugsweise greift dabei der Rotorträger axial beidseitig am Rotorblechpaket ein.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht der Rotorträger aus zwei koaxial nebeneinander angeordneten Tragscheiben. Auf besonders einfache Weise kann dabei das Rotorblechpaket zwischen den Tragscheiben axial verbunden mit diesen angeordnet werden.
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Bevorzugt besteht die Wirkverbindung aus am Rotorträger ausgebildeten axialen Verbindungszapfen, die als Gegenstücke in axiale Öffnungen am Rotorblechpaket eingreifen.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Öffnungen als von den axialen stirnseitigen Enden des Rotorblechpakets ausgehende axiale Vertiefungen, vorzugsweise als axiale Sacklochbohrungen, ausgeführt. Die Öffnungen können je nach Umfang der zu übertragenden Kräfte auch als Durchgangsbohrungen, insbesondere für eine axiale Schraubenverbindung, ausgeführt sein. Denkbar ist auch, durch eine oder mehrere axiale Verbindungen den Rotorträger bzw. die Tragscheiben gegen das Rotorblechpaket beidseitig zu pressen.
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Die Verbindungszapfen sind jeweils bevorzugt einteilig mit den Tragscheiben an den flachen Seiten derselben axial vorstehend ausgeführt. Sie sind so einfach herstellbar und durch axiales Einstecken am Rotorblechpaket mit diesem formschlüssig besonders einfach verbindbar.
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Zur Montage kann der Rotorträger bzw. können die Tragscheiben mit den Verbindungszapfen auf einfache Weise in die jeweils korrespondierenden Öffnungen am Rotorblechpaket axial eingesteckt werden. Zwischen Rotorträger und Rotorblechpaket kann auf diese Weise eine einfach aufgebaute axiale Steckverbindung gebildet werden.
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Es ist weiterhin von Vorteil, wenn das Rotorblechpaket mit seinen stirnseitigen axialen Enden an den axial gegenüberliegenden Tragscheiben anliegend bauraumsparend angeordnet ist. Vorzugsweise liegen dabei die Tragscheiben mit flachen Innenseiten flächig am Rotorblechpaket axial an.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die Tragscheiben jeweils einen zentralen einteilig mit diesen ausgeführten Nabenabschnitt auf, der zum Anschluss insbesondere einer Lagerung zur Abstützung und/oder einer Welle, insbesondere eine Rotor- bzw. Antriebwelle, zur Drehmomentübertragung dient. Der Anschluss an die Welle kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Über die Nabenabschnitte sind die Tragscheiben auch axial, insbesondere über die Lager mit Vorspannung, fixierbar.
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Das Rotorblechpaket kann mit einer zentralen axialen Durchgangsbohrung koaxial mit den Nabenabschnitten der Tragscheiben angeordnet sein. Alternativ ist es auch möglich, das Rotorblechpaket durchgängig ohne Durchgangsbohrung auszuführen.
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Vorzugsweise bildet der Nabenabschnitt einen axial vorstehenden hohlzylindrischen Ringkragen.
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Bevorzugt ist dabei am Außendurchmesser des Ringkragens eine Lagerung mit dem Innendurchmesser abgestützt.
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Vorzugsweise sind die Tragscheiben jeweils mit dem Ringkragen an den von dem Rotorblechpaket axial abgewandten Außenseiten angeordnet.
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Der erfindungsgemäße Rotor ist in besonders vorteilhafter Weise in einem elektrischen Achsantrieb eines Fahrzeugs verwendbar. Hierbei kann der Rotor über den Rotorträgen bzw. über die Tragscheiben mit den Nabenabschnitten in besonders einfacher und kompakter Weise mit einer Antriebswelle des Achsantriebs zur Übertragung eines Drehmoments verbunden werden.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
- 1 eine geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Rotors für eine elektrische Maschine in einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 eine geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Rotors für eine elektrische Maschine in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Der in 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellte erfindungsgemäße Rotor für eine elektrische Maschine weist einen zweiteiligen Rotorträger 1 auf, der ein zur Rotordrehachse 2 koaxial angeordnetes Rotorblechpaket 3 trägt. Der Rotorträger 1 besteht aus zwei koaxial nebeneinander angeordneten Tragscheiben 4, 5. Zwischen den einander axial gegenüberliegenden flachen Innenseiten 8, 9 der Tragscheiben 4, 5 ist das Rotorblechpaket 3 koaxial angeordnet und mit diesen axial verbunden. Dabei bilden die Tragscheiben 4, 5 an den einander axial gegenüberliegenden Innenseiten 8, 9 planparallele ringförmige Anlageflächen, die radial innen durch Nabenabschnitte 14, 15 der Tragscheiben 4, 5 begrenzt werden und an denen das Rotorblechpaket 3 mit seinen planparallelen axialen stirnseitigen Enden 6, 7 ringförmig flächig anliegt. Letztere werden jeweils durch Endplatten gebildet, die insbesondere zur Halterung von nicht dargestellten Magneten und zur Auswuchtung des Rotors dienen. Das Rotorblechpaket 3 mit den Endplatten 6, 7 schließt am Außenumfang mit den Tragscheiben 4, 5 axial bündig ab. Dabei kann das Rotorblechpaket 3 aus mehreren einzelnen Blechpaketen zusammengesetzt sein.
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Das Rotorblechpaket 3 ist mit axialen Vertiefungen 10, 11 ausgebildet, die von den axialen Enden 6, 7 bzw. von den Endplatten stirnseitig ausgehend durch letztere hindurchgeführt sind und sich nach axial innen erstrecken. Die Vertiefungen 10, 11 sind als axiale zylindrische Sacklochbohrungen ausgebildet. Korrespondierend zu diesen sind Verbindungszapfen 12, 13 an den flachen Innenseiten 8, 9 der Tragscheiben 4, 5 axial vorstehend einteilig mit diesen ausgebildet. In die Vertiefungen 10, 11 greifen die Tragscheiben 4, 5 mit den Verbindungszapfen 12, 13 als Gegenstücke formschlüssig ein. Das Rotorblechpaket 3 und die Tragscheiben 4, 5 sind auf diese Weise zur Übertragung eines Drehmoments formschlüssig verbunden. Die Verbindungszapfen 12, 13 übertragen dabei in den Vertiefungen 10, 11 die Drehmomente des Rotorblechpakets 3 formschlüssig in Umfangs- bzw. in Drehrichtung des Rotors auf den Rotorträger 1. Zugleich wird durch die in die Sacklochbohrungen der Vertiefungen 10, 11 eingreifenden Verbindungszapfen 12, 13 ein radialer und axialer Formschluss erreicht. Auf diese Weise kann das Rotorblechpaket 3 koaxial zwischen den Tragscheiben 4, 5 und axial verbunden mit diesen in Einbaulage fixiert angeordnet werden.
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An den Tragscheiben 4, 5 sind mehrere über den Umfang verteilt und radial hintereinander angeordnete Verbindungszapfen 12, 13 vorgesehen, die in entsprechend angeordnete Vertiefungen 10, 11 am Rotorblechpaket 3 eingreifen. An den als Gleichteile ausgeführten Tragscheiben 4, 5 sind die Verbindungszapfen 12, 13 jeweils axial fluchtend gegenüberliegend angeordnet. Diese sind in Form und Länge gleich ausgeführt. Korrespondierend dazu sind gleich ausgeführte Vertiefungen 10, 11 am Rotorblechpaket 3 angeordnet. Zur Montage können die Tragscheiben 4, 5 mit den Verbindungszapfen 12, 13 einfach in die Vertiefungen 10, 11 am Rotorblechpaket 3 axial eingesteckt werden.
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Die Tragscheiben 4, 5 sind jeweils mit einem zentralen Nabenabschnitt 14, 15 ausgebildet, der zum Anschluss einer Lagerung 16, 17 und zur Verbindung mit einer Welle, insbesondere einer Rotor- bzw. Antriebswelle, zur Übertragung des Drehmoments vom Rotorträger 1 auf eine angebundene Rotor- bzw. Antriebswelle dient. Die Nabenabschnitte 14, 15 sind einteilig mit den Tragscheiben 4, 5 ausgeführt und werden jeweils durch einen axial vorstehenden hohlzylindrischen Ringkragen gebildet. Am Außendurchmesser des Ringkragens ist die Lagerung 16, 17 mit dem Innendurchmesser abgestützt. Die Ringkragen der Nabenabschnitte 14, 15 sind jeweils an den von den Rotorblechpaketen 3 axial abgewandten axialen Außenseiten der Tragscheiben 4, 5 angeordnet. Dabei ist das Rotorblechpaket 3 mit einer zentralen axialen Durchgangsbohrung 22 koaxial mit den Nabenabschnitten 14, 15 der Tragscheiben 4, 5 angeordnet. An einem der Nabenabschnitt 14, 15 kann eine Welle einteilig oder mehrteilig angebunden sein. Die Tragscheiben 4, 5 können insbesondere über die Nabenabschnitte 14, 15 und die auf diesen abgestützten Lagerungen 16, 17 axial fixiert werden.
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In 2 sind weitere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Rotors mit verschiedene Vertiefungen 18, 19 am Rotorblechpaket 3 und verschiedene Verbindungszapfen 20, 21 an den Tragscheiben 4, 5 mit frei wählbarer Formschlussgeometrie in axialer Länge und Form dargestellt.
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Der erfindungsgemäße Rotor ist in besonders vorteilhafter Weise in einem elektrischen Achsantrieb eines Fahrzeugs verwendbar. Hierbei kann der Rotor über den Rotorträger 1 mit den Tragscheiben 4, 5 und den Nabenabschnitten 14, 15 in besonders einfacher und kompakter Weise mit einer nicht dargestellten Antriebswelle des Achsantriebs zur Übertragung eines Drehmoments verbunden werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotorträger
- 2
- Rotordrehachse
- 3
- Rotorblechpaket
- 4
- Tragscheibe
- 5
- Tragscheibe
- 6
- Ende, Endplatte
- 7
- Ende, Endplatte
- 8
- Innenseite, Anlagefläche
- 9
- Innenseite, Anlagefläche
- 10
- Öffnung, Vertiefung
- 11
- Öffnung, Vertiefung
- 12
- Verbindungszapfen
- 13
- Verbindungszapfen
- 14
- Nabenabschnitt
- 15
- Nabenabschnitt
- 16
- Lagerung
- 17
- Lagerung
- 18
- Öffnung, Vertiefung
- 19
- Öffnung, Vertiefung
- 20
- Verbindungszapfen
- 21
- Verbindungszapfen
- 22
- Durchgangsbohrung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007032138 A1 [0002]
