DE102018118749A1

DE102018118749A1 - Rotorträger

Info

Publication number: DE102018118749A1
Application number: DE102018118749.1A
Authority: DE
Inventors: Jochen Lindenmaier; Rainer Schütz
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2018-08-02
Filing date: 2018-08-02
Publication date: 2020-02-06

Abstract

Der vorgeschlagene Rotor besteht aus einem Rotorträger der einen radial äußeren Abschnitt aufweist, an den ein Rotorblechpacket drehfest koppelbar ist und einen Nabenabschnitt der drehfest mit einer Welle koppelbar ist, wobei das Rotorblechpacket axial an dem Rotorträger im Bereich des radialen Abschnitts befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine, der insbesondere für den Einsatz in einem Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug geeignet ist.
Ein Hybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder anderen Nutzfahrzeuges umfasst ein Verbrennungsmotor, ein Antriebsmodul mit einer E-Maschine und ein Getriebe, die miteinander gekoppelt sind.
Je nach Koppelstruktur kann der Verbrennungsmotor auch vom Antriebsstrang entkoppelt werde, so dass das rein elektrische Fahren ermöglicht wird.
Der Rotor des Elektromotors besteht meist aus einem Rotorträger, der auf einer Abtriebswelle drehfest positionierbar ist, und einem Rotorblechpacket, das auf einem Aufnahmebereich des Rotorträgers angeordnet und drehfest mit dem Rotorträger gekoppelt ist.
Aus dem Stand der Technik sind mehrere Lösungen in Bezug auf die Anordnung von Rotorträger und Rotorblechpaket bekannt. So ist aus der DE 10 2016 215 595 A1 eine Anordnung bekannt, bei der ein Rotorblechpaket mittels einer Hülse, die zwischen Rotorträger und Aufnahmebereich angeordnet ist, auf dem Rotorträger befestigt ist.
Aus der DE 10 2013 221 643 A1 ist beispielsweise der Rotorträger bekannt bei dem das Rotorblechpaket direkt auf einem Rotorträgerabschnitt befestigt ist. Dabei sind zur axialen Fixierung ein Anschlag und ein Sicherungselement am Rotorträgerabschnitt vorgesehen.
Die bisher bekannten Bauweisen haben den Nachteil, dass der Aufbau aufwendig ist und einen relativ großen Bauraum in radialer Richtung benötigt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Rotoraufbau vorzuschlagen, durch den die Performance der E-Maschine verbessert werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Rotor entsprechend Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführung finden sich in den Unteransprüchen.
Mittels des erfindungsgemäßen Rotors wird die Performance der E-Maschine verbessert und gleichzeitig der Aufbau und die Flexibilität für unterschiedliche Baugrößen verbessert. Da der vom Rotorträger entsprechend dem StdT in radialer Richtung benutze Bauraum eines Rotors magnetisch nicht Wirksam ist, kann durch diese Bauform des Blechpakets der Bauraum maximal ausgenutzt werden.
Der vorgeschlagene Rotor besteht aus einem Rotorträger der einen radial äußeren Abschnitt aufweist, an den ein Rotorblechpacket drehfest koppelbar ist und ein Nabenabschnitt der drehfest mit einer Welle koppelbar ist, wobei das Rotorblechpacket axial an dem Rotorträger im Bereich des radialen Abschnitts befestigt ist.
In einer ersten Ausführung ist das Rotorblechpacket einseitig an den Rotorträger geschraubt.
In einer weiteren Ausführung kann das Rotorblechpacket zwischen zwei Rotorträger geklemmt werden. Diese Ausführung ermöglicht eine sehr breite Ausführung des Rotors.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, beidseitig des Rotorträgers Rotorblechpackete zu befestigen. Dadurch ist die axiale Lage des Rotorträgers frei wählbar.
Der Rotor bzw. das Rotorblechpacket ist in allen drei Ausführungen leicht skalierbar, indem die Dicke bzw. Länge des Rotorblechpacketes angepasst wird. Die Anpassung erfordert lediglich eine Anpassung der Anzahl der Blechlagen und der Schraubenlänge. Die E-Maschinenperformance ist dadurch leicht veränderbar.
Der Rotorträger kann als Blechteil ausgeführt sein, das weiterhin Aussparungen und/oder Versteifungen aufweisen kann.
Die Verbindung zwischen Rotorträger und Rotorblechpacket kann als Schraubenverbindung ausgeführt sein, wobei die Schrauben in Bereichen angeordnet sind, in denen der Einfluss auf das elektromagnetische Feld vergleichsweise gering ist.
Das Rotorblechpacket kann aus mehreren Blechlagen bestehen, die axial nebeneinander angeordnet sind, wobei jede Blechlage aus mehreren Kreisringsegmenten bestehen kann, wobei die Kreisringsegmenten von Lage zu Lage versetzt zueinander angeordnet sind.
Weiterhin kann der Rotor Permanentmagnete aufweisen, wobei die Permanentmagnete in Aussparungen im Rotorblechpacket angeordnet sind.
In einem Hybridantriebsstrang kann der Rotor mit einem entsprechenden Aufbau wie oben beschrieben auf der Getriebeeingangswelle des Getriebes drehfest angeordnet sein.
Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Ausprägungen der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die genannten Merkmale können nicht nur in der dargestellten Kombination vorteilhaft umgesetzt werden, sondern auch einzeln untereinander kombiniert werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1 zeigt eine erste Ausführung des Rotors
2a, b zeigen zwei weitere Ausführungen des Rotors
3 Ansicht auf eine Blechlage
4 Ansicht auf Rotor

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung.
1 zeigt eine erste Ausführung des Rotors 1. Der Rotor 1 ist hier ohne die weiterhin notwendigen Bauteile der elektrischen Maschine und des weiteren Antriebsstrangs dargestellt.
Der Rotor 1 umfasst einen Rotorträger 2a mit einem radialen Abschnitt 3, an dem das Rotorblechpacket 4 axial und drehfest gekoppelt ist. Zur drehfesten Koppelung mit der Welle 5, das kann beispielsweise die Getriebeeingangswelle sein, weist der Rotorträger 2 einen Nabenabschnitt 10 auf. Als Welle-Nabenverbindung können die unterschiedlichen bekannten Verbindungen zum Einsatz kommen.
Das Rotorblechpacket 4 setzt sich aus mehreren Blechlagen 6 zusammen, die seitlich an den Rotorträger 2 im Bereich des radialen Abschnitts 3 geschraubt sind. Die Anzahl der Blechlagen kann dabei leicht angepasst werden. Durch das Weglassen eines Rotorträgerabschnitts, der auch immer Bauraum in radialer Richtung benötigt, kann ein Rotor mit einer geringeren radialen Bauhöhe oder bei gleicher Bauhöhe mit einer besseren E-Maschinen-performance umgesetzt werden. Weiterhin entfällt die radiale Passung, meist Presspassung, zwischen Rotorblechpaket (Innendurchmesser) und Rotorträgerabschnitt des Rotorträgers (Außendurchmesser) wie auch die Verdrehsicherung dazwischen entfällt.
2a, b zeigen zwei weitere Ausführungen des Rotors 1. Eine Ausführung mit zwei Rotorträgern 2b und dazwischen angeordneten Blechlagen 6 und eine Ausführung mit einem mittig zwischen zwei Rotorblechpacketen 4 angeordneten Rotorträger 2. Die mittige Anordnung des Rotorträgers ist dabei nur ein Beispiel, die Rotorblechpackete 4 können auch aus einer unterschiedlichen Anzahl von Blechlagen 6 bestehen. Weiterhin sind auch Ausführungen mit mehreren Rotorträgern 2 und mehreren Rotorblechpacketen 4 denkbar.
Beispielhaft ist in der 2b auch noch eine alternative Nabenverbindung dargestellt.
3 zeigt eine Ansicht auf eine Blechlage 6. Diese besteht aus mehreren Kreisringsegmenten 8, die zusammen einen Ring ergeben. Das Rotorblechpacket wiederum setzt sich aus mehreren Blechlagen 6 zusammen, wobei die Kreisringsegmenten 8 von Lage zu Lage versetzt zueinander angeordnet sind, um einen stabilen Verbund zu bilden.
Alternativ ist es denkbar, dass mehrere Lagen zu einem Packet aufeinander gestapelt werden und mehrere Packetstapel zueinander versetzt angeordnet werden.
Dargestellt sind weiterhin die Aussparungen 12 für die Permanentmagnete 9 und die Bohrungen bzw. Schraubenlöcher 11. Die Position der Schraubenlöcher ist dabei so gewählt, dass diese durch die elektromagnetisch schwach genutzten Bereiche führen und daher die Leistungsverluste minimiert werden.
4 zeigt eine Ansicht auf einen Rotor 1 bei dem, wie in 2b, der Rotorträger 2c zwischen zwei Rotorblechpacketen 4 angeordneten ist. Die Rotorblechpackete 4 sind zueinander Versetzt angeordnet, wobei jedes Rotorblechpacket 4 aus mehreren Kreisringsegmente 8 besteht. Jedes Kreisringsegment 8 besteht aus mehreren Lagen Blech, wobei alle Lagen mit dem Rotorträger 2c verschraubt sind. Zu erkennen sind weiterhin die Aussparungen 12 für die Permanentmagnete 9.
Bezugszeichenliste

1: Rotor
2: Rotorträger
3: Abschnitt
4: Rotorblechpacket
5: Welle
6: Blechlage
7: Schrauben
8: Kreisringsegmenten
9: Permanentmagnet
10: Nabenabschnitt
11: Schraubenlöcher
12: Aussparung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102016215595 A1 [0004]
DE 102013221643 A1 [0005]

Claims

Rotor (1) für eine elektrische Maschine, mit einem Rotorträger (2a, b, c) der ein radial äußeren Abschnitt (3) aufweist an dem ein Rotorblechpacket (4) drehfest koppelbar ist und ein Nabenabschnitt (10) der drehfest mit einer Welle (5) koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorblechpacket (4) axial an dem Rotorträger (2a, b, c) im Bereich des radialen Abschnitts (3) befestigt ist.
Rotor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorblechpacket (4) zwischen zwei Rotorträger (2b) geklemmt ist.
Rotor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig des Rotorträgers (2c) Rotorblechpackete (4) befestigt sind.
Rotor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorträger (2a, b, c) als Blechteil ausgeführt ist.
Rotor nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorträger (2a, b, c) Aussparungen und/oder Versteifungen aufweist.
Rotor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Rotorträger und Rotorblechpacket (4a, b) eine Schraubenverbindung ist, wobei die Schrauben (7) in Bereichen angeordnet sind, in denen der Einfluss auf das elektromagnetische Feld vergleichsweise gering ist.
Rotor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorblechpacket (a, b) aus mehreren Blechlagen (6) besteht, die axial nebeneinander angeordnet sind, wobei eine Blechlage (6) aus mehreren Kreisringsegmenten (8) besteht, wobei die Kreisringsegmente (8) von Lage zu Lage versetzt zueinander angeordnet sind.
Rotor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Permanentmagnete (9) im Rotorblechpackt angeordnet sind.
Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug umfassend eine E-Maschine und ein Getriebe, wobei die E-Maschine in einem Modul positioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die E-Maschine einen Rotor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
Hybridantriebsstrang nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) auf der Getriebeeingangswelle des Getriebes drehfest angeordnet ist.