DE102018205106B4

DE102018205106B4 - Rotor for an electrical machine with integrated radial and axial vibration damper

Info

Publication number: DE102018205106B4
Application number: DE102018205106.2A
Authority: DE
Inventors: Holger Fröhlich
Original assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2018-04-05
Filing date: 2018-04-05
Publication date: 2023-02-02
Anticipated expiration: 2038-04-06
Also published as: WO2019192805A1; DE102018205106A1

Abstract

Rotor (10) zur Anordnung in einer elektrischen Maschine, mit einem hohlzylinderförmig ausgebildeten Blechpaketträger (12), auf dessen äußerer Umfangsfläche (16) ein Rotorblechpaket (14) anordbar ist, und an den jeweiligen axialen Ende (18) des Blechpaketträgers (12) jeweils ein Stirnflansch (20) angeordnet ist, wobei der jeweilige Stirnflansch (20) einen Wellenzapfen (22) zur Lagerung des Rotors (10) aufweist, undin dem hohlzylinderförmig ausgebildeten Blechpaketträger (12) ein Radialschwingungstilger (26) und ein Axialschwingungstilger (28) angeordnet und/oder ausgebildet ist,der Radialschwingungstilger (26) ein gummielastisches Element (30) mit wenigstens einer in dem gummielastischen Element (30) angeordneten und/oder eingebetteten ersten Tilgermasse (32) umfasst, undder Axialschwingungstilger (28) eine innerhalb des gummielastischen Elements (30) zu den Wellenzapfen (22) koaxial verlaufende Führungshülse (34) umfasst, in der eine zweite Tilgermasse (36) gegen Dämpfungselemente (38) in axialer Richtung (40) verlagerbar ist.Rotor (10) for arrangement in an electrical machine, with a hollow-cylindrical laminated core carrier (12) on whose outer peripheral surface (16) a rotor laminated core (14) can be arranged, and on the respective axial end (18) of the laminated core carrier (12). an end flange (20) is arranged, the respective end flange (20) having a shaft journal (22) for mounting the rotor (10), and a radial vibration damper (26) and an axial vibration damper (28) are arranged in the hollow-cylindrical laminated core carrier (12) and /or is designed so that the radial vibration damper (26) comprises a rubber-elastic element (30) with at least one damper mass (32) arranged and/or embedded in the rubber-elastic element (30), and the axial vibration damper (28) has a rubber-elastic element (30 ) to the shaft journal (22) comprises a guide sleeve (34) running coaxially, in which a second absorber mass (36) against damping elements (38) can be displaced in the axial direction (40).

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor zur Anordnung in einer elektrischen Maschine, wobei der Rotor einen integrierten Axialschwingungstilger und integrierten Radialschwingungsdämpfer aufweist. Die Erfindung betrifft zudem eine elektrische Maschine mit dem erfindungsgemäßen Rotor.The invention relates to a rotor for arrangement in an electrical machine, the rotor having an integrated axial vibration absorber and an integrated radial vibration damper. The invention also relates to an electrical machine with the rotor according to the invention.

Elektrische Maschinen mit einem Rotor sind allgemein bekannt. Die bekannten elektrischen Maschinen weisen in der Regel einen Stator und einen in dem Stator um eine Rotordrehachse rotierbaren Rotor auf.Electrical machines with a rotor are well known. The known electrical machines generally have a stator and a rotor which can be rotated about a rotor axis of rotation in the stator.

Weiterhin ist bekannt, dass während des Betriebes in der Rotorwelle des Rotors fortwährend Biegeschwingungen entstehen können. Ursachen dafür können vor allem größere Änderungen der Wellendrehzahl beim Beschleunigen und Bremsen sein. Ebenso kann aber auch eine Unwucht des Rotors Biegeschwingungen auslösen. Es sind daher ebenfalls Rotoren mit einem Schwingungsdämpfer bekannt, um gefährliche Drehschwingungen in der drehbaren Welle der elektrischen Maschine während eines Startvorgangs, eines Ausstellvorgangs oder im normalen Betrieb der elektrischen Maschine zu vermeiden bzw. zu reduzieren.Furthermore, it is known that bending vibrations can continuously occur in the rotor shaft of the rotor during operation. The main reasons for this can be larger changes in the shaft speed when accelerating and braking. However, an imbalance in the rotor can also trigger bending vibrations. Therefore, rotors with a vibration damper are also known in order to avoid or reduce dangerous torsional vibrations in the rotatable shaft of the electric machine during a starting process, an opening process or during normal operation of the electric machine.

Des Weiteren ist es nicht auszuschließen, dass neben Biegeschwingungen auch Schwingungen in axialer Richtung des Rotors auftreten können, die Beeinträchtigungen auf die elektrische Maschine bzw. auf ein Kraftfahrzeug haben können.Furthermore, it cannot be ruled out that, in addition to bending vibrations, vibrations can also occur in the axial direction of the rotor, which can have adverse effects on the electrical machine or on a motor vehicle.

Aus der US 2010/0225121 A1 ist beispielsweise eine rotierende elektrische Maschine bekannt, bei der ein Drehschwingungsdämpfer in die rotierende elektrische Maschine integriert ist. Die elektrische Maschine weist ein Rotorblechpaket mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende auf. Der integrierte Drehschwingungsdämpfer besteht aus einer drehelastischen Kupplung und einem Torsionsdämpfer und sorgt für eine mechanische Dämpfung. Der integrierte Drehschwingungsdämpfer ist an der drehbaren Welle der elektrischen Maschine durch einen Flansch befestigt. Das Rotorblechpaket ist mit dem ersten Ende an dem integrierten Torsionsschwingungsdämpfer durch geeignete Strukturelemente, wie etwa einen Montageflansch, befestigt und ist nicht direkt an der drehbaren Welle fest angebracht.From the US 2010/0225121 A1 For example, a rotating electrical machine is known in which a torsional vibration damper is integrated into the rotating electrical machine. The electric machine has a laminated rotor core with a first end and a second end. The integrated torsional vibration damper consists of a torsionally flexible coupling and a torsional damper and provides mechanical damping. The integrated torsional vibration damper is attached to the rotating shaft of the electrical machine by a flange. The rotor core is attached at the first end to the integrated torsional vibration damper by suitable structural members, such as a mounting flange, and is not directly fixed to the rotatable shaft.

Nachteilig bei dem bekannten Rotor bzw. der bekannten elektrischen Maschine ist der erhöhte Bauraumbedarf in axialer Richtung, da der Drehschwingungsdämpfer in axialer Richtung auf das Rotorblechpaket angeflanscht ist und somit einen entsprechend großen Bauraum in Längsrichtung der elektrischen Maschine erfordert.A disadvantage of the known rotor or electric machine is the increased space requirement in the axial direction, since the torsional vibration damper is flanged onto the laminated rotor core in the axial direction and thus requires a correspondingly large amount of space in the longitudinal direction of the electric machine.

Die DE 10 2010 062 250 A1 beschreibt einen Rotor mit einem axialen Schwingungstilger.The DE 10 2010 062 250 A1 describes a rotor with an axial vibration absorber.

Die DE 10 2013 106 291 A1 zeigt einen Schwingungstilger zur Tilgung von Biegeschwingungen in Antriebs- oder Gelenkwellen oder sonstigen drehenden Rohren.The DE 10 2013 106 291 A1 shows a vibration absorber for absorbing bending vibrations in drive or cardan shafts or other rotating tubes.

Die US 5 326 324 A beschreibt einen dynamischen Dämpfer für eine hohlzylinderförmig ausgebildete Antriebswelle.The U.S. 5,326,324A describes a dynamic damper for a hollow-cylindrical drive shaft.

Die DE 197 26 293 A1 zeigt eine hohle Abtriebswelle mit einem integrierten, radialen Schwingungstilger.The DE 197 26 293 A1 shows a hollow output shaft with an integrated, radial vibration absorber.

Die DE 25 25 548 A1 beschreibt einen Elektromotor, wobei ein Blechpaket auf einer Rotorwelle über einen Flansch befestigt werden kann.The DE 25 25 548 A1 describes an electric motor in which a laminated core can be attached to a rotor shaft via a flange.

Die DE 11 2006 001 929 T5 beschreibt eine Rotornabe und -baugruppe für eine Permanentmagnet-Elektromaschine.The DE 11 2006 001 929 T5 describes a rotor hub and assembly for a permanent magnet electric machine.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rotor für eine elektrische Maschine mit erhöhten Laufeigenschaften bereitzustellen, der einen reduzierten Bauraumbedarf aufweist.It is the object of the present invention to provide a rotor for an electrical machine with improved running properties, which has a reduced installation space requirement.

Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen angegeben, wobei jedes Merkmal sowohl einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen kann.The object is solved by the subject matter of the independent patent claim. Advantageous refinements of the invention are specified in the dependent claims, the description and the drawings, with each feature being able to represent an aspect of the invention both individually and in combination.

Erfindungsgemäß ist ein Rotor zur Anordnung in einer elektrischen Maschine vorgesehen, mit einem hohlzylinderförmig ausgebildeten Blechpaketträger, auf dessen äußerer Umfangsfläche ein Rotorblechpaket anordbar ist, und an den jeweiligen axialen Ende des Blechpaketträgers jeweils ein Stirnflansch angeordnet ist, wobei der jeweilige Stirnflansch einen Wellenzapfen zur Lagerung des Rotors aufweist, und in dem hohlzylinderförmig ausgebildeten Blechpaketträger ein Radialschwingungstilger und ein Axialschwingungstilger angeordnet und/oder ausgebildet ist.According to the invention, a rotor is provided for arrangement in an electrical machine, with a hollow-cylindrical laminated core carrier, on the outer peripheral surface of which a rotor laminated core can be arranged, and an end flange is arranged on each axial end of the laminated core carrier, with the respective end flange having a shaft journal for mounting the Rotor has, and in the hollow-cylindrical laminated core carrier is arranged and / or formed a radial vibration damper and an axial vibration damper.

Mit anderen Worten ist es ein Aspekt der Erfindung, einen Rotor für eine elektrische Maschine bereitzustellen, der einen hohlzylinderförmig ausgebildeten Blechpaketträger aufweist. Dies kann beispielsweise eine Rotorhohlwelle sein. Auf dem Blechpaketträger ist wenigstens ein Rotorblechpaket anordbar und/oder angeordnet. Somit kann das Rotorblechpaket vorzugsweise drehfest auf dem Blechpaketträger angeordnet sein und ein Drehmoment auf den Blechpaketträger übertragen. An den jeweiligen axialen Enden des Blechpaketträgers ist ein Stirnflansch angeordnet, wobei jeder Stirnflansch einen Wellenzapfen aufweist, der in der Regel koaxial zur Rotordrehachse ausgebildet ist.In other words, one aspect of the invention is to provide a rotor for an electric machine, which rotor has a laminated core carrier designed as a hollow cylinder. This can be a hollow rotor shaft, for example. At least one laminated rotor core can be and/or is arranged on the laminated core carrier. Thus, the rotor laminated core can preferably be arranged in a rotationally fixed manner on the laminated core carrier and transmit a torque to the laminated core carrier. To the An end flange is arranged at the respective axial ends of the laminated core carrier, with each end flange having a shaft journal which is generally coaxial with the rotor axis of rotation.

Innerhalb des hohlzylinderförmig ausgebildeten Blechpaketträgers, bzw. der Rotorhohlwelle sind der Radialschwingungstilger und der Axialschwingungstilger angeordnet. Über den Radialschwingungstilger können Schwingung, die vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Rotorachse des Rotors wirken, gedämpft werden. Über den Axialschwingungstilger können Stöße und/oder Schwingungen, die vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung bzw. Rotorachse des Rotors wirken, reduziert werden. Der Radialschwingungstilger und der Axialschwingungstilger wirken unmittelbar am Rotor bzw. an der Rotorhohlwelle, so dass der Radialschwingungstilger und der Axialschwingungstilger unerwünschte Schwingungen und/oder Geräusche am Ort der Entstehung reduzieren und somit die Laufeigenschaften des Rotors positiv beeinflussen können. Die die Geräusche verursachenden Eigenschwingungen des Rotors können auf den Radialschwingungstilger und/oder den Axialschwingungstilger übertragen werden. Die Auslegung des Radialschwingungstilgers und/oder des Axialschwingungstilgers wird vorzugsweise auf die Frequenzen abgestimmt, die beim Betrieb des Rotors auftreten können. Diese können vorzugsweise im Vorfeld durch Simulationen und/oder Versuche ermittelt werden. Auf diese Weise wird ein Rotor mit einem integrierten Radialschwingungstilger und integrierten Axialschwingungstilger bereitgestellt, der einen reduzierten Bauraum und erhöhte Laufeigenschaften aufweisen kann. Neben der platzsparenden Bauweise können zudem die Herstellungskosten gesenkt werden. Darüber hinaus können die Lebensdauer und/oder die Zuverlässigkeit des Rotors bzw. der elektrischen Maschine erhöht werden.The radial vibration damper and the axial vibration damper are arranged within the hollow-cylindrical laminated core carrier or the hollow rotor shaft. Vibrations, which preferably act essentially perpendicularly to the rotor axis of the rotor, can be damped via the radial vibration absorber. Shocks and/or vibrations, which preferably act essentially parallel to the longitudinal direction or rotor axis of the rotor, can be reduced via the axial vibration absorber. The radial vibration damper and the axial vibration damper act directly on the rotor or on the hollow rotor shaft, so that the radial vibration damper and the axial vibration damper reduce unwanted vibrations and/or noise at the point of origin and can thus positively influence the running properties of the rotor. The natural vibrations of the rotor that cause the noise can be transferred to the radial vibration absorber and/or the axial vibration absorber. The design of the radial vibration damper and/or the axial vibration damper is preferably matched to the frequencies that can occur during operation of the rotor. These can preferably be determined in advance by simulations and/or tests. In this way, a rotor with an integrated radial vibration damper and integrated axial vibration damper is provided, which can have a reduced installation space and increased running properties. In addition to the space-saving design, the manufacturing costs can also be reduced. In addition, the service life and/or the reliability of the rotor or the electrical machine can be increased.

Unter einem Radialschwingungstilger und/oder einem Axialschwingungstilger ist ein schwingungsfähiges Masse-Feder-Dämpfungs-System zu verstehen, das grundsätzlich unterschiedlich ausgebildet sein kann.A radial vibration damper and/or an axial vibration damper is to be understood as meaning a mass-spring-damping system capable of oscillating, which can fundamentally be designed differently.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Radialschwingungstilger ein gummielastisches Element mit wenigstens einer in dem gummielastischen Element angeordneten und/oder eingebetteten ersten Tilgermasse umfasst. Das gummielastische Element ist vorzugsweise ein Elastomer, insbesondere ein Silikonelastomer, und ganz besonders bevorzugt ein vulkanisiertes Silikonelastomer. Silikonelastomere sind dazu geeignet und ausgebildet Schwingungsenergie in Wärme umzuwandeln. Die erste Tilgermasse kann beliebig ausgebildet sein. In der Regel weist die erste Tilgermasse eine höhere Dichte als das gummielastische Element auf. Vorzugsweise ist die erste Tilgermasse als ein Metallkern ausgebildet, wobei diese jedoch nicht ausschließlich auf einen Metallkern beschränkt ist. Der Vorteil eines Metallkerns liegt darin, dass dieser einfach und preiswert herstellbar ist.According to the invention, it is provided that the radial vibration damper comprises a rubber-elastic element with at least one first absorber mass arranged and/or embedded in the rubber-elastic element. The rubber-elastic element is preferably an elastomer, in particular a silicone elastomer, and very particularly preferably a vulcanized silicone elastomer. Silicone elastomers are suitable and designed to convert vibrational energy into heat. The first absorber mass can be of any design. As a rule, the first absorber mass has a higher density than the rubber-elastic element. The first absorber mass is preferably designed as a metal core, although this is not limited exclusively to a metal core. The advantage of a metal core is that it can be produced easily and inexpensively.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Tilgermasse innerhalb des gummielastischen Elements in axialer Richtung des Rotors und in radialer Richtung des Rotors gehalten ist, wobei das gummielastische Element in Folge einer Rotation des Rotors um dessen Drehachse zumindest abschnittsweise in radialer Richtung schwingen kann, und die erste Tilgermasse in radialer Richtung schwingt. Dies bedeutet, dass die erste Tilgermasse in radialer Richtung und in axialer Richtung innerhalb des gummielastischen Elements positioniert ist. Die erste Tilgermasse wirkt innerhalb des gummielastischen Elements als schwingende Masse und das gummielastische Element übernimmt die Funktion der Feder und des Dämpfers. Unerwünschte Schwingungen des Rotors in Folge dessen Rotation regen die erste Tilgermasse zu Schwingungen in radialer Richtung an. In dem die erste Tilgermasse der anregenden Schwingung Energie entzieht, wird die Schwingung gedämpft.In an advantageous development of the invention, it is provided that the first absorber mass is held within the rubber-elastic element in the axial direction of the rotor and in the radial direction of the rotor, with the rubber-elastic element oscillating at least in sections in the radial direction as a result of a rotation of the rotor about its axis of rotation can, and the first absorber mass oscillates in the radial direction. This means that the first absorber mass is positioned inside the rubber-elastic element in the radial direction and in the axial direction. The first absorber mass acts as an oscillating mass within the rubber-elastic element and the rubber-elastic element assumes the function of the spring and the damper. Undesirable vibrations of the rotor as a result of its rotation excite the first absorber mass to vibrate in the radial direction. The vibration is dampened by the first absorber mass withdrawing energy from the exciting vibration.

Die erste Tilgermasse kann in unterschiedlicher Art und Weise mit dem gummielastischen Element verbunden sein. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste Tilgermasse stoffschlüssig und/oder formschlüssig in dem gummielastischen Element angeordnet ist. Beispielsweise können die erste Tilgermasse und das gummielastische Element miteinander vulkanisiert sein, aneinander verpresst und/oder miteinander verklebt sein. Auf diese Weise kann die erste Tilgermasse in dem gummielastischen Element positioniert bzw. befestigt werden.The first absorber mass can be connected to the rubber-elastic element in different ways. A preferred further development of the invention provides that the first absorber mass is arranged in the rubber-elastic element in a material-to-material and/or form-fitting manner. For example, the first absorber mass and the rubber-elastic element can be vulcanized together, pressed together and/or glued together. In this way, the first absorber mass can be positioned or fastened in the rubber-elastic element.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Tilgermasse in Längsrichtung des Blechpaketträgers mittig angeordnet ist, wobei dies nicht bedeutet, dass die erste Tilgermasse auf der Rotordrehachse liegt. Vielmehr ist die erste Tilgermasse in radialer Richtung beabstandet zur Rotordrehachse angeordnet.In an advantageous development of the invention, it is provided that the first absorber mass is arranged centrally in the longitudinal direction of the laminated core carrier, although this does not mean that the first absorber mass lies on the axis of rotation of the rotor. Rather, the first absorber mass is arranged at a distance from the rotor axis of rotation in the radial direction.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass der Radialschwingungstilger in einem Längsschnitt durch den Rotor eine geradlinige Ausgestaltung aufweist, und zwischen den Stirnflanschen verspannt ist. Auf diese Weise ist der Radialschwingungstilger vorzugsweise koaxial im Blechpaketträger angeordnet und zwischen den Stirnflanschen eingespannt. In radialer Richtung weist der Radialschwingungstilger über seine gesamte Länge einen Abstand zur inneren Mantelfläche des Blechpaketträgers auf, so dass die erste Tilgermasse in radialer Richtung schwingen kann.A preferred development of the invention is that the radial vibration absorber has a straight configuration in a longitudinal section through the rotor and is clamped between the end flanges. In this way, the radial vibration damper is preferably arranged coaxially in the laminated core carrier and clamped between the end flanges. In the radial direction, the radial vibration damper is at a distance from the inner lateral surface over its entire length surface of the laminated core carrier, so that the first absorber mass can oscillate in the radial direction.

Alternativ dazu sieht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, dass der Radialschwingungstilger in einem Längsschnitt durch den Rotor eine hantelförmige Ausgestaltung aufweist. Demnach weist der Radialschwingungstilger zwischen den jeweiligen Endabschnitten einen mittleren Abschnitt auf, der gegenüber den jeweiligen Endabschnitten einen reduzierten Außendurchmesser umfasst. Die Endabschnitte des Radialschwingungstilgers stützen sich zumindest abschnittsweise gegen die innere Mantelfläche des Blechpaketträgers ab, wodurch der Radialschwingungstilger lagesicher im Blechpaketträger positionierbar ist. Der mittlere Abschnitt ist derart ausgebildet, dass dieser in radialer Richtung schwingen kann. Demnach ist die erste Tilgermasse im mittleren Abschnitt angeordnet.As an alternative to this, a preferred development of the invention provides that the radial vibration damper has a dumbbell-shaped design in a longitudinal section through the rotor. Accordingly, the radial vibration absorber has a middle section between the respective end sections, which has a reduced outer diameter compared to the respective end sections. The end sections of the radial vibration damper are supported at least in sections against the inner lateral surface of the laminated core carrier, as a result of which the radial vibration damper can be positioned securely in the laminated core carrier. The middle section is formed in such a way that it can swing in the radial direction. Accordingly, the first absorber mass is arranged in the middle section.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Radialschwingungstilger stoffschlüssig und/oder formschlüssig in dem Blechpaketträger angeordnet ist und/oder mit einer inneren Mantelfläche des Blechpaketträgers verbunden ist. Eine stoffschlüssige Verbindung ist vorzugsweise eine Klebeverbindung. Unter einer formschlüssigen Verbindung ist zu verstehen, dass das gummielastische Element mit dem Blechpaketträger und/oder den Stirnflanschen verspannt und somit in der Lage fixiert ist.An advantageous further development of the invention provides that the radial vibration absorber is arranged in the laminated core carrier in a material-to-material and/or form-fitting manner and/or is connected to an inner lateral surface of the laminated core carrier. An integral connection is preferably an adhesive connection. A form-fitting connection means that the rubber-elastic element is braced with the laminated core carrier and/or the end flanges and is thus fixed in position.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Axialschwingungstilger eine innerhalb des gummielastischen Elements zu den Wellenzapfen koaxial verlaufende Führungshülse umfasst, in der eine zweite Tilgermasse gegen Dämpfungselemente in axialer Richtung verlagerbar ist. Die zweite Tilgermasse ist folglich zwischen den Dämpfungselementen innerhalb der Führungshülse angeordnet, so dass die axialen Enden der zweiten Tilgermasse gegen das jeweilige daran angrenzende Dämpfungselement wirken. Somit ist auch der Axialschwingungstilger als Feder-Masse-Dämpfungs-System ausgebildet, wobei die Dämpfungselemente die Feder und/oder Dämpfung übernehmen und die zweite Tilgermasse die schwingende Masse ist. Stöße oder Schwingungen, die im Wesentlichen in axialer Richtung auf den Rotor wirken, können durch den Axialschwingungstilger kompensiert und/oder reduziert werden, wobei die Stoß- und/oder Schwingungsenergie von dem Axialschwingungstilger aufgenommen wird.According to the invention, it is provided that the axial vibration absorber comprises a guide sleeve which runs coaxially to the shaft journal within the rubber-elastic element and in which a second absorber mass can be displaced in the axial direction against damping elements. The second absorber mass is consequently arranged between the damping elements within the guide sleeve, so that the axial ends of the second absorber mass act against the respective damping element adjoining it. The axial vibration damper is therefore also designed as a spring-mass damping system, with the damping elements taking over the spring and/or damping and the second damper mass being the oscillating mass. Shocks or vibrations that act on the rotor essentially in the axial direction can be compensated for and/or reduced by the axial vibration damper, with the shock and/or vibration energy being absorbed by the axial vibration damper.

Die zweite Tilgermasse kann in Analogie zur ersten Tilgermasse ein Metallkern sein, wobei die zweite Tilgermasse nicht auf den Metallkern beschränkt ist. Eine Tilgermasse in Form eines Metallkerns ist preiswert herstellbar.In analogy to the first absorber mass, the second absorber mass can be a metal core, the second absorber mass not being restricted to the metal core. An absorber mass in the form of a metal core can be produced inexpensively.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Führungshülse mit dem gummielastischen Element stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden ist. Vorzugsweise kann das gummielastische Element an die Führungshülse vulkanisiert sein. Ebenso ist es denkbar, dass die Führungshülse in das gummielastische Element eingepresst ist. Alternativ und/oder in Ergänzung dazu kann vorgesehen sein, dass die Führungshülse mit dem gummielastischen Element verklebt ist. Auf diese Weise kann das gummielastische Element sicher mit der Führungshülse verbunden werden.An advantageous development of the invention lies in the fact that the guide sleeve is connected to the rubber-elastic element in a material-to-material and/or non-positive manner. Preferably, the rubber-elastic element can be vulcanized to the guide sleeve. It is also conceivable that the guide sleeve is pressed into the rubber-elastic element. Alternatively and/or in addition to this, provision can be made for the guide sleeve to be glued to the rubber-elastic element. In this way, the rubber-elastic element can be securely connected to the guide sleeve.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass das gummielastische Element derart ausgebildet ist, dass, trotz der Anbindung des gummielastischen Elements an die Führungshülse, die erste Tilgermasse in radialer Richtung schwingen kann.At this point it should be noted that the rubber-elastic element is designed in such a way that, despite the connection of the rubber-elastic element to the guide sleeve, the first absorber mass can oscillate in the radial direction.

Die Erfindung betrifft zudem eine elektrische Maschine mit dem erfindungsgemäßen Rotor, wobei der Rotor zumindest abschnittsweise von einem Stator umgeben ist.The invention also relates to an electrical machine with the rotor according to the invention, the rotor being surrounded at least in sections by a stator.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachfolgenden Ausführungsbeispielen. Die Ausführungsbeispiele sind nicht einschränkend, sondern vielmehr als beispielhaft zu verstehen, Sie sollen den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung auszuführen. Der Anmelder behält sich vor, einzelne oder mehrere der in den Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale zum Gegenstand von Patentansprüchen zu machen oder solche Merkmale in bestehende Patentansprüche aufzunehmen. Die Ausführungsbeispiele werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Further features and advantages of the present invention result from the dependent claims and the following exemplary embodiments. The exemplary embodiments are not intended to be limiting, but rather to be understood as exemplary, they are intended to enable those skilled in the art to implement the invention. The applicant reserves the right to make one or more of the features disclosed in the exemplary embodiments the subject of patent claims or to include such features in existing patent claims. The exemplary embodiments are explained in more detail with reference to drawings.

In diesen zeigen:

1 einen Längsschnitt durch einen Rotor mit einem integrierten Radialschwingungstilger und integrierten Axialschwingungstilger, wobei der Radialschwingungstilger einen geradlinigen Verlauf aufweist,
2 einen Längsschnitt durch einen Rotor mit einem integrierten Radialschwingungstilger und integrierten Axialschwingungstilger, wobei der Radialschwingungstilger eine hantelförmige Ausgestaltung aufweist.

In these show:

1 a longitudinal section through a rotor with an integrated radial vibration damper and integrated axial vibration damper, the radial vibration damper having a rectilinear course,
2 a longitudinal section through a rotor with an integrated radial vibration damper and integrated axial vibration damper, the radial vibration damper having a dumbbell-shaped configuration.

In 1 ist ein Rotor 10 für eine elektrische Maschine gezeigt. Der Rotor 10 weist einen hohlzylinderförmig ausgebildeten Blechpaketträger 12 auf. Der Blechpaketträger 12 kann beispielsweise eine Rotorhohlwelle sein. Der Blechpaketträger 12 hat vorzugsweise einen Innendurchmesser von > 30 mm. Auf dem Blechpaketträger 12 ist ein Rotorblechpaket 14 angeordnet. Das Rotorblechpaket 14 ist vorzugsweise drehfest auf dem Blechpaketträger 12 befestigt. Dies bedeutet, dass das Rotorblechpaket 14 zumindest abschnittsweise auf einer äußeren Umfangsfläche 16 des Blechpaketträgers 12 anliegt und/oder mit diesem vorzugsweise kraftschlüssig, reibschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden ist. Somit können eine Drehbewegung und/oder ein Drehmoment des Rotorblechpakets 14 auf den Blechpaketträger 12 übertragen werden.In 1 a rotor 10 for an electrical machine is shown. The rotor 10 has a laminated core carrier 12 in the form of a hollow cylinder. The laminated core carrier 12 can be a hollow rotor shaft, for example. The laminated core carrier 12 preferably has an inside diameter of >30 mm. A laminated rotor core 14 is arranged on the laminated core carrier 12 . The rotor laminated core 14 is preferably non-rotatably on the laminated core carrier 12 fastened. This means that the rotor laminated core 14 rests at least in sections on an outer peripheral surface 16 of the laminated core carrier 12 and/or is connected to it, preferably in a non-positive, frictional and/or material connection. A rotational movement and/or a torque of the rotor core 14 can thus be transmitted to the core carrier 12 .

An den jeweiligen axialen Enden 18 des Blechpaketträgers 12 ist ein Stirnflansch 20 angeordnet, wobei jeder Stirnflansch 20 einen Wellenzapfen 22 aufweist, der koaxial zur Rotordrehachse 24 ausgebildet ist. Innerhalb des hohlzylinderförmig ausgebildeten Blechpaketträgers 12 bzw. der Rotorhohlwelle sind ein Radialschwingungstilger 26 und ein Axialschwingungstilger 28 angeordnet.An end flange 20 is arranged on the respective axial ends 18 of the laminated core carrier 12 , with each end flange 20 having a shaft journal 22 which is coaxial with the rotor axis of rotation 24 . A radial vibration damper 26 and an axial vibration damper 28 are arranged inside the hollow-cylindrical laminated core carrier 12 or the hollow rotor shaft.

Der Radialschwingungstilger 26 und der Axialschwingungstilger 28 sind somit innerhalb des Rotors 10 bzw. der Blechpaketträgers 12 angeordnet und somit integriert ausgebildet. Auf diese Weise wird ein Rotor 10 mit einem integrierten Radialschwingungstilger 26 und einem integrierten Axialschwingungstilger 28 bereitgestellt, der einen reduzierten Bauraum und erhöhte Laufeigenschaften aufweisen kann. Neben der platzsparenden Bauweise des Rotors 10 können zudem die Herstellungskosten reduziert werden.The radial vibration damper 26 and the axial vibration damper 28 are thus arranged inside the rotor 10 or the laminated core carrier 12 and are thus designed to be integrated. In this way, a rotor 10 with an integrated radial vibration damper 26 and an integrated axial vibration damper 28 is provided, which can have a reduced installation space and improved running properties. In addition to the space-saving design of the rotor 10, the manufacturing costs can also be reduced.

Der Radialschwingungstilger 26 ist ein schwingungsfähiges Masse-Feder-Dämpfungs-System. Hierbei ist vorgesehen, dass der Radialschwingungstilger 26 ein gummielastisches Element 30 mit wenigstens einer in dem gummielastischen Element 30 angeordneten und/oder eingebetteten ersten Tilgermasse 32 umfasst. Das gummielastische Element 30 ist ein Silikonelastomer. Silikonelastomere sind dazu geeignet und ausgebildet Schwingungsenergie in Wärme umzuwandeln. Die erste Tilgermasse 32 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Metallkern ausgebildet. Der Vorteil eines Metallkerns liegt darin, dass dieser einfach und preiswert herstellbar ist und gegenüber dem Silikonelastomer eine höhere Dichte aufweist.The radial vibration absorber 26 is an oscillating mass-spring-damping system. It is provided here that the radial vibration damper 26 comprises a rubber-elastic element 30 with at least one first absorber mass 32 which is arranged and/or embedded in the rubber-elastic element 30 . The rubber-elastic element 30 is a silicone elastomer. Silicone elastomers are suitable and designed to convert vibrational energy into heat. In the present exemplary embodiment, the first absorber mass 32 is designed as a metal core. The advantage of a metal core is that it is easy and inexpensive to produce and has a higher density than silicone elastomer.

Die erste Tilgermasse 32 ist innerhalb des gummielastischen Elements 30 in axialer Richtung des Rotors 10 und in radialer Richtung des Rotors 10 gehalten, wobei das gummielastische Element 30 in Folge einer Rotation des Rotors 10 um dessen Rotordrehachse 24 zumindest abschnittsweise in radialer Richtung 33 schwingen kann, und die erste Tilgermasse 32 in radialer Richtung 33 schwingt. Dies bedeutet, dass die erste Tilgermasse 32 innerhalb des Blechpaketträgers 12 in radialer Richtung und in axialer Richtung innerhalb des gummielastischen Elements 30 positioniert ist. Die erste Tilgermasse 32 wirkt innerhalb des gummielastischen Elements 30 als schwingende Masse und das gummielastische Element 30 übernimmt die Funktion der Feder und des Dämpfers. Unerwünschte Schwingungen des Rotors 10 in Folge dessen Rotation, regen die erste Tilgermasse 32 zu Schwingungen in radialer Richtung 33 an. In dem die erste Tilgermasse 32 der anregenden Schwingung Energie entzieht, wird die Schwingung gedämpft.The first absorber mass 32 is held within the rubber-elastic element 30 in the axial direction of the rotor 10 and in the radial direction of the rotor 10, the rubber-elastic element 30 being able to oscillate at least in sections in the radial direction 33 as a result of a rotation of the rotor 10 about its rotor axis of rotation 24. and the first absorber mass 32 oscillates in the radial direction 33 . This means that the first absorber mass 32 is positioned inside the laminated core carrier 12 in the radial direction and inside the rubber-elastic element 30 in the axial direction. The first absorber mass 32 acts as an oscillating mass within the rubber-elastic element 30 and the rubber-elastic element 30 assumes the function of the spring and the damper. Undesirable vibrations of the rotor 10 as a result of its rotation excite the first absorber mass 32 to vibrate in the radial direction 33 . In that the first absorber mass 32 withdraws energy from the exciting vibration, the vibration is damped.

Die erste Tilgermasse 32 ist in Längsrichtung des Blechpaketträgers 12 mittig angeordnet, wobei dies nicht bedeutet, dass die erste Tilgermasse 32 auf der Rotordrehachse 24 liegt. Vielmehr ist die erste Tilgermasse 32 in radialer Richtung beabstandet zur Rotordrehachse 24 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erste Tilgermasse 32 radial innen angeordnet.The first absorber mass 32 is arranged centrally in the longitudinal direction of the laminated core carrier 12 , although this does not mean that the first absorber mass 32 lies on the rotor axis of rotation 24 . Rather, the first absorber mass 32 is arranged at a distance from the rotor axis of rotation 24 in the radial direction. In the present exemplary embodiment, the first absorber mass 32 is arranged radially on the inside.

Die erste Tilgermasse 32 ist mit dem gummielastischen Element 30 verklebt, so dass diese fest bzw. unverlierbar mit dem gummielastischen Element 30 verbunden ist.The first absorber mass 32 is glued to the rubber-elastic element 30 so that it is firmly or captively connected to the rubber-elastic element 30 .

Der Axialschwingungstilger 28 weist eine innerhalb des gummielastischen Elements 30 zu den Wellenzapfen 22 koaxial verlaufende Führungshülse 34 auf. In der Führungshülse 34 ist eine zweite Tilgermasse 36 gegen Dämpfungselemente 38 in axialer Richtung 40 verlagerbar angeordnet und/oder ausgebildet. Die zweite Tilgermasse 36 ist folglich zwischen den Dämpfungselementen 38 innerhalb der Führungshülse 34 angeordnet, so dass die axialen Enden der zweiten Tilgermasse 36 gegen das jeweilige daran angrenzende Dämpfungselement 38 wirken. Somit ist auch der Axialschwingungstilger 28 als Feder-Masse-Dämpfungs-System ausgebildet, wobei die Dämpfungselemente 38 die Feder und/oder Dämpfung bewirken und die zweite Tilgermasse 36 die Masse darstellt. Stöße oder Schwingungen, die im Wesentlichen in axialer Richtung 40 auf den Rotor 10 wirken, können durch den Axialschwingungstilger 28 kompensiert und/oder reduziert werden, wobei die Stoß- und/oder Schwingungsenergie von dem Axialschwingungstilger 28 aufgenommen wird.The axial vibration absorber 28 has a guide sleeve 34 running coaxially with the shaft journal 22 inside the rubber-elastic element 30 . A second absorber mass 36 is arranged and/or formed in the guide sleeve 34 such that it can be displaced in the axial direction 40 against damping elements 38 . The second absorber mass 36 is consequently arranged between the damping elements 38 within the guide sleeve 34, so that the axial ends of the second absorber mass 36 act against the respective damping element 38 adjoining it. Thus, the axial vibration damper 28 is also designed as a spring-mass damping system, with the damping elements 38 bringing about the spring and/or damping and the second absorber mass 36 representing the mass. Shocks or vibrations that act on the rotor 10 essentially in the axial direction 40 can be compensated for and/or reduced by the axial vibration damper 28 , the shock and/or vibration energy being absorbed by the axial vibration damper 28 .

Die Führungshülse 34 ist mit dem gummielastischen Element 30 stoffschlüssig verbunden ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das gummielastische Element 30 an die Führungshülse 34 vulkanisiert. An dieser Stelle sei angemerkt, dass das gummielastische Element 30 derart ausgebildet ist, dass, trotz der Anbindung des gummielastischen Elements 30 an die Führungshülse 34, die erste Tilgermasse 32 in radialer Richtung 33 schwingen kann.The guide sleeve 34 is materially connected to the rubber-elastic element 30 . In the present exemplary embodiment, the rubber-elastic element 30 is vulcanized onto the guide sleeve 34 . At this point it should be noted that the rubber-elastic element 30 is designed in such a way that, despite the connection of the rubber-elastic element 30 to the guide sleeve 34, the first absorber mass 32 can oscillate in the radial direction 33.

Der Radialschwingungstilger 26 weist im Längsschnitt durch den Rotor 10 einen geradlinigen Verlauf auf. Auf diese Weise ist der Radialschwingungstilger 26 koaxial im Blechpaketträger 12 angeordnet und zwischen den Stirnflanschen 20 eingespannt. In radialer Richtung weist der Radialschwingungstilger 26 über seine gesamte Länge einen Abstand zu einer inneren Mantelfläche 41 des Blechpaketträgers 12 auf, so dass die erste Tilgermasse 32 in radialer Richtung 33 schwingen kann. Der Außendurchmesser des Radialschwingungstilgers 26 im Bereich der ersten Tilgermasse 32 ist um wenigsten 5 mm kleiner als der Innendurchmesser des Blechpaketträgers 12.The radial vibration absorber 26 has a rectilinear profile in a longitudinal section through the rotor 10 . In this way, the radial vibration absorber 26 is coaxial in the laminated core carrier 12 assigns and clamped between the end flanges 20. In the radial direction, the radial vibration absorber 26 is at a distance from an inner lateral surface 41 of the laminated core carrier 12 over its entire length, so that the first absorber mass 32 can oscillate in the radial direction 33 . The outside diameter of the radial vibration absorber 26 in the area of the first absorber mass 32 is at least 5 mm smaller than the inside diameter of the laminated core carrier 12.

Die 2 zeigt den aus 1 bekannten Rotor 10. Im Unterschied zur 1 weist der Radialschwingungstilger 26 in einem Längsschnitt durch den Rotor 10 keine geradlinige Ausgestaltung, sondern eine hantelförmige Ausgestaltung auf. Somit weist der Radialschwingungstilger 26 zwischen den in axialer Richtung des gummielastischen Elements 30 ausgebildeten Endabschnitten 42 einen mittleren Abschnitt 44 mit einem gegenüber den jeweiligen Endabschnitten 42 reduzierten Außendurchmesser auf. Die Endabschnitte 42 des gummielastischen Elements 30 stützen sich zumindest abschnittsweise gegen die innere Mantelfläche 41 des Blechpaketträgers 12 ab, wodurch der Radialschwingungstilger 26 lagesicher im Blechpaketträger 12 positionierbar ist. Der mittlere Abschnitt 44 ist derart ausgebildet, dass dieser in radialer Richtung schwingen kann. Demnach ist die erste Tilgermasse 32 im mittleren Abschnitt angeordnet. Der Außendurchmesser des Radialschwingungstilgers 26 im mittleren Abschnitt ist um wenigsten 5 mm kleiner als der Innendurchmesser des Blechpaketträgers 12.The 2 shows that 1 known rotor 10. In contrast to 1 the radial vibration absorber 26 in a longitudinal section through the rotor 10 does not have a rectilinear configuration, but a dumbbell-shaped configuration. The radial vibration damper 26 thus has a middle section 44 between the end sections 42 formed in the axial direction of the rubber-elastic element 30 and has an outer diameter that is reduced compared to the respective end sections 42 . The end sections 42 of the rubber-elastic element 30 are supported at least in sections against the inner lateral surface 41 of the laminated core carrier 12 , as a result of which the radial vibration damper 26 can be positioned securely in the laminated core carrier 12 . The middle section 44 is formed in such a way that it can swing in the radial direction. Accordingly, the first absorber mass 32 is arranged in the middle section. The outer diameter of the radial vibration damper 26 in the middle section is at least 5 mm smaller than the inner diameter of the laminated core carrier 12.

Claims

Rotor (10) for arrangement in an electrical machine, with a hollow-cylindrical laminated core carrier (12) on whose outer peripheral surface (16) a rotor laminated core (14) can be arranged, and on the respective axial end (18) of the laminated core carrier (12). an end flange (20) is arranged, the respective end flange (20) having a shaft journal (22) for mounting the rotor (10), and A radial vibration damper (26) and an axial vibration damper (28) are arranged and/or formed in the hollow-cylindrical laminated core support (12), the radial vibration damper (26) comprises a rubber-elastic element (30) with at least one first absorber mass (32) arranged and/or embedded in the rubber-elastic element (30), and the axial vibration absorber (28) comprises a guide sleeve (34) which runs coaxially to the shaft journal (22) inside the rubber-elastic element (30) and in which a second absorber mass (36) can be displaced in the axial direction (40) against damping elements (38).

rotor after claim 1 , characterized in that the first absorber mass (32) is held within the rubber-elastic element (30) in the axial direction of the rotor (10) and in the radial direction of the rotor (10), the rubber-elastic element (30) being rotated as a result of a rotation of the The rotor (10) can oscillate at least in sections in the radial direction (33) about the rotor axis of rotation (24), and the first absorber mass (32) oscillates in the radial direction.

rotor after claim 1 or 2 , characterized in that the first absorber mass (32) is arranged materially and/or positively in the rubber-elastic element (30).

Rotor after one of Claims 1 until 3 , characterized in that the radial vibration absorber (26) in a longitudinal section through the rotor (10) has a straight configuration and is clamped between the end flanges (20).

Rotor after one of Claims 1 until 3 , characterized in that the radial vibration damper (26) in a longitudinal section through the rotor (10) has a dumbbell-shaped configuration.

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the radial vibration absorber (26) is arranged in the laminated core carrier (12) in a materially bonded and/or form-fitting manner and/or is connected to an inner lateral surface (41) of the laminated core carrier (12).

Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the guide sleeve (34) is connected to the rubber-elastic element (30) in a material-to-material and/or non-positive manner.

Electrical machine with a rotor (10) according to one of the preceding claims.