DE102019131138A1 - Rotor, electric rotary machine and drive assembly - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Rotor einer elektrischen Rotationsmaschine, eine elektrische Rotationsmaschine sowie eine Antriebsanordnung für ein elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug.Der Rotor (1) einer elektrischen Rotationsmaschine umfasst zumindest eine Stapelanordnung (20) von entlang einer Rotationsachse (2) des Rotors (1) angeordneten Rotorblechen (22) sowie an zumindest einer axialen Seite der Stapelanordnung (20) ein Druckelement (10), mit dem eine axiale Druckkraft auf die Stapelanordnung (20) bewirkt oder bewirkbar ist, wobei das Druckelement (10) ein erstes Formelement (11) aufweist und die Stapelanordnung (20) ein zweites Formelement (21) aufweist, die beiden Formelemente (11, 21)jeweils eine axiale Erstreckung aufweisen und entlang der axialen Richtung eines der beiden Formelemente (11, 21) zumindest abschnittsweise in dem anderen Formelement (11, 21) positioniert ist.Mit dem erfindungsgemäßen Rotor sowie der elektrischen Rotationsmaschine lässt sich in konstruktiv einfacher und kostengünstiger Weise eine lange Lebensdauer sowie ein zuverlässiger sowie messbarer Betrieb gewährleisten.The invention relates to a rotor of an electric rotary machine, an electric rotary machine and a drive arrangement for a motor vehicle that can be driven by an electric motor. The rotor (1) of an electric rotary machine comprises at least one stacking arrangement (20) of rotor laminations arranged along an axis of rotation (2) of the rotor (1) (22) and on at least one axial side of the stack arrangement (20) a pressure element (10), with which an axial pressure force on the stack arrangement (20) is brought about or can be brought about, the pressure element (10) having a first shaped element (11) and the stacked arrangement (20) has a second shaped element (21), the two shaped elements (11, 21) each have an axial extension and along the axial direction of one of the two shaped elements (11, 21) at least in sections in the other shaped element (11, 21) ) is positioned. With the rotor according to the invention and the electric rotary machine can be constructively e ensure a long service life as well as reliable and measurable operation in a simple and cost-effective manner.
Description
Die Erfindung betrifft einen Rotor einer elektrischen Rotationsmaschine, eine elektrische Rotationsmaschine sowie eine Antriebsanordnung für ein elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug.The invention relates to a rotor of an electric rotary machine, an electric rotary machine and a drive arrangement for a motor vehicle that can be driven by an electric motor.
Aus dem Stand der Technik sind diverse elektrische Rotationsmaschinen bekannt, die einen Rotor aufweisen.Various electrical rotary machines which have a rotor are known from the prior art.
Ein Rotor einer elektrischen Rotationsmaschine ist dabei in der Regel derart aufgebaut, dass er mehrere Stapelanordnungen aufweist, die koaxial zueinander angeordnet den Rotorkörper ausbilden. Eine jeweilige Stapelanordnung ist bekanntlich aus mehreren einzelnen Belchen zusammengesetzt und kann auch als sogenannter Stack oder Rotor-Stack bezeichnet werden.A rotor of an electric rotating machine is generally constructed in such a way that it has a plurality of stack arrangements which, arranged coaxially to one another, form the rotor body. A respective stack arrangement is known to be composed of several individual sheets and can also be referred to as a so-called stack or rotor stack.
Durch die Stapelanordnung der Bleche erstrecken sich Permanent-Magneten oder auch Draht-Wicklungen, die einem Magnetfeld eines Stators der elektrischen Rotationsmaschine ausgesetzt werden.Permanent magnets or wire windings, which are exposed to a magnetic field of a stator of the rotating electrical machine, extend through the stacking arrangement of the metal sheets.
Bei Betrieb der elektrischen Rotationsmaschine können auftretende Magnetfelder dazu führen, dass einzelne Bleche, insbesondere einer axial stirnseitig angeordneten Stapelanordnung, zueinander verkippen.When the electric rotary machine is in operation, magnetic fields that occur can cause individual metal sheets, in particular a stack arrangement arranged axially at the end, to tilt relative to one another.
Der Stand der Technik kennt mehrere Möglichkeiten, die axialen Positionen der Bleche zueinander sowie der Stapelanordnungen zueinander zu sichern.The prior art knows several ways of securing the axial positions of the metal sheets with respect to one another and of the stacking arrangements with respect to one another.
Zum Beispiel ist bekannt, die Stapelanordnungen mit einem sogenannten Backlack zu umbacken. Eine Schicht aus Backlack umschließt dabei die einzelnen Stapelanordnungen bzw. den Rotor, so dass die Positionen der einzelnen Bleche der jeweiligen Stapelanordnung zueinander gesichert sind. Der Back-Vorgang ist jedoch mit hohem Aufwand verbunden.For example, it is known to bake the stack assemblies with a so-called baking varnish. A layer of baked enamel surrounds the individual stack arrangements or the rotor, so that the positions of the individual sheets of the respective stack arrangement are secured with respect to one another. However, the baking process is associated with a lot of effort.
Weiterhin ist bekannt, auf der radialen Außenseite des Rotors mehrere axial verlaufende Schweißnähte vorzusehen, die die Stapelanordnungen sowie deren Bleche miteinander verbinden. Dabei kann es jedoch in Umfangsrichtung zwischen zwei Schweißnähten dennoch zu einem Verkippen von Blechen kommen. Um ein Verkippen einzelner Bleche zueinander zuverlässig zu verhindern, müssen entsprechend viele derartige Schweißnähte aufgebracht werden.It is also known to provide a plurality of axially extending weld seams on the radial outside of the rotor, which weld seams connect the stack assemblies and their sheets to one another. In this case, however, sheet metal sheets can still tilt in the circumferential direction between two weld seams. In order to reliably prevent individual metal sheets from tilting relative to one another, a corresponding number of such weld seams must be applied.
Eine dritte bekannte Lösung ist die Anordnung einer Deckelplatte an einer axialen Stirnseite einer axial außen liegenden Stapelanordnung. Die Deckelplatte wird dabei in axialer Richtung auf die Stapelanordnungen mit einer Kraft beaufschlagt, so dass die Positionen der Stapelanordnungen sowie deren Bleche zueinander gesichert sind. Die Deckelplatte fungiert damit als ein Druckelement in axialer Richtung. Eine derartige Deckelplatte muss dazu in ihrer Position in Bezug zum Rotor gesichert sein, was üblicherweise derart realisiert ist, dass die jeweilige Deckelplatte auf einer den Rotor tragenden Welle oder auf einem den Rotor tragenden Rotorträger gegen die Stapelanordnung gespannt wird, wobei oftmals eine Verdrehsicherung zwischen der Welle bzw. dem Rotorträger und der Deckelplatte realisiert ist.A third known solution is the arrangement of a cover plate on an axial end face of an axially outer stack arrangement. The cover plate is acted upon by a force in the axial direction on the stacking arrangements, so that the positions of the stacking arrangements and their metal sheets are secured with respect to one another. The cover plate thus functions as a pressure element in the axial direction. Such a cover plate must be secured in its position in relation to the rotor, which is usually implemented in such a way that the respective cover plate is tensioned against the stack arrangement on a shaft carrying the rotor or on a rotor carrier carrying the rotor, with an anti-rotation lock between the Shaft or the rotor arm and the cover plate is realized.
In bekannter Ausgestaltung ist die Verdrehsicherung durch einen Vorsprung der Deckelplatte, welcher formschlüssig in radialer Richtung nach innen in eine Aussparung in der Welle bzw. im Rotorträger eingreift, realisiert. Eine Mutter ist zur Aufbringung der axialen Vorspannkraft auf die Deckelplatte vorgesehen. Die Mutter sitzt dabei auf einem Außengewinde der Welle bzw. des Rotorträger, wobei durch die Mutter eine Normal-Kraft auf die Deckelplatte ausgeübt wird und derart ein Reibschluss zwischen der Mutter und der Deckelplatte realisiert wird.In a known embodiment, the anti-rotation device is implemented by a projection on the cover plate, which engages in a positive-locking manner in the radial direction inward into a recess in the shaft or in the rotor arm. A nut is provided to apply the axial preload force to the cover plate. The nut sits on an external thread of the shaft or of the rotor arm, whereby a normal force is exerted on the cover plate by the nut and thus a frictional connection is realized between the nut and the cover plate.
Diese Ausgestaltung birgt jedoch das Risiko, dass, insofern verschleißbedingt ein Spiel in der Verdrehsicherung an der Welle bzw. an dem Rotorträger auftreten sollte, gegebenenfalls auch die Mutter leicht verdreht wird, sodass es zu einer Lösung der Mutter kommen kann.However, this configuration entails the risk that if there should be play in the anti-rotation device on the shaft or on the rotor arm due to wear, the nut may also be slightly rotated, so that the nut may loosen.
In dieser Situation kommt es auch zu einer Relativ-Rotationsbewegung zwischen der Deckelplatte und den Stapelanordnungen bzw. der Welle oder auch dem Rotorträger, was sich insbesondere dann nachteilig auswirkt, wenn an der Deckelplatte eine Einrichtung zur Detektion des jeweiligen Drehwinkels angeordnet ist. Bei einer Winkelabweichung zwischen der Position der Deckelplatte und der Staffelanordnung ist in entsprechender Weise nicht mehr exakt die Winkelposition der Stapelanordnung detektierbar.In this situation, there is also a relative rotational movement between the cover plate and the stacking arrangements or the shaft or the rotor arm, which is particularly disadvantageous if a device for detecting the respective angle of rotation is arranged on the cover plate. If there is an angular deviation between the position of the cover plate and the staggered arrangement, the exact angular position of the stacked arrangement can no longer be detected in a corresponding manner.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Rotor sowie eine damit ausgestattete elektrische Rotationsmaschine zur Verfügung zu stellen, die in konstruktiv einfacher und kostengünstiger Weise eine lange Lebensdauer sowie einen zuverlässigen sowie messbaren Betrieb gewährleisten.Proceeding from this, the present invention is based on the object of providing a rotor and an electric rotary machine equipped with it, which guarantee a long service life and reliable and measurable operation in a structurally simple and cost-effective manner.
Die Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Rotor nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Rotors sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angegeben. Ergänzend wird eine elektrische Rotationsmaschine, welche den Rotor aufweist, gemäß Anspruch 9 zur Verfügung gestellt. Weiterhin wird eine Antriebsanordnung, welche die elektrische Rotationsmaschine umfasst, gemäß Anspruch 10 zur Verfügung gestellt.The object is achieved by the rotor according to the invention according to
Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.The features of the claims can be combined in any technically meaningful manner, in which case the explanations from the following description and features from the figures can also be used, which include additional embodiments of the invention.
Die Begriffe „axial“ und „radial“ beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Rotationsachse des Rotors.In the context of the present invention, the terms “axial” and “radial” always relate to the axis of rotation of the rotor.
Die Erfindung betrifft einen Rotor einer elektrischen Rotationsmaschine, umfassend zumindest eine Stapelanordnung von entlang einer Rotationsachse des Rotors angeordneten Rotorblechen sowie an zumindest einer axialen Seite der Stapelanordnung ein Druckelement. Mit dem Druckelement ist eine axiale Druckkraft auf die Stapelanordnung bewirkt oder bewirkbar. Das Druckelement weist ein erstes Formelement auf und die Stapelanordnung weist ein zweites Formelement auf, wobei die beiden Formelemente jeweils eine axiale Erstreckung aufweisen und entlang der axialen Richtung eines der beiden Formelemente zumindest abschnittsweise in dem anderen Formelement positioniert ist.The invention relates to a rotor of an electric rotary machine, comprising at least one stack arrangement of rotor laminations arranged along an axis of rotation of the rotor and a pressure element on at least one axial side of the stack arrangement. With the pressure element, an axial pressure force is brought about or can be brought about on the stack arrangement. The pressure element has a first form element and the stacked arrangement has a second form element, the two form elements each having an axial extent and at least partially positioned in the other form element along the axial direction of one of the two form elements.
Das bedeutet insbesondere, dass ein Formelement in das jeweils andere Formelement eingreift.This means in particular that one shaped element engages the other shaped element.
Unter einer Stapelanordnung kann ein sogenannter Stack verstanden werden.A so-called stack can be understood as a stack arrangement.
Die Achse, entlang derer die Rotorbleche parallel zueinander angeordnet sind, entspricht der Rotationsachse des Rotors. Die Rotorbleche sind somit als einzelne Schichten gestapelte Bestandteile der Stapelanordnung.The axis along which the rotor laminations are arranged parallel to one another corresponds to the axis of rotation of the rotor. The rotor laminations are thus components of the stacked arrangement that are stacked as individual layers.
Das Druckelement dient im Wesentlichen der Sicherstellung der kompakten Anordnung der einzelnen Rotorbleche in der Stapelanordnung. Das Druckelement ist dabei im Wesentlichen zweidimensional ausgeführt. Vorzugsweise ist das Druckelement aus einem nichtmagnetischen Material, wie z.B. einer Aluminiumlegierung oder einem nichtmagnetischen rostfreien Stahl gefertigt.The pressure element essentially serves to ensure the compact arrangement of the individual rotor laminations in the stack arrangement. The pressure element is designed essentially two-dimensionally. Preferably, the pressure member is made of a non-magnetic material such as an aluminum alloy or a non-magnetic stainless steel.
Das Druckelement kann auch als Deckelplatte bezeichnet werden.The pressure element can also be referred to as a cover plate.
Der axiale Eingriff der beiden Formelemente ineinander führt dazu, dass die Formelemente in Umfangsrichtung des Rotors einander überlagern, sodass formschlüssig eine Mitnahme des Druckelements bei einer Drehbewegung der Stapelanordnung bzw. des gesamten Rotors bewirkt wird. In entsprechender Weise wird dadurch eine Mitnahme des Druckelements in einer radial von der Drehachse entfernten Position bei einer Drehbewegung der Stapelanordnung realisiert. Es erfolgt also die Übertragung eines Drehmoments in das Druckelement relativ weit radial außen, sodass zur Aufbringung eines Gegen-Drehmoments entgegen der Wirkung des Massenträgheitsmoments des Druckelements relativ geringe Kräfte in Umfangsrichtung notwendig sind. In entsprechender Weise können die Formelemente relativ klein ausgeführt werden bzw. ist mit keinem bzw. geringeren Verschleiß an den Formelementen zu rechnen.The axial engagement of the two shaped elements in one another leads to the shaped elements superimposing one another in the circumferential direction of the rotor, so that the pressure element is entrained in a form-fitting manner when the stack arrangement or the entire rotor is rotated. Correspondingly, the pressure element is carried along in a position radially remote from the axis of rotation when the stack arrangement is rotated. A torque is thus transmitted into the pressure element relatively far radially outward, so that relatively small forces are required in the circumferential direction to apply a counter-torque against the effect of the mass moment of inertia of the pressure element. In a corresponding manner, the shaped elements can be made relatively small, and no or little wear is to be expected on the shaped elements.
Ein weiterer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist, dass bei Verwendung des Druckelements als Trägereinrichtung eines Bestandteils eines Rotorlagesensors gesichert ist, dass aufgrund der Mitnahme des Druckelements in der Drehbewegung der Stapelanordnung im Wesentlichen spielfrei die korrekte Winkelposition der Stapelanordnung detektierbar ist. Insbesondere kann das Deckelement den Bestandteil des Rotorlagesensors als integralen Bestandteil ausbilden.Another advantage of this inventive embodiment is that when the pressure element is used as a carrier device of a component of a rotor position sensor, it is ensured that the correct angular position of the stack arrangement can be detected essentially without play due to the entrainment of the pressure element in the rotary movement of the stack arrangement. In particular, the cover element can form the component of the rotor position sensor as an integral component.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das erste Formelement ein Vorsprung und das zweite Formelement eine Aussparung, sodass der Vorsprung in der Aussparung positioniert ist.According to one aspect of the invention, the first shaped element is a projection and the second shaped element is a recess, so that the projection is positioned in the recess.
Insbesondere ist vorgesehen, dass der Vorsprung und die Aussparung hinsichtlich ihres jeweiligen Querschnitts an seiner bzw. ihrer radial äußeren Kontur in Form und Größe komplementär ausgebildet sind.In particular, it is provided that the projection and the recess are designed to be complementary in shape and size with regard to their respective cross-section on its or its radially outer contour.
Insbesondere kann der Vorsprung durch einen Schneid-Vorgang im Flächenmaterial des Druckelements sowie einem Biegevorgang einer dadurch erzeugten Zunge aus der Ebene des Druckelements heraus erzeugt sein. Die Aussparung kann zwecks Massen-Reduktion der Stapelanordnung bzw. des gesamten Rotors ausgebildet sein und in allen Rotorblechen der Stapelanordnung sowie gegebenenfalls sämtlichen Stapelanordnungen des Rotors ausgebildet sein. Insbesondere kann ein jeweiliges Rotorblech bzw. eine jeweilige Stapelanordnung mehrere Aussparungen zwecks Massen-Reduktion aufweisen, so dass also neben der Aussparung, in welche der Vorsprung des Druckelements eingreift, weitere Aussparungen vorgesehen sind. Eine sich durch den Biege-Vorgang zur Erzeugung des Vorsprungs ausgebildete Öffnung im Druckelement kann gegebenenfalls genutzt werden, um einen Ein- oder Auslass von einem Kühl-Fluid aus der Stapelanordnung zu realisieren. Alternativ oder zusätzlich können im Druckelement, vorzugsweise in einem radial äußeren Bereich des Druckelements, mehrere Fluid-Öffnungen vorgesehen sein, durch welche Kühl-Fluid aus der Stapelanordnung austreten oder in die Stapelanordnung eintreten kann. Außerdem kann das Druckelement mehrere, im Wesentlichen identisch zueinander ausgestaltete Vorsprünge aufweisen, wobei diese mehreren Vorsprünge am Umfang entlang bevorzugt in regelmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnet sind, und die Stapelanordnung entsprechend mehrere Aussparungen aufweist, in welche die mehreren Vorsprünge axial eingreifen.In particular, the projection can be produced by a cutting process in the sheet material of the pressure element and a bending process of a tongue produced thereby from the plane of the pressure element. The recess can be formed for the purpose of reducing the mass of the stack arrangement or the entire rotor and can be formed in all rotor laminations of the stack arrangement and, if appropriate, in all stack arrangements of the rotor. In particular, a respective rotor lamination or a respective stack arrangement can have a plurality of cutouts for the purpose of mass reduction, so that further cutouts are provided in addition to the cutout into which the projection of the pressure element engages. An opening in the pressure element formed by the bending process to produce the projection can optionally be used to implement an inlet or outlet for a cooling fluid from the stack arrangement. Alternatively or additionally, a plurality of fluid openings can be provided in the pressure element, preferably in a radially outer region of the pressure element, through which cooling fluid can exit the stack arrangement or enter the stack arrangement. Besides that, it can Pressure element have a plurality of projections configured essentially identically to one another, these several projections being arranged along the circumference, preferably at regular angular distances from one another, and the stack arrangement correspondingly has several recesses into which the several projections engage axially.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Rotor mehrere parallel zueinander ausgerichtete Stapelanordnungen.In a further embodiment, the rotor comprises a plurality of stack arrangements aligned parallel to one another.
Die Rotorbleche dieser auch Stacks genannten Stapelanordnungen sind dabei alle parallel zueinander ausgerichtet. Durch das Druckelement wird indirekt eine Druckkraft auf alle Stapelanordnungen aufgebracht, die sich in Reihenanordnung hinter dem unmittelbar von dem Druckelement mit einer Druckkraft beaufschlagten Stapelanordnung befinden.The rotor laminations of these stack arrangements, also called stacks, are all aligned parallel to one another. By means of the pressure element, a pressure force is applied indirectly to all stack arrangements which are arranged in a row behind the stack arrangement, which is directly acted upon by the pressure element with a pressure force.
In dieser Ausführungsform bietet es sich an, dass axial beidseitig des dadurch ausgebildeten Stapelanordnung-Pakets jeweils ein Druckelement in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung angeordnet ist.In this embodiment it is advisable for a pressure element in the embodiment according to the invention to be arranged axially on both sides of the stacked arrangement package thus formed.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Rotor eine Welle, deren Rotationsachse der Rotationsachse des Rotors entspricht, wobei die Welle einen Abschnitt mit einem Außengewinde aufweist, auf dem eine Mutter angeordnet ist, die axial am Druckelement anliegt.According to a further advantageous embodiment, the rotor comprises a shaft, the axis of rotation of which corresponds to the axis of rotation of the rotor, the shaft having a section with an external thread on which a nut is arranged, which rests axially on the pressure element.
Die Mutter weist ein zum Außengewinde der Welle komplementäres Innengewinde auf und hat zumindest einen Flächenbereich, mit der sie an einem Anlage-Bereich des Druckelements, insbesondere an einem radial inneren Bereich des Druckelements, der mit einer zentralen Öffnung versehen ist, durch welche die Welle hindurch führt, anliegt oder auch andrückt.The nut has an internal thread that is complementary to the external thread of the shaft and has at least one surface area with which it can be attached to a contact area of the pressure element, in particular to a radially inner area of the pressure element, which is provided with a central opening through which the shaft passes leads, rests or presses.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass diese zentrale Öffnung kein Formelement aufweist, welches formschlüssig eine Mitnahme des Druckelements bei einer Rotationsbewegung der Welle durch radialen Eingriff in die Welle bewirkt. In entsprechender Weise kann bei einer gegebenenfalls stattfindenden Relativ-Rotationsbewegung der Stapelanordnung in Bezug zur Welle und der formschlüssigen Mitnahme des Druckelements durch die Formelemente am Druckelement sowie der Stapelanordnung keine Beschädigung im Anlagebereich des Druckelements an der Welle auftreten.In particular, it can be provided that this central opening does not have a shaped element which, in a form-fitting manner, causes the pressure element to be entrained during a rotational movement of the shaft through radial engagement in the shaft. Correspondingly, if there is a relative rotational movement of the stack arrangement in relation to the shaft and the form-fitting entrainment of the pressure element by the form elements on the pressure element and the stack arrangement, no damage can occur in the contact area of the pressure element on the shaft.
Dabei umfasst die Mutter einen in radialer Richtung ausgebildeten Absatz, an dem der radial innere Rand einer zentralen Öffnung des Druckelements in radialer Richtung anliegt.In this case, the nut comprises a shoulder formed in the radial direction, on which the radially inner edge of a central opening of the pressure element rests in the radial direction.
Dieser Absatz erstreckt sich in axialer Richtung, sodass der radial innere Rand des Druckelements darauf aufliegen kann.This shoulder extends in the axial direction so that the radially inner edge of the pressure element can rest on it.
Dadurch wird in einfacher Weise eine Zentrierung des Druckelements in Bezug zur Welle und demzufolge auch zur Rotationsachse und entsprechend auch zu der bzw. den Stapelanordnungen über die Mutter realisiert. Axial seitlich dieses Absatzes ist vorteilhafterweise der Flächenbereich der Mutter vorgesehen, mit dem die Mutter die axiale Andruckkraft auf das Druckelement ausüben kann.As a result, centering of the pressure element in relation to the shaft and consequently also to the axis of rotation and, accordingly, also to the stacking arrangement or arrangements via the nut is realized in a simple manner. The surface area of the nut with which the nut can exert the axial pressing force on the pressure element is advantageously provided axially to the side of this shoulder.
Die Mutter selbst kann dabei gegebenenfalls unmittelbar axial auf die Stapelanordnung eine Druckkraft bewirken.The nut itself can, if necessary, directly exert a compressive force axially on the stack arrangement.
In dieser Ausführungsform kann radial innen ein axialer Spalt zwischen dem Druckelement und der Stapelanordnung vorgesehen sein, so dass das von der Mutter auf das Druckelement bewirkte, beim Anziehen der Mutter realisierte Reibmoment lediglich im radial äußeren Bereich von dem Druckelement auf die Stapelanordnung wirkt.In this embodiment, an axial gap can be provided radially on the inside between the pressure element and the stack arrangement, so that the frictional torque caused by the nut on the pressure element when the nut is tightened acts only in the radially outer area of the pressure element on the stack arrangement.
In alternativer Ausführungsform ist die Mutter axial von der Stapelanordnung beabstandet, sodass lediglich von dem Druckelement eine Anpresskraft auf die Stapelanordnung ausgeübt wird.In an alternative embodiment, the nut is axially spaced from the stack arrangement, so that a pressing force is exerted on the stack arrangement only by the pressure element.
Dabei soll jedoch erfindungsgemäß auch eine Ausgestaltung nicht ausgeschlossen sein, bei der die Mutter keinen Absatz aufweist, auf dem das Druckelement mit seiner zentralen Öffnung sitzt, sondern bei der das Druckelement ausschließlich axial neben der Mutter angeordnet ist, sodass das Druckelement vollständig nach radial innen bis zur Welle heranreicht und in entsprechender Weise durch die Welle selbst zentriert ist.However, according to the invention, an embodiment should not be excluded in which the nut has no shoulder on which the pressure element sits with its central opening, but in which the pressure element is arranged exclusively axially next to the nut, so that the pressure element is completely radially inward to reaches the shaft and is centered in a corresponding manner by the shaft itself.
In einer ergänzenden Ausführungsform weist das Druckelement zumindest abschnittsweise die Form eines Hohlkegelstumpfs auf, wobei die Mutter an dem Bereich des geringeren Durchmessers des Hohlkegelstumpfs anliegt und das Druckelement mit seinem Bereich des größeren Durchmessers an der Stapelanordnung anliegt.In a supplementary embodiment, the pressure element has at least some sections of the shape of a hollow truncated cone, the nut resting against the area of the smaller diameter of the hollow truncated cone and the pressure element resting with its area of larger diameter against the stacking arrangement.
Dabei soll erfindungsgemäß nicht ausgeschlossen werden, dass zwischen dem Bereich des größeren Durchmessers und der Stapelanordnung gegebenenfalls noch eine Zwischenschicht angeordnet ist, wie zum Beispiel eine Lackschicht oder auch eine Versiegelungsschicht.According to the invention, it should not be ruled out that an intermediate layer, such as a lacquer layer or a sealing layer, may also be arranged between the area of the larger diameter and the stack arrangement.
Insbesondere in dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Druckelement von der Mutter zusammengedrückt wird, so dass das Druckelement die Funktion einer Tellerfeder aufweist und mit einer Feder-Rückstellkraft eine entsprechende Reaktionskraft auf die Stapelanordnung ausübt.In particular, in this embodiment it is provided that the pressure element is compressed by the nut, so that the pressure element has the function of a disc spring and with a Spring restoring force exerts a corresponding reaction force on the stack arrangement.
Der Vorteil dieser Ausgestaltungsform liegt darin, dass eine dauerhafte Anpressung in axialer Richtung auf den radial äußeren Bereich der Stapelanordnung bewirkt wird, in dem eine axiale Beanstandung der einzelnen Rotorbleche zueinander zu verhindern ist.The advantage of this embodiment is that a permanent pressure in the axial direction on the radially outer area of the stack arrangement is brought about, in which an axial resistance of the individual rotor laminations to one another is to be prevented.
Die Form eines Hohlkegelstumpfs weist das Druckelement insbesondere dann auf, wenn es im ungespannten Zustand vorliegt. In eingebauter Position kann es durch Anziehen der Mutter derart verformt sein, dass es im Wesentlichen einer flachen bzw. zweidimensionalen Scheibe entspricht.The pressure element has the shape of a hollow truncated cone in particular when it is in the untensioned state. In the installed position, it can be deformed by tightening the nut in such a way that it essentially corresponds to a flat or two-dimensional disk.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt das als Vorsprung ausgebildete erste Formelement an einer radial äußeren Wandung des als Aussparung ausgebildeten zweiten Formelements an.According to a further embodiment, the first shaped element designed as a projection rests against a radially outer wall of the second shaped element designed as a recess.
In alternativer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das als Vorsprung ausgebildete erste Formelement an einer radial inneren Wandlung des als Aussparung ausgebildeten zweiten Formelements anliegt.In an alternative embodiment, it is provided that the first shaped element, which is embodied as a projection, rests against a radially inner wall of the second shaped element, which is embodied as a recess.
Durch diese Ausgestaltung lässt sich alternativ oder zusätzlich zu einer Zentrierung des Druckelements am radial inneren Bereich ebenfalls eine Zentrierung am radial äußeren Bereich des Druckelements realisieren.As an alternative or in addition to centering the pressure element on the radially inner region, this configuration also allows centering on the radially outer region of the pressure element.
Dabei drückt der Vorsprung federkraftbedingt nach radial außen an die Wandung der Aussparung.As a result of the spring force, the projection presses radially outward against the wall of the recess.
Diese Ausgestaltungsform kann insbesondere dann realisiert sein, wenn das Druckelement zumindest im entspannten Zustand die Form eines Hohlkegelstumpfs aufweist und durch das Anziehen der Mutter gespannt wird, sodass der von einer axial seitlichen Begrenzungsfläche des Druckelements abstehende Vorsprung mit einer leichten Schwenkbewegung in die Aussparung eingeschwenkt wird. In Abhängigkeit des realisierten Schwenkwinkels erfolgt auch eine Verlagerung des Vorsprungs nach radial außen, wodurch eine Zentrierung des Druckelements an der Stapelanordnung realisiert sein kann. Zudem wird dadurch eine Anpresskraft an die Wandung der Aussparung erhöht. Die Anpresskraft ist dabei im Wesentlichen von der Federkonstante des hier als Tellerfeder fungierenden Druckelements sowie vom Weg der Verformung des Druckelements abhängig.This embodiment can be implemented in particular when the pressure element has the shape of a hollow truncated cone, at least in the relaxed state, and is tensioned by tightening the nut so that the projection protruding from an axially lateral boundary surface of the pressure element is pivoted into the recess with a slight pivoting movement. Depending on the realized pivot angle, the projection is also displaced radially outward, as a result of which the pressure element can be centered on the stack arrangement. In addition, this increases a pressing force on the wall of the recess. The pressing force is essentially dependent on the spring constant of the pressure element, which functions here as a plate spring, and on the path of the deformation of the pressure element.
Des Weiteren wird erfindungsgemäß eine elektrische Rotationsmaschine zur Verfügung gestellt, die einen Stator sowie einen erfindungsgemäßen Rotor aufweist. Neben dem erfindungsgemäßen Rotor umfasst die elektrische Rotationsmaschine einen Stator, der im Wesentlichen koaxial zum Rotor ausgerichtet ist. Die elektrische Rotationsmaschine kann als ein Innenläufermotor ausgebildet sein oder auch als Außenläufermotor ausgebildet sein. Die elektrische Rotationsmaschine kann auch für eine Generatorfunktion ausgestaltet sein.Furthermore, according to the invention, an electric rotary machine is made available which has a stator and a rotor according to the invention. In addition to the rotor according to the invention, the rotary electric machine comprises a stator which is aligned essentially coaxially with the rotor. The electric rotary machine can be designed as an internal rotor motor or also be designed as an external rotor motor. The electric rotary machine can also be designed for a generator function.
Außerdem wird eine Antriebsanordnung für ein elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug, umfassend eine erfindungsgemäße elektrische Rotationsmaschine, zur Verfügung gestellt.In addition, a drive arrangement for a motor vehicle that can be driven by an electric motor, comprising an electric rotary machine according to the invention, is provided.
Weitere Komponenten der Antriebsanordnung können je nach Ausgestaltung eine Verbrennungskraftmaschine sein, für einen Hybrid-Antrieb des Kraftfahrzeugs, und/oder ein Getriebe zur Über- bzw. Untersetzung des zur Verfügung gestellten Drehmoments zwecks Antriebs von Antriebsrädern eines Kraftfahrzeugs.Further components of the drive arrangement can, depending on the configuration, be an internal combustion engine for a hybrid drive of the motor vehicle, and / or a transmission for stepping up or stepping down the available torque for the purpose of driving the drive wheels of a motor vehicle.
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in
-
1 : ein erfindungsgemäßer Rotor in geschnittener Seitenansicht und -
2 : den erfindungsgemäßen Rotor in geschnittener Seitenansicht in einer alternativen Ausführungsform.
-
1 : a rotor according to the invention in a sectional side view and -
2 : the rotor according to the invention in a sectional side view in an alternative embodiment.
Der erfindungsgemäße Rotor
Die mehreren Stapelanordnungen
Eine jeweilige Stapelanordnung
Die Aufnahmeräume
Ein jeweiliger Aufnahmeraum
Die Stapelanordnungen
Axial neben den Stapelanordnungen
Die Mutter
Das Druckelement
Die Mutter
Die axiale Position des Druckelements
Aufgrund der Kraft-Beaufschlagung des Druckelements
Es bietet sich dabei an, auf der axial gegenüberliegenden Seite des Rotorkörpers ebenfalls ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Druckelement und Mutter vorzusehen. It is advisable here to also provide a pressure element and nut designed according to the invention on the axially opposite side of the rotor body.
Das Druckelement
Der Vorsprung
Das Druckelement
Das Druckelement
Aufgrund der Mitnahme des Druckelements
Am axial äußeren Randbereich des Druckelements
Des Weiteren kann durch diesen Rand
Diese alternative Ausführungsform unterscheidet sich vom Rotor
In dieser Ausführungsform kann zudem an der radial inneren Seite des Druckelements
Das Druckelement
Ein von der Mutter
Mit dem erfindungsgemäßen Rotor sowie der elektrischen Rotationsmaschine lässt sich in konstruktiv einfacher und kostengünstiger Weise eine lange Lebensdauer sowie ein zuverlässiger sowie messbarer Betrieb gewährleisten.With the rotor according to the invention and the electric rotary machine, a long service life and reliable and measurable operation can be ensured in a structurally simple and cost-effective manner.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Rotorrotor
- 22
- Rotationsachse Axis of rotation
- 1010
- DruckelementPrinting element
- 1111
- erstes Formelementfirst form element
- 1212th
- Vorsprunghead Start
- 1313th
- zentrale Öffnungcentral opening
- 1414th
- Anlage-Bereich des DruckelementsAttachment area of the printing element
- 1515th
- Rand edge
- 2020th
- StapelanordnungStacking arrangement
- 2121
- zweites Formelementsecond form element
- 2222nd
- RotorblechRotor lamination
- 2323
- AussparungRecess
- 2424
- Wandung der AussparungWall of the recess
- 2525th
- AufnahmeraumRecording room
- 2626th
- Permanentmagnet Permanent magnet
- 3030th
- Muttermother
- 3131
- Innengewindeinner thread
- 3232
- Absatzparagraph
- 3333
- Flächenbereich der Mutter Surface area of the mother
- 4040
- Wellewave
- 4141
- radiale Außenseite der Welleradial outside of the shaft
- 4242
- NutGroove
- 4343
- AußengewindeExternal thread
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