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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für eine als Innenläufer ausgebildete elektrische Radialflussmaschine, insbesondere für eine als Antriebsmaschine für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug ausgebildete Radialflussmaschine. Der Rotor umfasst einen Rotorkörper der drehfest auf einer Rotorwelle angeordnet ist, wobei der Rotorkörper auf zumindest einer Seite mittels einer Hülsenanordnung, die fest auf der Rotorwelle angeordnet ist, gegen eine axiale Verschiebung gesichert ist. Der Rotorkörper setzt sich im Wesentlichen aus einem Blechpaket bestehend aus einer Vielzahl einzelner laminierter Elektrobleche zusammen. Darüber hinaus kann der Rotorkörper verschiedene Scheiben wie Wucht- und/oder Einstellscheiben umfassen.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedenartige Rotoren für als Innenläufer ausgebildete Radialflussmaschinen bekannt. Zumeist werden die Rotorkörper gegen axiales Verschieben mittels Schweißverbindung gesichert. Dabei kann eine auf der Rotorwelle angeordnete Sicherungshülse axial neben dem Rotorkörper auf der Rotorwelle verschweißt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Rotor für eine als Innenläufer ausgebildete Radialflussmaschine bereitzustellen, bei dem der Rotorkörper auf der Rotorwelle mit konstruktiv einfachen Mitteln gegen ein axiales Verschieben auf der Rotorwelle gesichert ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Rotor für eine als Innenläufer ausgebildete elektrische Radialflussmaschine, wobei der Rotor die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Darüber hinaus wird die Erfindung durch eine Radialflussmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Ein erfindungsgemäß aufgebauter Rotor für eine als Innenläufer ausgebildete Radialflussmaschine umfasst einen Rotorkörper der drehfest auf einer Rotorwelle angeordnet ist, wobei der Rotorkörper auf zumindest einer Seite mittels einer Hülsenanordnung, die fest auf der Rotorwelle angeordnet ist, gegen eine axiale Verschiebung gesichert ist. Gemäß der Erfindung umfasst die Hülsenanordnung eine erste Hülse, welche durch eine Mehrzahl von über den Umfang verteilt angeordneten Verstemmungen dreh- und verschiebefest auf der Rotorwelle fixiert ist. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass der Rotorkörper mit konstruktiv einfachen und kostengünstigen Mitteln gegen ein axiales Verschieben auf der Rotorwelle gesichert ist. Darüber hinaus sind keine Wärmeeinträge in die Hülse und/oder in die Rotorwelle erforderlich, die wiederum zu ungewollten Materialveränderungen führen können.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Hülse zumindest auf einer ihrer beiden axialen Seiten von innen nach außen konisch erweitert ausgebildet ist. Mit Vorteil ist die erste Hülse axial beidseitig im Inneren in ihrem Randbereich nach außen erweitert ausgebildet. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die Montage der Hülse vereinfacht ist. Insbesondere im Falle einer beidseitigen konischen Aufweitung der Hülse kann diese sehr einfach und unabhängig von ihrer axialen Ausrichtung auf der Rotorwelle montiert werden.
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Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die erste Hülse über ihren Umfang verteilt angeordnet mindestens sechs, vorzugsweise mindestens acht bis zehn, Verstemmungen aufweist. Hierdurch konnte eine optimierte über den Umfang der Hülse verteilte Kraftverteilung bei einer optimierten Fixierungswirkung der Hülse auf der Rotorwelle erreicht werden
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Verstemmungen im Querschnitt gesehen halbmond- bzw. halbkreisförmig konvex ausgebildet sind.
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In einer besonders einfachen Form der Verstemmung können die Verstemmungen auch geradlinig, mit Stemmwerkzeugen mit geradliniger Stemmkante eingebracht, ausgebildet sein.
Besonders bevorzugt sind die Verstemmungen im Querschnitt gesehen bogenförmig oder kreissegmentartig ausgebildet. Dabei sind die bogenförmig oder kreissegmentförmig ausgebildeten Verstemmungen in ihrem Verlauf im Wesentlichen parallel der äußeren Mantelfläche der Rotorwelle verlaufend ausgebildet. Mit Vorteil wiesen die Verstemmungen eine radiale Tiefe auf, die nicht mehr als 2 mm, besonders bevorzugt 1,5 mm bis 2 mm, bemisst. Durch die im Wesentlichen parallel zur Mantelfläche der Rotorwelle verlaufend ausgebildeten Verstemmungen wird eine große Verstemmfläche innerhalb einer Ringnut oder innerhalb von umfänglichen Ausnehmungen der Rotorwelle und damit ein entsprechend sicherer Sitz der Hülse auf der Rotorwelle erreicht.
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Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Rotorwelle umfänglich eine Ringnut oder eine Mehrzahl von umfänglich ausgebildeten Ausnehmungen aufweist, wobei die Ringnut oder die Mehrzahl von umfänglich ausgebildeten Ausnehmungen zur Bildung eines Formschlusses mit Teilen bzw. Verdrängten Materialanteilen der inneren Mantelfläche der ersten Hülse zusammenwirkt, wobei die den Formschluss bildenden Teile der inneren Mantelfläche durch die Verstemmungen auf der äußeren Mantelfläche erzeugt sind. Hierdurch wird mit konstruktiv einfachen Mitteln ein fester Sitz der Hülse auf der Rotorwelle erreicht.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Hülsenanordnung eine zweite Hülse umfasst, wobei die zweite Hülse axial zwischen dem Rotorkörper und der ersten Hülse auf der Rotorwelle angeordnet ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass Rotorkörper unterschiedlicher axialer Länge auf einer einheitlichen Rotorwelle, auf der eine Ringnut oder umfängliche Ausnehmungen an einer definierten festen Stelle ausgebildet sind, mittels der Hülsenanordnung mit erster und zweiter Hülse fixierbar sind. Dabei kann die erste Hülse, über die die Verstemmung erfolgt als Einheitsbauteil mit einheitlicher fester Axiallänge ausgebildet sein und der verbleibende axiale Abstand über eine zweite Hülse ausgeglichen werden. Das hat den Vorteil, dass die erste als Verstemmhülse ausgebildete Hülse als einheitliches Standardbauteil gefertigt werden kann und dass die zweite als Distanzhülse ausgebildete Hülse aus einem preiswerten Rohrmaterial auf Maß individuell abgelängt werden kann.
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Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass der Rotor auf seiner der Hülsenanordnung abgekehrten axialen Stirnseite gegen einen insbesondere einteilig mit der Rotorwelle ausgebildeten Anschlag gegen ein axiales Verschieben gesichert angeordnet ist. Der Vorteil, der sich hierdurch realisieren lässt, ist, dass eine Axialsicherung mittels einer Hülsenanordnung nur auf einer Axialseite erfolgen muss und die Montage eines derartig aufgebauten Rotors weiter vereinfacht werden kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass eine Federeinrichtung vorgesehen ist, welche zwischen der Hülsenanordnung und dem Rotorkörper auf der Rotorwelle angeordnet ist. Bevorzugt ist die Federeinrichtung als Tellerfeder oder als Tellerfederpaket mit einer Mehrzahl von Tellerfedern ausgebildet. Hierdurch kann die Ausgleichshülse etwas unter Maß abgelängt werden und das entstehende Axialspiel über die Federeinrichtung ausgeglichen werden.
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Darüber hinaus wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch eine elektrische Radialflussmaschine, ausgebildet als Innenläufermotor für den Antrieb eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator mit einer hohlzylindrischen Aufnahme für einen Rotor, wobei der Rotor durch einen gemäß der Erfindung aufgebauten Rotor gebildet ist.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können.
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Es zeigen:
- 1 einen Rotor für eine elektrische als Innenläufer ausgebildete Radialflussmaschine, in einem Axialschnitt in schematischer Darstellung,
- 2 einen erfindungsgemäß ausgebildeten Rotor für eine als Innenläufer ausgebildete Radialflussmaschine in einer ersten möglichen Ausführungsform, in einer perspektivischen Teildarstellung,
- 3 einen vergrößerten Teilbereich des in 2 dargestellten Rotors in einem Axialschnitt, und
- 4 zwei vergrößerte Teilschnitte des in 2 dargestellten Rotors in schematischer Darstellung, und
- 5 den Rotor 1 in einem weiteren Radialschnitt in einer Schnittebene senkrecht zur Drehachse des Rotors, geschnitten im Bereich der umfänglich angeordneten Verstemmungen.
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1 zeigt einen Rotor 1 für eine elektrische als Innenläufer ausgebildete Radialflussmaschine, in einem Axialschnitt in schematischer Darstellung. Der in 1 dargestellte Rotor 1 umfasst einen Rotorkörper 2 der drehfest auf einer Rotorwelle 3 angeordnet ist. Dabei ist der Rotorkörper 2 auf der linken Seite in axialer Richtung mittels eines auf der Rotorwelle 3 fest angeordneten oder einteilig mit dieser ausgebildeten Anschlag 10 axial fixiert. Auf der axial gegenüberliegenden rechten Seite ist der Rotorkörper 2 mittels einer Hülsenanordnung 4, die fest auf der Rotorwelle 3 angeordnet ist, gegen eine axiale Verschiebung gesichert. Die Hülsenanordnung 4 ist dabei durch eine erste Hülse gebildet, die verschiebefest mit der Rotorwelle 3 verbunden ist. Dabei ist zwischen der Hülse und dem Rotorkörper 2 ein Federelement 11 angeordnet über welches kleinere axiale Lücken zwischen Hülsenanordnung 4 und Rotorkörper 2 ausgeglichen werden können.
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2 zeigt einen erfindungsgemäß ausgebildeten Rotor 1 für eine als Innenläufer ausgebildete Radialflussmaschine in einer ersten möglichen Ausführungsform, in einer perspektivischen Teildarstellung. Gut zu erkennen ist auch hier, dass zwischen Hülsenanordnung 4 und Rotorkörper 2 ein als Tellerfederpaket ausgebildetes Federelement 11 für den axialen Spielausgleich vorgesehen ist. Im Unterschied zu 1 ist bei der Ausführungsform in 2 die Hülsenanordnung 4 durch zwei Einzelhülsen gebildet. Dabei weist eine erste Hülse 5, die eine geringere axiale Erstreckung aufweist, umfänglich eine Mehrzahl von Verstemmungen 6 zur Befestigung der Hülse 5 und zur axialen Sicherung des Rotorkörpers 2 auf. Eine zweite Hülse 9 dient zur Überbrückung der axialen Länge zwischen Rotorkörper 2 und der als Standardhülse mit einheitlicher Länge ausgebildeten ersten Hülse 5 und ist axial zwischen dem Rotorkörper 2 und der ersten Hülse 5 auf der Rotorwelle 3 angeordnet.
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3 zeigt einen vergrößerten Teilbereich des in 2 dargestellten Rotors 1, im Bereich der Hülsenanordnung 4, in einem Axialschnitt. In dieser Darstellung ist gut erkennbar, dass die erste Hülse 5 auf beiden axialen Seiten von innen nach außen konisch erweitert ausgebildet ist. Auch ist dieser Darstellung gut entnehmbar, dass die erste Hülse 5 über ihren Umfang verteilt angeordnet eine Mehrzahl von Verstemmungen 6 aufweist, wobei das durch die auf der äußeren Mantelfläche der ersten Hülse 5 eingebrachten Verstemmungen 6 nach innen verdrängte Hülsenmaterial in eine auf der Rotorwelle 3 eingebrachte Ringnut 8 eingedrückt und die Hülse 5 damit auf der Rotorwelle 3 fixiert. Durch die zwischen der ersten Hülse 5 und dem Rotorkörper 2 auf der Rotorwelle 3 angeordnete zweite (Distanz-)Hülse 9 und das zwischen der zweiten Hülse 9 und dem Rotorkörper 2 angeordnete Federelement 11 ist der Rotorkörper axial unverschiebbar auf der Rotorwelle 3 angeordnet. Die erforderliche Drehfestigkeit zwischen Rotorkörper 2 und Rotorwelle 3 kann in herkömmlicher Weise durch entsprechende umfänglich wirkende Formschlussverbindungen realisiert werden.
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4 zeigt zwei vergrößerte Teilschnitte des in 2 dargestellten Rotors 1 in schematischer Darstellung.
In der oberen Darstellung ist der Rotor 1 im Bereich der ersten Hülsen 5 in einem Teil-axialschnitt gezeigt. Dabei ist gut zu erkennen, dass die erste Hülse 5 axial beidseitig zum Zwecke einer vereinfachten Montage an ihren Enden von innen nach außen konisch erweitert ausgebildet ist. Darüber hinaus ist gut erkennbar, wie das durch die Verstemmungen verdrängte Hülsenmaterial in die Ringnut 8 ausweicht und so eine kraft-formschlüssige Verbindung zwischen erster Hülse 5 und Rotorwelle 3 realisiert.
In der unteren Darstellung ist der Rotor 1 in einem Radialschnitt in einer Schnittebene senkrecht zur Drehachse des Rotors 1, geschnitten im Bereich der umfänglich angeordneten Verstemmungen 6, gezeigt. Dabei sind die Verstemmungen 6 im Querschnitt gesehen halbmond- bzw. halbkreisförmig konvex ausgebildet.
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5 zeigt die Rotorwelle 3 des Rotors 1 mit montierter erster Hülse 5 in einem weiteren Radialschnitt in einer Schnittebene senkrecht zur Drehachse des Rotors 1, geschnitten im Bereich der umfänglich angeordneten Verstemmungen 6 - nunmehr mit einer anderen besonders bevorzugten Ausführung der Verstemmungsform. Die Verstemmungen 6 sind dabei im Querschnitt gesehen, im Bodenbereich der Verstemmung 6, geradlinig tangential zur Mantelfläche der Rotorwelle 3 ausgebildet. In einer nicht dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind die Verstemmungen kreissegmentförmig ausgebildet und verlaufen im Wesentlichen parallel zur äußeren Mantelfläche der Rotorwelle 3.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotor
- 2
- Rotorkörper
- 3
- Rotorwelle
- 4
- Hülsenanordnung
- 5
- erste Hülse
- 6
- Verstemmung
- 8
- Ringnut
- 9
- zweite Hülse
- 10
- Anschlag
- 11
- Federeinrichtung
