DE102020122808A1 - electrical machine - Google Patents

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rotor
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Antonio Lebaniegos Real
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SEG Automotive Germany GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (2) mit einem Stator und einem Rotor, wobei der Rotor eine Rotorwelle (11) und einen darauf angebrachten Rotorkern (10) aufweist, wobei ein Abschnitt der Rotorwelle (11) in einem Lager mit einem Lagerinnenteil (12) und einem relativ dazu drehbar gelagerten Lageraußenteil gelagert ist, wobei zwischen dem Lagerinnenteil (12) und dem Rotorkern (10) ein Abstandsring (13) auf der Rotorwelle (11) angeordnet ist, wobei eine Kontaktfläche (26) zwischen dem Abstandsring (13) und der Rotorwelle (11) eine Strukturierung (18) aufweist.The invention relates to an electrical machine (2) with a stator and a rotor, the rotor having a rotor shaft (11) and a rotor core (10) mounted thereon, a section of the rotor shaft (11) being mounted in a bearing with an inner bearing part (12 ) and an outer bearing part that is rotatably mounted relative thereto, a spacer ring (13) being arranged on the rotor shaft (11) between the inner bearing part (12) and the rotor core (10), a contact surface (26) between the spacer ring (13) and the rotor shaft (11) has a structure (18).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor.The present invention relates to an electrical machine with a stator and a rotor.

Stand der TechnikState of the art

In Fahrzeugen bzw. Kraftfahrzeugen können elektrische Maschinen als sogenannte Startergeneratoren oder Boost-Rekuperations-Maschinen eingesetzt werden, um einerseits im Motorbetrieb der elektrischen Maschine einen Verbrennungsmotor einer Brennkraftmaschine zu starten und/oder antriebsunterstützend zu wirken und andererseits im Generatorbetrieb der elektrischen Maschine bei laufender Brennkraftmaschine Strom für das Bordnetz und zum Laden der Kraftfahrzeugbatterie zu erzeugen.In vehicles or motor vehicles, electrical machines can be used as so-called starter generators or boost-recuperation machines, on the one hand in motor operation of the electrical machine to start an internal combustion engine of an internal combustion engine and/or to have a drive-supporting effect and on the other hand in generator operation of the electrical machine when the internal combustion engine is running for the vehicle electrical system and for charging the vehicle battery.

Die elektrische Maschine kann eine Riemenscheibe aufweisen, die über einen Riementrieb mit der Brennkraftmaschine verbunden ist, und somit eine Drehmomentübertragung zwischen elektrischer Maschine und Brennkraftmaschine ermöglicht. Im Betrieb wirkt somit auf die Riemenscheibe ein hohes Drehmoment, das zwischen der Riemenscheibe und der Rotorwelle der elektrischen Maschine übertragen werden muss. Die auf die Rotorwelle aufgesetzte Riemenscheibe muss entsprechend fest und spielfrei mit dieser verbunden werden.The electric machine can have a belt pulley, which is connected to the internal combustion engine via a belt drive and thus enables torque to be transmitted between the electric machine and the internal combustion engine. During operation, therefore, a high torque acts on the belt pulley, which must be transmitted between the belt pulley and the rotor shaft of the electric machine. The belt pulley placed on the rotor shaft must be connected to it firmly and without play.

Die Höhe des übertragbaren Drehmoments hängt unter anderem von der Vorspannkraft ab, mit der die Riemenscheibe mit dem Rotor der elektrischen Maschine verbunden ist. Die Verbindung kann mithilfe eines Gewindes hergestellt werden, das an einem Ende der Rotorwelle angeordnet ist und das durch eine Ausnehmung in der Riemenscheibe hindurchragt. Über eine Mutter ist die Riemenscheibe an der Rotorwelle fixiert. Jedoch darf die Vorspannung üblicherweise ein definiertes Maß nicht überschreiten, um eine Beschädigung des Gewindes an der Rotorwelle und der Mutter oder anderer Teile zu vermeiden.The amount of torque that can be transmitted depends, among other things, on the preload force with which the belt pulley is connected to the rotor of the electrical machine. The connection can be made by means of a thread which is arranged at one end of the rotor shaft and which protrudes through a recess in the pulley. The pulley is fixed to the rotor shaft with a nut. However, the preload must not usually exceed a defined level in order to avoid damaging the thread on the rotor shaft and the nut or other parts.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Riemenscheibenbefestigung bereitzustellen, die ein ausreichendes Drehmoment übertragen kann, ohne dass die Vorspannkraft ein definiertes Maß überschreitet.The aim of the present invention is to provide a belt pulley attachment that can transmit sufficient torque without the pretensioning force exceeding a defined level.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Erfindungsgemäß wird eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, an electrical machine with the features of patent claim 1 is proposed. Advantageous configurations are the subject of the dependent claims and the following description.

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine weist einen Stator und einen Rotor auf. Der Rotor weist eine Rotorwelle und einen darauf angebrachten Rotorkern auf. Ein Abschnitt der Rotorwelle ist in einem Lager mit einem Lagerinnenteil und einem relativ dazu drehbar gelagerten Lageraußenteil gelagert. Das Lager ist beispielsweise in einem Lagerschild der Brennkraftmaschine gehalten.The electric machine according to the invention has a stator and a rotor. The rotor has a rotor shaft and a rotor core mounted thereon. A section of the rotor shaft is mounted in a bearing with an inner bearing part and an outer bearing part which is rotatably mounted relative thereto. The bearing is held, for example, in an end shield of the internal combustion engine.

Zwischen dem Lagerinnenteil und dem Rotorkern ist ferner ein Abstandsring auf der Rotorwelle angeordnet. Dieser dient dazu, das Lager von dem Rotorkern zu beabstanden. Sind beispielsweise Bauteile, z.B. Lüfter, an der dem Lagerschild zugewandten Seite des Rotorkerns vorgesehen, könnten diese sonst an dem Lager und/oder an dem Lagerschild anstoßen, wodurch das Lager, der Lagerschild oder die Bauteile selbst beschädigt werden könnten. Ferner weist eine Kontaktfläche zwischen dem Abstandsring und der Rotorwelle eine Strukturierung auf. Die Strukturierung der Kontaktfläche führt dazu, dass im Vergleich zu einer unstrukturierten Kontaktfläche eine Reibung zwischen dem Abstandsring und der Rotorwelle erhöht ist. Somit kann ein größeres Drehmoment von dem Abstandsring auf die Rotorwelle übertragen werden. Vorteilhafterweise weist die Strukturierung Strukturelemente auf, die sich von der Rotorwelle radial in Richtung des Abstandsrings und/oder von dem Abstandsring radial in Richtung der Rotorwelle erstrecken. Dadurch wird die Reibung zwischen der Rotorwelle und dem Abstandsring erhöht.Furthermore, a spacer ring is arranged on the rotor shaft between the bearing inner part and the rotor core. This serves to space the bearing from the rotor core. If, for example, components, e.g. fans, are provided on the side of the rotor core facing the end shield, they could otherwise hit the bearing and/or the end shield, which could damage the bearing, the end shield or the components themselves. Furthermore, a contact surface between the spacer ring and the rotor shaft has a structure. The structuring of the contact surface results in increased friction between the spacer ring and the rotor shaft compared to an unstructured contact surface. Thus, more torque can be transmitted from the spacer ring to the rotor shaft. The structuring advantageously has structural elements which extend radially from the rotor shaft in the direction of the spacer ring and/or from the spacer ring radially in the direction of the rotor shaft. This increases the friction between the rotor shaft and the spacer ring.

Vorteilhafterweise greifen die Strukturelemente des Abstandsrings und der Rotorwelle ineinander, beispielsweise wie Zahnräder. Dies ist dann der Fall, wenn sowohl Strukturelemente auf der Oberfläche der Rotorwelle als auch auf der der Rotorwelle zugewandten Oberfläche des Abstandsrings vorgesehen sind. Dies erhöht die Reibung zwischen der Rotorwelle und dem Abstandsring. Ferner führt das Ineinandergreifen dazu, dass eine Drehung des Abstandrings relativ zu der Rotorwelle blockiert wird und somit zudem die Drehung des Abstandsrings effektiver auf die Rotorwelle übertragen wird.Advantageously, the structural elements of the spacer ring and the rotor shaft interlock, for example like gears. This is the case when both structural elements are provided on the surface of the rotor shaft and on the surface of the spacer ring facing the rotor shaft. This increases the friction between the rotor shaft and the spacer ring. Furthermore, the meshing results in the spacer ring being blocked from rotating relative to the rotor shaft and thus also more effectively transmitting the spacer ring's rotation to the rotor shaft.

Die Strukturierung ist beispielsweise eine Riffelung, eine Rändelung oder eine Zahnradstruktur. Die Strukturelemente der Riffelung sowie der Zahnradstruktur sind beispielsweise längliche Erhebungen, die sich parallel zur Achse der Rotorwelle auf der Oberfläche der Rotorwelle erstrecken.The structuring is, for example, a corrugation, knurling or a gear structure. The structural elements of the corrugation and the gearwheel structure are, for example, elongated elevations that extend parallel to the axis of the rotor shaft on the surface of the rotor shaft.

Die Rändelung ist beispielsweise in Form eines auf der Oberfläche der Rotorwelle verlaufenden Musters ausgebildet. Die Elemente stellen beispielsweise punktuelle Erhebungen dar, die z.B. in Linien angeordnet sind und axial und entlang des Umfangs der Rotorwelle auf der Oberfläche der Rotorwelle verlaufen. Die Linien können parallel zur Achse der Rotorwelle verlaufen oder in Bezug auf die Achse der Rotorwelle um einen Winkel geneigt sein.The knurling is formed, for example, in the form of a pattern running on the surface of the rotor shaft. The elements represent, for example, punctiform elevations which are arranged, for example, in lines and run axially and along the circumference of the rotor shaft on the surface of the rotor shaft. The lines can be parallel to the Run axis of the rotor shaft or be inclined at an angle with respect to the axis of the rotor shaft.

Vorteilhafterweise ist der Abstandsring auf die Rotorwelle aufgepresst. Dies führt dazu, dass eine Drehmomentübertragung zwischen Abstandsring und Rotorwelle erhöht ist.The spacer ring is advantageously pressed onto the rotor shaft. This leads to an increase in torque transmission between the spacer ring and the rotor shaft.

Vorteilhafterweise ist auf der dem Rotorkern abgewandten Seite des Lagers ein Antriebsteil, wie z.B. eine Riemenscheibe, auf der Rotorwelle angeordnet. Das Antriebsteil dient zum Antreiben der Rotorwelle und somit dazu, den Rotorkern anzudrehen.Advantageously, a drive member, such as a pulley, is disposed on the rotor shaft on the side of the bearing remote from the rotor core. The driving part serves to drive the rotor shaft and thus to rotate the rotor core.

Vorteilhafterweise ist das Antriebsteil mittels eines auf die Rotorwelle aufgeschraubten Befestigungselementes, beispielsweise eine Mutter, befestigt. Das Befestigungselement weist insbesondere ein Innengewinde auf und wird beispielsweise auf der dem Rotorkern abgewandten Seite des Lagers an einem Ende der Rotorwelle, die ein entsprechendes Gegengewinde aufweist, auf die Rotorwelle aufgeschoben und dort verschraubt. Zwischen Rotorwelle und Befestigungselement entsteht somit eine erste Kontaktfläche.The drive part is advantageously fastened by means of a fastening element, for example a nut, which is screwed onto the rotor shaft. The fastening element has in particular an internal thread and is pushed onto the rotor shaft, for example on the side of the bearing facing away from the rotor core, at one end of the rotor shaft, which has a corresponding mating thread, and screwed there. A first contact surface is thus created between the rotor shaft and the fastening element.

Das Befestigungselement übt ferner eine Vorspannkraft auf das Antriebsteil aus, wodurch das Antriebsteil gegen das Lagerinnenteil gedrückt wird. Die Fläche zwischen Befestigungselement und Antriebsteil ist eine zweite Kontaktfläche und die Fläche zwischen Antriebsteil und Lagerinnenteil ist eine dritte Kontaktfläche. Das Lagerinnenteil wird ferner durch die Vorspannkraft des Befestigungselements gegen den Abstandsring gedrückt, wobei eine vierte Kontaktfläche zwischen dem Abstandsring und dem Lagerinnenteil gebildet ist. Der Abstandsring wird seinerseits gegen den Rotorkern gedrückt, wobei eine fünfte Kontaktfläche entsteht. Je fester das Befestigungselement auf die Rotorwelle aufgeschraubt wird, desto größer ist auch die von dem Befestigungselement ausgehende Vorspannkraft, die auf die einzelnen Komponenten über die jeweiligen Kontaktflächen wirkt. Auch zwischen der Rotorwelle und dem Rotorkern kann eine Strukturierung vorgesehen sein.The fastener also exerts a biasing force on the drive member, thereby urging the drive member against the bearing inner member. The surface between the fastening element and the drive part is a second contact surface and the surface between the drive part and the inner bearing part is a third contact surface. The bearing inner part is also pressed against the spacer ring by the prestressing force of the fastening element, with a fourth contact surface being formed between the spacer ring and the bearing inner part. The spacer ring is in turn pressed against the rotor core, creating a fifth contact surface. The tighter the fastening element is screwed onto the rotor shaft, the greater the pretensioning force emanating from the fastening element, which acts on the individual components via the respective contact surfaces. Structuring can also be provided between the rotor shaft and the rotor core.

Wird in dieser Ausführungsform beispielsweise das Antriebsteil in Rotation versetzt wird ein erster Anteil des Drehmoments des Antriebsteils über die zweite Kontaktfläche auf das Befestigungselement und über die erste Kontaktfläche von dem Befestigungselement auf die Rotorwelle übertragen. Dies führt dazu, dass die Rotorwelle durch das Antriebsteil angetrieben wird.If, for example, the drive part is rotated in this embodiment, a first portion of the torque of the drive part is transmitted via the second contact surface to the fastening element and via the first contact surface from the fastening element to the rotor shaft. This results in the rotor shaft being driven by the drive part.

Ferner wird ein zweiter Anteil des Drehmoments des Antriebsteils von dem Antriebsteil über die dritte Kontaktfläche auf das Lagerinnenteil und über die vierte Kontaktfläche auf den Abstandsring übertragen. Weiter wird das Drehmoment über die fünfte Kontaktfläche auf den Rotorkern übertragen. Insgesamt wird somit ein Anteil des Drehmoments des Antriebsteils auf die Rotorwelle und ein Anteil des Drehmoments des Antriebsteils auf den Rotorkern übertragen und umgekehrt.Furthermore, a second portion of the torque of the drive part is transmitted from the drive part via the third contact surface to the inner bearing part and via the fourth contact surface to the spacer ring. Further, the torque is transmitted to the rotor core via the fifth contact surface. Overall, a proportion of the torque of the drive part is thus transmitted to the rotor shaft and a proportion of the torque of the drive part is transmitted to the rotor core and vice versa.

Vorteilhafterweise ist somit ein Drehmoment nun auch von dem Antriebsteil über das Lagerinnenteil auf den Abstandsring und von dem Abstandsring über die Strukturierung auf die Rotorwelle übertragbar und umgekehrt. Da die Strukturierung durch die Elemente die Reibung zwischen dem Abstandsring und der Rotorwelle erhöht bzw. vergrößert, kann ferner ein Drehmoment von dem Abstandsring auf die Rotorwelle über eine sechste Kontaktfläche übertragen werden, wobei die sechste Kontaktfläche der Strukturierung entspricht. Dies führt dazu, dass der Abstandsring nicht nur ein Drehmoment auf den Rotorkern, sondern zusätzlich auf die Rotorwelle überträgt, wodurch das vom Abstandsring übertragbare Drehmoment erhöht wird. Dies führt dazu, dass im Vergleich zum Stand der Technik das zu übertragende Drehmoment bei gleichbleibender Vorspannkraft erhöht werden kann.A torque can thus advantageously also be transmitted from the drive part via the inner bearing part to the spacer ring and from the spacer ring via the structuring to the rotor shaft and vice versa. Furthermore, since the structuring by the elements increases the friction between the spacer ring and the rotor shaft, a torque can be transmitted from the spacer ring to the rotor shaft via a sixth contact surface, the sixth contact surface corresponding to the structuring. As a result, the spacer ring transmits torque not only to the rotor core, but also to the rotor shaft, as a result of which the torque that can be transmitted by the spacer ring is increased. As a result, compared to the prior art, the torque to be transmitted can be increased while the preload force remains the same.

Vorteilhafterweise ist das Antriebsteil eine Riemenscheibe. Die Riemenscheibe ist somit mit dem Rotor der elektrischen Maschine verbunden, welche je nach Betriebsart zum Antreiben eines Riemens und darüber eines Aggregates wie z.B. einer Brennkraftmaschine oder als Generator fungieren kann. Fungiert die elektrische Maschine als Antrieb, wird über die Riemenscheibe ein Drehmoment auf den Riemen übertragen. Fungiert die elektrische Maschine als Generator, wird ein Drehmoment von dem Riemen über die Riemenscheibe auf den Rotor der elektrischen Maschine übertragen.Advantageously, the drive part is a pulley. The belt pulley is thus connected to the rotor of the electric machine, which, depending on the operating mode, can be used to drive a belt and above it a unit such as an internal combustion engine or as a generator. If the electric machine acts as a drive, torque is transmitted to the belt via the belt pulley. When the electric machine acts as a generator, torque is transmitted from the belt via the pulley to the rotor of the electric machine.

Vorteilhafterweise ist ein weiterer Abschnitt der Rotorwelle in einem weiteren Lager gelagert. Dies führt dazu, dass die Rotorwelle sicher gelagert ist und sich somit die Rotorwelle nicht in eine Richtung senkrecht zur Rotorwelle bewegen kann. Dies ermöglicht eine Rotation der Rotorwelle und des an der Rotorwelle befestigten Rotorkerns, ohne dass der Rotorkern den Stator des Rotors berührt.A further section of the rotor shaft is advantageously mounted in a further bearing. This results in the rotor shaft being securely mounted and thus the rotor shaft cannot move in a direction perpendicular to the rotor shaft. This allows the rotor shaft and the rotor core fixed to the rotor shaft to rotate without the rotor core touching the stator of the rotor.

Vorteilhafterweise ist die Rotorwelle zwischen dem Lager und dem weiteren Lager eingespannt. Dies führt ferner dazu, dass sich die Rotorwelle und der an der Rotorwelle befestigte Rotorkern nicht relativ zum Stator des Rotors verschieben können. Somit wird die Funktionalität der elektrischen Maschine gewährleistet.The rotor shaft is advantageously clamped between the bearing and the further bearing. This also means that the rotor shaft and the rotor core attached to the rotor shaft cannot move relative to the stator of the rotor. This ensures the functionality of the electrical machine.

Vorteilhafterweise ist der Rotorkern ein magnetisch erregbarer Rotorkern. Er kann insbesondere eine Anzahl von Blechlamellen aufweisen und permanenterregt oder fremderregt sein. Ein fremderregter Rotorkern kann beispielsweise als Klauenpolrotor mit zwei Klauenpolelementen und einer Rotorwicklung ausgebildet sein.The rotor core is advantageously a magnetically excitable rotor core. In particular, it can have a number of laminations and be manen excited or externally excited. A separately excited rotor core can be designed, for example, as a claw-pole rotor with two claw-pole elements and a rotor winding.

Vorteilhafterweise weist der Rotorkern wenigstens einen Lüfter auf. Dieser dient dazu, die Bauteile des Rotors zu kühlen, so dass beispielsweise verhindert wird, dass sich Bauteile überhitzen oder zerstört werden.The rotor core advantageously has at least one fan. This serves to cool the components of the rotor so that, for example, components are prevented from overheating or being destroyed.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the attached drawing.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using exemplary embodiments and is described below with reference to the drawing.

Figurenlistecharacter list

  • 1 zeigt ausschnittsweise eine Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen elektrischen Maschine in einer Längsschnittansicht. 1 shows a detail of an embodiment of an electrical machine not according to the invention in a longitudinal sectional view.
  • 2 zeigt ausschnittsweise eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine in einer Längsschnittansicht. 2 shows a detail of a preferred embodiment of an electrical machine according to the invention in a longitudinal sectional view.
  • 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Strukturierung zwischen Rotorwelle und Abstandsring einer Maschine gemäß 2 in einer Querschnittansicht. 3 shows a preferred embodiment of a structure between the rotor shaft and the spacer ring of a machine according to FIG 2 in a cross-sectional view.

Ausführungsform(en) der Erfindungembodiment(s) of the invention

In 1 ist eine Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ausschnittsweise in einer Längsschnittansicht gezeigt und insgesamt mit 1 bezeichnet. Die elektrische Maschine 1 ist beispielsweise ein Startergenerator in Form eines Klauenpolgenerators einer Brennkraftmaschine und weist einen magnetisch erregbaren Rotorkern 10 und einen Stator (nicht gezeigt) auf. Der Rotorkern 10 ist auf einer Rotorwelle 11 drehfest angeordnet.In 1 1 shows an embodiment of an electrical machine not according to the invention in a longitudinal sectional view and denoted overall by 1 . The electrical machine 1 is, for example, a starter generator in the form of a claw pole generator of an internal combustion engine and has a magnetically excitable rotor core 10 and a stator (not shown). The rotor core 10 is arranged on a rotor shaft 11 in a rotationally fixed manner.

Der Rotorkern 10 weist hier zwei gegensätzlich gepolte Klauenpole 101,102 auf, wobei jeder Klauenpol 101,102 aus Blechlamellen besteht. Entlang des Umfangs weist der Rotorkern 10 eine Vielzahl von sich in Achsrichtung erstreckenden Polfingern 103 auf, die mit gleichmäßiger Winkelteilung in Umfangsrichtung angeordnet sind.The rotor core 10 has two oppositely polarized claw poles 101,102, each claw pole 101,102 consisting of laminations. Along the circumference, the rotor core 10 has a multiplicity of pole fingers 103 which extend in the axial direction and are arranged with a uniform angular pitch in the circumferential direction.

Die Klauenpole 101,102 sind derart auf der Rotorwelle 11 angeordnet, dass sie sich einander gegenüberstehen und ihre klauenartig ausgebildeten Polfinger 103 wechselseitig als Süd- und Nordpole ineinandergreifen. Die Klauenpole 101,102 überdecken eine ringförmige Erregerwicklung 104. Ferner erregt die Erregerwicklung 104 bei Bestromung mit Gleichstrom ein in Bezug auf den Rotor stillstehendes axiales Magnetfeld, das durch die Klauenpole 101,102 in eine radiale Richtung umgelenkt wird.The claw poles 101, 102 are arranged on the rotor shaft 11 in such a way that they face each other and their claw-like pole fingers 103 interlock alternately as south and north poles. The claw poles 101,102 cover an annular excitation winding 104. Furthermore, when energized with direct current, the excitation winding 104 excites an axial magnetic field which is stationary with respect to the rotor and which is deflected in a radial direction by the claw poles 101,102.

Die Rotorwelle 11 ist in einem Lager drehbar gelagert, wobei das Lager ein Lagerinnenteil 12 und ein relativ dazu drehbar gelagertes Lageraußenteil (nicht gezeigt) aufweist. Das Lager kann beispielsweise ein Kugellager sein, welches in einem Lagerschild (nicht gezeigt) der elektrischen Maschine gehalten ist.The rotor shaft 11 is rotatably mounted in a bearing, the bearing having an inner bearing part 12 and an outer bearing part (not shown) which is mounted rotatably relative thereto. The bearing can be a ball bearing, for example, which is held in a bearing plate (not shown) of the electrical machine.

Es ist ein Lüfter 17 gezeigt, der dazu dient, Bauteile der elektrischen Maschine zu kühlen, so dass beispielsweise verhindert wird, dass sich diese überhitzen oder zerstört werden.A fan 17 is shown, which is used to cool components of the electrical machine so that, for example, they are prevented from overheating or being destroyed.

Zwischen dem Lagerinnenteil 12 und dem Rotorkern 10 ist ein Abstandsring 13 angeordnet, der dazu dient, den Rotorkern 10 und das Lagerinnenteil 12 bzw. das Lager auf Abstand zu halten, so dass gewährleistet wird, dass z.B. der Lüfter 17 des Rotorkerns 10 nicht an dem Lagerschild anstößt.A spacer ring 13 is arranged between the inner bearing part 12 and the rotor core 10, which serves to keep the rotor core 10 and the inner bearing part 12 or the bearing at a distance, so that it is ensured that, for example, the fan 17 of the rotor core 10 is not on the Bearing shield hits.

Auf der dem Rotorkern 10 abgewandten Seite des Lagerinnenteils 12 ist ferner ein Antriebsteil in Form einer Riemenscheibe 14 angeordnet. Die Riemenscheibe 14 kann beispielsweise von einem Keilriemen eines Riementriebs der Brennkraftmaschine umgriffen sein. Die elektrische Maschine 1 kann somit je nach Betriebszustand zum Antreiben der Brennkraftmaschine verwendet werden oder als Generator fungieren.Furthermore, a drive part in the form of a belt pulley 14 is arranged on the side of the inner bearing part 12 facing away from the rotor core 10 . The belt pulley 14 can be encompassed, for example, by a V-belt of a belt drive of the internal combustion engine. Depending on the operating state, the electric machine 1 can thus be used to drive the internal combustion engine or act as a generator.

Die Riemenscheibe 14 ist durch eine Mutter 15 als Befestigungselement an der Rotorwelle 11 befestigt, wobei die Mutter 15 dazu ein Innengewinde aufweist. Die Mutter 15 wird auf der dem Rotorkern 10 abgewandten Seite der Riemenscheibe 14 an einem Ende der Rotorwelle 11 auf ein dort befindliches Gewinde 16 geschraubt. Zwischen Rotorwelle 11 und Mutter 15 entsteht somit eine erste Kontaktfläche 21.The pulley 14 is fastened to the rotor shaft 11 by a nut 15 as a fastening element, the nut 15 having an internal thread for this purpose. The nut 15 is screwed onto a thread 16 located at one end of the rotor shaft 11 on the side of the pulley 14 facing away from the rotor core 10 . A first contact surface 21 is thus created between the rotor shaft 11 and the nut 15.

Die Mutter 15 übt ferner eine Vorspannkraft auf die Riemenscheibe 14 aus, wobei die Riemenscheibe 14 gegen das Lagerinnenteil 12 gedrückt wird. Die Fläche zwischen Mutter 15 und Riemenscheibe 14 ist eine zweite Kontaktfläche 22 und die Fläche zwischen Riemenscheibe 14 und Lagerinnenteil 12 ist eine dritte Kontaktfläche 23. Das Lagerinnenteil 12 wird ferner durch die Vorspannkraft der Mutter 15 gegen den Abstandsring 13 gedrückt, wobei eine vierte Kontaktfläche 24 zwischen dem Abstandsring 13 und dem Lagerinnenteil 12 gebildet ist. Der Abstandsring 13 wird seinerseits gegen den Rotorkern 10 gedrückt, wobei eine fünfte Kontaktfläche 25 entsteht.The nut 15 also exerts a preload force on the pulley 14 , urging the pulley 14 against the bearing inner 12 . The surface between the nut 15 and the pulley 14 is a second contact surface 22 and the surface between the pulley 14 and the inner bearing part 12 is a third contact surface 23. The inner bearing part 12 is also pressed against the spacer ring 13 by the preload force of the nut 15, with a fourth contact surface 24 between the spacer ring 13 and the bearing inner part 12 is formed. The spacer ring 13 is in turn against the Pressed rotor core 10, wherein a fifth contact surface 25 is formed.

Je fester die Mutter 15 auf die Rotorwelle 11 aufgeschraubt wird, desto größer ist auch die von der Mutter 15 ausgehende Vorspannkraft, die auf die einzelnen Komponenten über die jeweiligen Kontaktflächen wirkt.The tighter the nut 15 is screwed onto the rotor shaft 11, the greater the pretensioning force emanating from the nut 15, which acts on the individual components via the respective contact surfaces.

Wird in dieser Ausführungsform beispielsweise die Riemenscheibe 14 in Rotation versetzt, wird ein erster Anteil eines Drehmoments der Riemenscheibe 14 über die zweite Kontaktfläche 22 auf die Mutter 15 und über die erste Kontaktfläche 21 von der Mutter 15 auf die Rotorwelle 11 übertragen (siehe Pfeil 30). Dies führt dazu, dass die Rotorwelle 11 durch die Riemenscheibe 14 angetrieben wird.If, for example, the pulley 14 is set in rotation in this embodiment, a first portion of a torque of the pulley 14 is transmitted via the second contact surface 22 to the nut 15 and via the first contact surface 21 from the nut 15 to the rotor shaft 11 (see arrow 30) . This results in the rotor shaft 11 being driven by the pulley 14 .

Ferner wird ein zweiter Anteil des Drehmoments (siehe Pfeil 31) der Riemenscheibe 14 von der Riemenscheibe 14 über die dritte Kontaktfläche 23 auf das Lagerinnenteil 12, von dort über die vierte Kontaktfläche 24 auf den Abstandsring 13 und von dort über die fünfte Kontaktfläche 25 auf den Rotorkern 10 übertragen. Insgesamt wird somit das Drehmoment von der Riemenscheibe 14 auf zwei Pfaden in den Rotorkern 10 übertragen und dieser in Rotation versetzt.Furthermore, a second portion of the torque (see arrow 31) of the pulley 14 is transmitted from the pulley 14 via the third contact surface 23 to the inner bearing part 12, from there via the fourth contact surface 24 to the spacer ring 13 and from there via the fifth contact surface 25 to the Rotor core 10 transferred. Overall, the torque is thus transmitted from the pulley 14 to two paths in the rotor core 10 and this is set in rotation.

Die Rotorwelle 11 weist ferner eine Strukturierung 40 zwischen Rotorwelle 11 und Rotorkern 10 auf, so dass ein Anteil des Drehmoments von der Rotorwelle 11 auf den Rotorkern 10 übertragen wird (siehe Pfeil 41).The rotor shaft 11 also has a structure 40 between the rotor shaft 11 and the rotor core 10, so that a portion of the torque is transmitted from the rotor shaft 11 to the rotor core 10 (see arrow 41).

Ein weiterer Abschnitt der Rotorwelle 11 ist in einem weiteren Lager (nicht gezeigt) drehbar gelagert. Die Rotorwelle 11 ist insbesondere zwischen dem Lager und dem weiteren Lager eingespannt, so dass eine axiale Verschiebung der Rotorwelle 11 verhindert wird.Another section of the rotor shaft 11 is rotatably mounted in another bearing (not shown). The rotor shaft 11 is clamped in particular between the bearing and the further bearing, so that an axial displacement of the rotor shaft 11 is prevented.

In 2 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ausschnittsweise in einer Längsschnittansicht gezeigt und insgesamt mit 2 gekennzeichnet. Die elektrische Maschine 2 unterscheidet sich von der elektrischen Maschine 1 aus 1 dadurch, dass eine sechste Kontaktfläche 26 zwischen dem Abstandsring 13 und der Rotorwelle 11 durch eine Strukturierung 18 gebildet ist. Eine Ausführungsform dieser Strukturierung 18 ist in 3 in einer Querschnittansicht gezeigt.In 2 1 is an embodiment of an electrical machine according to the invention shown in a longitudinal sectional view and identified overall by 2 . The electric machine 2 differs from the electric machine 1 1 characterized in that a sixth contact surface 26 between the spacer ring 13 and the rotor shaft 11 is formed by a structuring 18. An embodiment of this structuring 18 is in 3 shown in a cross-sectional view.

Die Strukturierung 18 weist Strukturelemente 42 auf, die auf der Oberfläche der Rotorwelle 11 entlang des Umfangs der Rotorwelle 11 angeordnet sind und sich von der Rotorwelle 11 radial in Richtung des Abstandsrings 13 erstrecken. Diese Strukturelemente 42 führen dazu, dass die Oberfläche der Rotorwelle 11 bzw. die sechste Kontaktfläche 26 uneben ist, wobei die Strukturelemente 42 die der Rotorwelle 11 zugewandte Oberfläche des Abstandsrings 13 kontaktieren und so die Reibung zwischen dem Abstandsring 13 und der Rotorwelle 11 erhöhen.The structuring 18 has structural elements 42 which are arranged on the surface of the rotor shaft 11 along the circumference of the rotor shaft 11 and extend radially from the rotor shaft 11 in the direction of the spacer ring 13 . These structural elements 42 cause the surface of the rotor shaft 11 or the sixth contact surface 26 to be uneven, with the structural elements 42 contacting the surface of the spacer ring 13 facing the rotor shaft 11 and thus increasing the friction between the spacer ring 13 and the rotor shaft 11.

Auf Grund der Reibung zwischen Abstandsring 13 und Rotorwelle 11 wird bei Übertragung eines Drehmoments (siehe Pfeil 31) im Vergleich zum Stand der Technik in dieser Ausführungsform zumindest ein dritter Anteil des auf den Abstandsring 13 übertragenen Drehmoments von dort auf die Rotorwelle 11 übertragen (siehe Pfeil 32). Das Drehmoment wird anschließend ebenfalls über die Strukturierung 40 zwischen Rotorwelle 11 und Rotorkern 10 auf den Rotorkern 10 übertragen (siehe Pfeil 41). Insgesamt wird somit das zwischen Riemenscheibe 14 und Rotorkern 10 übertragbare Drehmoment erhöht.Due to the friction between the spacer ring 13 and the rotor shaft 11, when a torque is transmitted (see arrow 31), in this embodiment at least a third portion of the torque transmitted to the spacer ring 13 is transmitted from there to the rotor shaft 11 (see arrow 32). The torque is then also transmitted to the rotor core 10 via the structure 40 between the rotor shaft 11 and the rotor core 10 (see arrow 41). Overall, the torque that can be transmitted between belt pulley 14 and rotor core 10 is thus increased.

Die Strukturierung 18 ist hier eine Zahnradstruktur bzw. Riffelung. Die einzelnen Strukturelemente 42, hier Zähne, der Zahnradstruktur verlaufen dabei als längliche Erhebungen, die sich parallel zu einer Rotationsachse 19 der Rotorwelle 11 erstrecken.The structuring 18 is a gearwheel structure or corrugation here. The individual structural elements 42, in this case teeth, of the gearwheel structure run as elongated elevations which extend parallel to a rotational axis 19 of the rotor shaft 11.

Diese Strukturelemente 42 können jedoch auch auf der der Rotorwelle 11 zugewandten Oberfläche des Abstandsrings 13 vorgesehen sein. In beiden Fällen wird die Reibung zwischen Abstandsring 13 und Rotorwelle 11 erhöht. Alternativ können die Strukturelemente 42 sowohl auf der Oberfläche der Rotorwelle 11 als auch auf der der Rotorwelle 11 zugewandten Oberfläche des Abstandsrings 13 vorgesehen sein. Dies führt zu einem Ineinandergreifen der Strukturelemente 42 und erhöht weiter die Reibung zwischen dem Abstandsring 13 und der Rotorwelle 11.However, these structural elements 42 can also be provided on the surface of the spacer ring 13 facing the rotor shaft 11 . In both cases, the friction between spacer ring 13 and rotor shaft 11 is increased. Alternatively, the structural elements 42 can be provided both on the surface of the rotor shaft 11 and on the surface of the spacer ring 13 facing the rotor shaft 11 . This leads to an interlocking of the structural elements 42 and further increases the friction between the spacer ring 13 and the rotor shaft 11.

Claims (10)

Elektrische Maschine (2) mit einem Stator und einem Rotor, wobei der Rotor eine Rotorwelle (11) und einen darauf angebrachten Rotorkern (10) aufweist, wobei ein Abschnitt der Rotorwelle (11) in einem Lager mit einem Lagerinnenteil (12) und einem relativ dazu drehbar gelagerten Lageraußenteil gelagert ist, wobei zwischen dem Lagerinnenteil (12) und dem Rotorkern (10) ein Abstandsring (13) auf der Rotorwelle (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktfläche (26) zwischen dem Abstandsring (13) und der Rotorwelle (11) eine Strukturierung (18) aufweist.Electrical machine (2) with a stator and a rotor, wherein the rotor has a rotor shaft (11) and a rotor core (10) mounted thereon, wherein a section of the rotor shaft (11) in a bearing with a bearing inner part (12) and a relatively rotatably mounted thereto, a spacer ring (13) being arranged on the rotor shaft (11) between the bearing inner part (12) and the rotor core (10), characterized in that a contact surface (26) between the spacer ring (13) and the rotor shaft (11) has a structure (18). Elektrische Maschine (2) nach Anspruch 1, wobei die Strukturierung (18) Strukturelemente (42) aufweist, die sich von der Rotorwelle (11) radial in Richtung des Abstandsrings (13) und/oder von dem Abstandsring (13) radial in Richtung der Rotorwelle (11) erstrecken.Electrical machine (2) after claim 1 , wherein the structuring (18) has structural elements (42) which extend from the rotor shaft (11) radially in the direction of the spacer ring (13) and/or from the spacer ring (13) radially in the direction of the rotor shaft (11). Elektrische Maschine (2) nach Anspruch 1, wobei die Strukturierung (18) Strukturelemente (42) aufweist, die sich von der Rotorwelle (11) radial in Richtung des Abstandsrings (13) und von dem Abstandsring (13) radial in Richtung der Rotorwelle (11) erstrecken, und wobei die Strukturelemente (42) des Abstandsrings (13) und der Rotorwelle (11) ineinandergreifen.Electrical machine (2) after claim 1 , wherein the structuring (18) has structural elements (42) which extend radially from the rotor shaft (11) in the direction of the spacer ring (13) and from the spacer ring (13) radially in the direction of the rotor shaft (11), and wherein the structural elements (42) of the spacer ring (13) and the rotor shaft (11) mesh. Elektrische Maschine (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Abstandring (13) auf die Rotorwelle (11) aufgepresst ist.Electrical machine (2) according to one of the preceding claims, wherein the spacer ring (13) is pressed onto the rotor shaft (11). Elektrische Maschine (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei auf der dem Rotorkern (10) abgewandten Seite des Lagers ein Antriebsteil (14) auf der Rotorwelle (11) angeordnet ist.Electrical machine (2) according to one of the preceding claims, wherein a drive part (14) is arranged on the rotor shaft (11) on the side of the bearing facing away from the rotor core (10). Elektrische Maschine (2) nach Anspruch 5, wobei das Antriebsteil (14) mittels eines auf die Rotorwelle (11) aufgeschraubten Befestigungselementes (15) befestigt ist.Electrical machine (2) after claim 5 , wherein the drive part (14) is fastened by means of a fastening element (15) screwed onto the rotor shaft (11). Elektrische Maschine (2) nach Anspruch 5 oder 6, wobei ein Drehmoment von dem Antriebsteil (14) über das Lagerinnenteil (12) auf den Abstandsring (13) und von dem Abstandsring (13) über die Strukturierung (18) auf die Rotorwelle (11) übertragbar ist.Electrical machine (2) after claim 5 or 6 , wherein a torque can be transmitted from the drive part (14) via the inner bearing part (12) to the spacer ring (13) and from the spacer ring (13) via the structure (18) to the rotor shaft (11). Elektrische Maschine (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Antriebsteil (14) eine Riemenscheibe ist.Electrical machine (2) according to one of Claims 5 until 7 , wherein the drive part (14) is a pulley. Elektrische Maschine (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein weiterer Abschnitt der Rotorwelle (11) in einem weiteren Lager gelagert ist.Electrical machine (2) according to one of the preceding claims, wherein a further section of the rotor shaft (11) is mounted in a further bearing. Elektrische Maschine (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Rotorkern (10) wenigstens einen Lüfter (17) aufweist.Electrical machine (2) according to one of the preceding claims, wherein the rotor core (10) has at least one fan (17).
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