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Die Erfindung betrifft einen Scheibenläufermotor, insbesondere einen Scheibenläufermotor für ein Kraftfahrzeug, welcher Scheibenläufermotor einen Rotor und ein den Rotor zumindest abschnittsweise umgebendes Rotorgehäuse aufweist.
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Scheibenläufermotoren, beispielsweise zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Diese weisen ein Rotorgehäuse auf, das einen darin bewegbar angeordneten Rotor zumindest abschnittsweise umgibt. Ferner ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass in Abhängigkeit der Leistungsanforderungen, die an einen Scheibenläufermotor gestellt werden, eine definierte Anzahl von Leiterelementen oder Magnetelementen an dem Rotor angebracht werden muss, um entsprechend der Bestromung bzw. des von den Magnetelementen erzeugten Magnetfelds ein entsprechendes Drehmoment mit dem Scheibenläufermotor erzeugen zu können. Hierbei ist es grundsätzlich beliebig, ob die Magnetelemente an dem Rotorgehäuse oder an dem Rotor und entsprechend dazu korrespondierend die Leiterelemente an dem Rotor oder an dem Rotorgehäuse angeordnet sind.
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Dementsprechend müssen Bereiche, in denen die Leiterelemente oder Magnetelemente an dem Rotor angeordnet sind, entsprechend groß gewählt werden, um eine ausreichende Fläche für die Anordnung der Magnetelemente bzw. Leiterelemente bereitstellen zu können. Im Speziellen bei vergleichsweise hohen Leistungsanforderungen führt dies dazu, dass der Rotor vergleichsweise groß ausgebildet werden muss, sodass dessen Masse und damit die Trägheit des Rotors ansteigt, welche sich nachteilig auf den Betrieb des Scheibenläufermotors auswirken kann. Die Masse des Rotors kann jedoch nicht beliebig reduziert werden, da der Rotor eine ausreichende Steifigkeit aufweisen muss, um die Drehbewegung um seine Drehachse ausführen zu können und den beim Betrieb des Scheibenläufermotors auftretenden Kräften bzw. Drehmomenten standhalten bzw. diese auf die mit dem Rotor gekoppelte Rotorwelle und letztlich auf eine Abtriebswelle übertragen zu können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen demgegenüber verbesserten Scheibenläufermotor anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch einen Scheibenläufermotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Wie bereits beschrieben, betrifft die Erfindung einen Scheibenläufermotor, der einen Rotor aufweist, der in einem Rotorgehäuse drehbar angeordnet ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass der Rotor ein scheibenartiges Oberteil und ein scheibenartiges Unterteil aufweist, die mittels wenigstens einer wenigstens ein Verbindungselement umfassenden Verbindungseinrichtung miteinander verbunden sind, wobei zwischen dem Oberteil und dem Unterteil wenigstens ein Hohlraum ausgebildet ist.
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Mit anderen Worten schlägt die Erfindung vor, den Rotor zumindest abschnittsweise hohl auszubilden bzw. den Rotor mehrteilig auszubilden, nämlich aufweisend wenigstens ein Oberteil und wenigstens ein Unterteil, die zusammen den zwischen ihnen angeordneten Hohlraum begrenzen. Das Oberteil und das Unterteil sind über wenigstens ein Verbindungselement einer Verbindungseinrichtung miteinander verbunden, wobei das Verbindungselement ebenfalls den Hohlraum begrenzen kann. Somit wird die Gesamtmasse des Rotors verringert, da durch das Vorsehen des wenigstens einen Hohlraums bzw. das Ausbilden des wenigstens einen Hohlraums Masse eingespart werden kann. Der Rotor kann somit verglichen mit einem vollständig ausgefüllten Rotor leichter ausgebildet werden.
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Das scheibenartige Oberteil und das scheibenartige Unterteil sind dabei über die Verbindungseinrichtung derart miteinander verbunden, dass der Rotor insgesamt steif genug für den Betrieb des Scheibenläufermotors ist. Die Begriffe Oberteil und Unterteil können auch durch „erstes Teil“ und „zweites Teil“ ersetzt werden. Grundsätzlich sind die scheibenartigen Oberteile und Unterteile beliebig austauschbar, sodass auch das Unterteil als Oberteil und das Oberteil als Unterteil bezeichnet werden kann.
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Oberteil und Unterteil sind grundsätzlich scheibenartig ausgebildet, und weisen daher im Wesentlichen eine Scheibenform auf. Die Scheibenform muss nicht notwendigerweise plan ausgeführt sein. Es ist ebenso möglich, dass Oberteil und Unterteil eine gewisse Wölbung aufweisen bzw. von einer komplett planen Ausgestaltung abweichen. Der Rotor kann somit beispielsweise in zwei Teile, insbesondere Hälften, geteilt sein, wobei eine Hälfte das Oberteil und die andere Hälfte das Unterteil aufweist. Die beiden Teile bzw. Hälften können insbesondere genau in der Mittelebene des Rotors getrennt sein, sodass eine hälftige Teilung in Oberteil und Unterteil möglich ist. Wie beschrieben sind das Oberteil und Unterteil über die Verbindungseinrichtung miteinander verbunden. Der Rotor kann dabei insbesondere zweiteilig gefertigt sein bzw. zweiteilig montiert sein, d.h., dass insbesondere Oberteil und Unterteil separate Bauteile darstellen, die über das wenigstens eine Verbindungselement der Verbindungseinrichtung miteinander verbunden werden. Dies bedeutet, dass separate Oberteile, Unterteile und Verbindungselemente hergestellt bzw. bereitgestellt werden, die in einem Herstellungsverfahren miteinander bzw. aneinander montiert werden.
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Die beschriebene Ausgestaltung des Scheibenläufermotors ist insbesondere für Scheibenläufermotoren mit vergleichsweise großem Durchmesser geeignet. Ein solcher Rotor weist üblicherweise eine im Vergleich mit dem Durchmesser geringe axiale Dicke auf, insbesondere weniger als 1 cm. Der Durchmesser des Rotors kann dazu im Verhältnis sehr groß gewählt werden, insbesondere >50 cm, beispielsweise >1 m. Entsprechend kann ein Aspektverhältnis definiert werden, das optional in einem Bereich von 1 zu 100 oder größer bis 1 zu 20 liegen kann, wonach ein Rotor mit 1 cm axialer Abmessung einen Durchmesser von 1 m oder mehr aufweisen kann. Die gewählten Zahlenbeispiele sind lediglich beispielhaft zu verstehen und können auf die konkrete Ausgestaltung angepasst werden, wonach auch Abmessungen in der axialen Dicke des Rotors von weniger als 1 cm und Durchmesser des Rotors von mehr als 1 m möglich sind.
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Die beschriebene Verbindungseinrichtung kann wenigstens ein Verbindungselement aufweisen, das sich zumindest abschnittsweise in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung zwischen dem Oberteil und dem Unterteil erstreckt. Durch die Auswahl der Anzahl und der Geometrien bzw. der Erstreckungsrichtungen der Verbindungselemente bzw. des wenigstens einen Verbindungselements, kann erreicht werden, dass Oberteil und Unterteil derart steif miteinander verbunden sind, dass die von dem Rotor zu übertragenden Kräfte und Drehmomente abgestützt werden können. Hierbei sind beliebige Kombinationen von Verbindungselementen möglich, die sich in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung erstrecken, um dem Rotor die nötige Steifigkeit zu verleihen. Ferner kann an dem Rotor ein Gehäuselagerflansch vorgesehen sein, der direkt an das scheibenartige Oberteil und/oder Unterteil angebracht ist. Der Gehäuselagerflansch kann dabei das oder die Lager tragen, an denen der Rotor drehbar an dem Rotorgehäuse bzw. an der Rotorwelle gelagert ist.
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Die beschriebene Verbindungseinrichtung kann ferner ein Verbindungselement aufweisen, das wenigstens zwei in radialer Richtung, insbesondere in Umfangsrichtung äquidistant beanstandete, und/oder in Umfangsrichtung, insbesondere in Form konzentrische Kreise, verlaufende Verbindungselemente umfasst. Wie beschrieben, ist grundsätzlich die Anzahl bzw. die Anordnung der Verbindungselemente der Verbindungseinrichtung beliebig wählbar bzw. auf den konkreten Anwendungsfall anpassbar. Dabei können die einzelnen Verbindungselemente zusammen ein Versteifungsskelett ausbilden, das den Rotor sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung versteift. Die Verbindungselemente, die zu dem Versteifungsskelett beitragen, können somit in radialer Richtung angeordnet werden, wobei die radiale Richtung in Bezug auf die Drehachse des Rotors festgelegt sein kann.
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Hierbei können die Verbindungselemente in Umfangsrichtung äquidistant beanstandet bzw. angeordnet sein, sodass der Umfang des Rotors durch die einzelnen Verbindungselemente gleichmäßig aufgeteilt wird. Zusätzlich kann ein oder mehrere Verbindungselemente in Umfangsrichtung angeordnet sein, d.h. insbesondere kreisförmig bzw. kreisbogenförmig ausgebildet sein. Dabei können ein oder mehrere Verbindungselemente Kreissegmente oder auch komplett geschlossene Kreise ausbilden, die insbesondere konzentrisch zueinander und zu der Drehachse des Rotors angeordnet sein können. Durch die Kombination von radialen und in Umfangsrichtung angeordneten Verbindungselementen lässt sich das Versteifungsskelett besonders leicht und dennoch steif ausbilden. Die Verbindungselemente können ebenfalls vergleichsweise schmal und lang ausgeführt werden, sodass diese beispielsweise 0,5 bis 5 mm breit und mehrere Zentimeter lang ausgebildet sein können. Die in Umfangsrichtung angeordneten Verbindungselemente können insbesondere endlos auf dem entsprechenden Umfang des Rotors angeordnet sein. Die in radialer Richtung verlaufenden Verbindungselemente können von dem Lager bis zu einem Außenumfang des Rotors reichen.
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Nach einer Ausgestaltung des Scheibenläufermotors kann vorgesehen sein, dass in dem Oberteil und Unterteil des Rotors wenigstens ein Leiterelement oder wenigstens ein Magnetelement angeordnet ist, wobei wenigstens ein zur Leitung des Magnetfelds ausgebildetes Magnetjoch bzw, Rotormagnetjoch, insbesondere ein scheibenartiger (Rotor-)Magnetjochring, zwischen dem Oberteil und dem wenigstens einen an dem Oberteil angeordneten Magnetelement oder Leiterelement und/oder zwischen dem Unterteil und dem wenigstens einen an dem Unterteil angeordneten Magnetelement oder Leiterelement ausgebildet oder angeordnet ist. Das Magnetjoch bzw. der Rotormagnetjochring bewirken dabei ein Leiten des Magnetfelds innerhalb des hohlen Rotors. Da der Rotor somit nicht vollständig mit Material ausgefüllt ist und sich somit Luft im Inneren des Rotors befindet, kann einer Reduzierung der Leitung des Magnetfelds entgegengewirkt werden, in dem entsprechend ein Rotormagnetjoch vorgesehen ist, das das Magnetfeld durch den Rotor leitet.
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Die Größe bzw. die Anordnung des Rotormagnetjochs können auf die Abmessungen des konkreten Rotors angepasst werden, sodass so wenig Material wie möglich für das Rotormagnetjoch eingesetzt wird, um den Rotor nicht unnötigerweise zu schwer auszubilden, jedoch genug Materialstärke eingesetzt wird, um eine definierte Leitung des Magnetfelds in dem Rotor zu gewährleisten.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Rotorgehäuse und wenigstens einem an dem Rotorgehäuse angeordneten Magnetelement oder Leiterelement wenigstens ein zur Leitung des Magnetfelds ausgebildetes Statormagnetjoch ausgebildet oder angeordnet ist. Wie beschrieben, wirken das Rotormagnetjoch und das Statormagnetjoch als „Aufdickung“ und können somit sowohl im Rotorgehäuse bzw. im Stator als auch im Rotor vorgesehen sein, um den Magnetfluss zu leiten. Rotormagnetjoch und Statormagnetjoch sind somit mit einer Mindestabmessung, insbesondere einer Mindestdicke bzw. Mindestlänge und Mindesthöhe (parallel zur Drehachse des Rotors) ausgebildet, um den Magnetfluss aufrechtzuerhalten bzw. eine Abschwächung des Magnetflusses zu reduzieren oder zu verhindern. Dennoch sind Statormagnetjoch und Rotormagnetjoch nicht zu stark bzw. zu dick, zu lang oder zu hoch gewählt, sodass der Rotor vergleichsweise leicht bleibt.
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Dabei kann zusätzlich vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Rotormagnetjoch und/oder das wenigstens eine Statormagnetjoch, insbesondere ausschließlich, in einem definierten Radialabschnitt ausgebildet sind bzw. sich Rotormagnetjoch und Statormagnetjoch nur in einem definierten Radialabschnitt erstrecken, insbesondere zwischen einer ersten Radialposition und einer zweiten Radialposition. Die beiden Radialpositionen sind dabei beliebig wählbar, insbesondere können die erste und die zweite Radialposition derart abgestimmt werden, dass der Magnetfluss in dem Bereich aufrechterhalten bleibt, in dem dies für den Betrieb des Scheibenläufermotors vorteilhaft ist. Beispielsweise kann der Radialabschnitt durch die Festlegung der ersten und zweiten Radialposition auf denjenigen Bereich innerhalb des Scheibenläufermotors begrenzt werden, in dem Leiterelemente bzw. Magnetelemente angeordnet sind, also in dem Bereich auch tatsächlich ein Magnetfeld erzeugt werden soll. Hierbei können die Magnetelemente und Leiterelemente zu beiden Seiten des Rotors angeordnet sein oder nur auf einer Seite, d.h. auf beiden in axialer Richtung weisenden Außenflächen oder nur auf einer in axialer Richtung weisenden Außenfläche.
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Der Scheibenläufermotor kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass das Oberteil und/oder das Unterteil und/oder wenigstens ein Verbindungselement als Blechteile, insbesondere als Stanzteile, oder als Biegeteile ausgebildet sind. Hierbei sind wiederum entsprechende Kombinationen aus Einzelteilen, die als Blechteile oder Biegeteile ausgebildet sind, möglich. Insbesondere können Oberteil, Unterteil und wenigstens ein Verbindungselement mittels Stanzen hergestellt werden. Hierbei kann das Stanzen vorteilhafterweise in Ringform erfolgen, um die Einzelteile herzustellen. Wie beschrieben, können Oberteil, Unterteil sowie das wenigstens eine Verbindungselement möglichst dünn ausgeführt werden, um Masse einzusparen, jedoch wenigstens so stark ausgebildet werden, um die nötige Steifigkeit des Scheibenläufermotors zu gewährleisten.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung des Scheibenläufermotors kann vorgesehen sein, dass an dem Rotorgehäuse wenigstens ein Befestigungselement, insbesondere eine Vielzahl von säulenartigen Befestigungselementen, vorgesehen ist, welches Befestigungselement dazu ausgebildet ist, das Rotorgehäuse an einer Struktur eines Kraftfahrzeugs anzuordnen. Die Befestigungselemente können hierbei zum Unterboden des Kraftfahrzeugs zeigen, insbesondere falls das Rotorgehäuse unterhalb des Unterbodens des Kraftfahrzeugs angeordnet wird. Es ist ebenso möglich, wenigstens ein Befestigungselement derart an dem Rotorgehäuse anzuordnen, dass dieses zur Fahrbahn zeigt. Ebenso können Befestigungselemente vorgesehen sein, beispielsweise als Bestandteil einer Befestigungseinrichtung, von denen eine erste Art zum Unterboden und eine zweite Art zur Fahrbahn zeigt. Eine solche Befestigungseinrichtung kann beispielsweise klammerartig bzw. als Klammer ausgeführt sein und das Rotorgehäuse umgreifen. Bei dem wenigstens einen Befestigungselement kann die Anordnung insbesondere derart gewählt werden, dass die Steifigkeit eines Anbindungspunkts, insbesondere eines Anbindungspunkts eines Kraftfahrzeugs, mitbenutzt wird und somit die Steifigkeit des Rotorgehäuses entsprechend erhöht werden kann.
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Neben dem Scheibenläufermotor betrifft die Erfindung auch einen Rotor für einen Scheibenläufermotor, insbesondere einen zuvor beschriebenen Scheibenläufermotor, wobei der Rotor ein scheibenartiges Oberteil und ein scheibenartiges Unterteil aufweist, die mittels wenigstens einer Verbindungseinrichtung miteinander verbunden sind, wobei zwischen dem Oberteil und dem Unterteil wenigstens ein Hohlraum ausgebildet ist.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors eines Scheibenläufermotors, insbesondere eines zuvor beschriebenen Scheibenläufermotors, wobei ein scheibenartiges Oberteil und ein scheibenartiges Unterteil bereitgestellt werden und Oberteil und Unterteil mittels wenigstens einer wenigstens ein Verbindungselement umfassenden Verbindungseinrichtung miteinander verbunden werden, wobei zwischen dem Oberteil und dem Unterteil wenigstens ein Hohlraum ausgebildet wird. Demnach kann der Rotor aus dem Unterteil und dem Oberteil hergestellt werden, die mittels der Verbindungseinrichtung miteinander verbunden werden. Das scheibenartige Oberteil und das scheibenartige Unterteil sind somit über die Verbindungseinrichtung miteinander verbunden. Insbesondere können die Verbindungselemente der Verbindungseinrichtung, das Oberteil und das Unterteil als Blechteile, insbesondere Stanzteile, ausgeführt sein. Somit kann ein vergleichsweise leichter Rotor hergestellt werden, der die nötige Steifigkeit für den Betrieb des Scheibenläufermotors bereitstellt.
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Sämtliche Einzelheiten, Vorteile und Merkmale, die in Bezug auf den Scheibenläufermotor beschrieben wurden, sind vollständig auf den Rotor und das Verfahren übertragbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Querschnittsdarstellung eines Scheibenläufermotors nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2 den Scheibenläufermotor von 1 in einer ersten Ansicht;
- 3 den Scheibenläufermotor von 1, 2 in einer zweiten Ansicht;
- 4 eine geschnittene perspektivische Darstellung des Rotors des Scheibenläufermotors von 1;
- 5 eine Teildarstellung des Rotors des Scheibenläufermotors von 1, 4;
- 6 ein Detail des Scheibenläufermotors von 1-3;
- 7 einen Rotor nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 8 einen Rotor nach einem dritten Ausführungsbeispiel;
- 9 einen Teil eines Rotorgehäuses nach einem ersten Ausführungsbeispiel; und
- 10 einen Teil eines Rotorgehäuses nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt einen Scheibenläufermotor 1, zum Beispiel einen Scheibenläufermotor 1 für ein Kraftfahrzeug, das nicht näher dargestellt ist. Der Scheibenläufermotor 1 umfasst einen Rotor 2, der in einem Rotorgehäuse 3 angeordnet und drehbar gelagert ist. Insbesondere ist der Rotor 2 drehbar an einer Rotorwelle 4 gelagert, die in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Abtriebsrad 5 verbunden ist. Zwischen dem Rotor 2 und dem Rotorgehäuse 3 ist in radialer Richtung und in axialer Richtung ein Arbeitsluftspalt 6 ausgebildet, der einen freien Zwischenraum zwischen dem Rotor 2 und dem Rotorgehäuse 3 darstellt.
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Der Rotor 2 ist, wie zuvor beschrieben, drehbar an dem Rotorgehäuse 3 gelagert. Dazu ist der Rotor über zwei Lager 7 mit jeweils einem Lagerflansch 8 gekoppelt, der an dem Rotorgehäuse 3 angeordnet ist. Mit anderen Worten hält jeder Lagerflansch 8 ein Lager 7, das den Rotor 2 drehbar an dem Rotorgehäuse 3 koppelt. Zusätzlich kann ein Lagerflansch 9 vorgesehen sein, der den Rotor 2 an der Rotorwelle 4 lagert. 1 ist ferner entnehmbar, dass der Scheibenläufermotor 1 mehrere Befestigungselemente 10 aufweist, die in diesem Ausführungsbeispiel säulenartig ausgebildet sind und von den axialen Außenflächen des Scheibenläufermotors 1 abragen, insbesondere an beiden in Axialrichtung zeigenden Außenflächen. Die Befestigungselemente 10 können beispielsweise dazu verwendet werden, den Scheibenläufermotor 1 an einer Unterseite eines Kraftfahrzeugs anzuordnen. Die Anzahl, die Verteilung und die Anordnung der Befestigungselemente 10 ist lediglich beispielhaft und kann auf den konkreten Anwendungsfall angepasst werden.
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Die 2 und 3 zeigen den Scheibenläufermotor 1 von 1 in einer perspektivischen Darstellung, wobei 2 eine Oberseite und die 3 eine Unterseite der in 1 gewählten Darstellung zeigt. Die Begriffe „Oberseite“ und „Unterseite“ hängen von der Orientierung bzw. Ausrichtung des Scheibenläufermotors 1 im Raum ab und sind entsprechend austauschbar. Die Oberseite und Unterseite können auch als „erste Seite“ und „zweite Seite“ bezeichnet werden. Das Rotorgehäuse 3, in dem der Rotor 2 angeordnet ist, weist, wie sich aus 2, 3 ergibt, Verbindungselemente 11, 12 auf, die an der Oberseite und Unterseite des Rotorgehäuses 3 verteilt angeordnet sind. Die Bezugszeichen 11, 12 bezeichnen beispielhaft ein radial in Bezug auf die Drehachse der Rotorwelle 4 angeordnetes Verbindungselement 11 und das Bezugszeichen 12 bezeichnet ein in Umfangsrichtung in Bezug auf die Rotorwelle 4 angeordnetes Verbindungselement 12. Die Verbindungselemente 12 können insbesondere in Form konzentrischer Kreise in Bezug auf die Rotorwelle 4 angeordnet sein. Die Materialstärke der Verbindungselemente 11, 12 ist dabei insbesondere in Bezug auf die Steifigkeit des Rotorgehäuses 3 ausgelegt, sodass die Verbindungselemente 11, 12 nur so stark ausgeführt werden, wie für die Steifigkeit nötig. Die Verbindungselemente 11, 12 sowie die Unterseite und Oberseite des Rotorgehäuses 3 können als Blechteile, Stanzteile oder Biegeteile oder Kombinationen davon ausgeführt werden.
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4 zeigt einen Querschnitt durch den Rotor 2, wie dieser beispielsweise in 1 dargestellt ist. 5 zeigt wiederum einen Teil des Rotors 2, nämlich beispielhaft dessen Unterteil 13, wonach das Oberteil 14 in der Darstellung von 5 ausgeblendet ist. Der Rotor 2 weist in diesem Ausführungsbeispiel somit ein Unterteil 13 und ein Oberteil 14 auf, welches Unterteil 13 und Oberteil 14 durch Verbindungselemente 15 miteinander verbunden sind und Hohlräume 16 zwischen dem Unterteil 13 und dem Oberteil 14 eingeschlossen sind. Der Rotor 2 ist somit abschnittsweise hohl ausgebildet, da Hohlräume 16 zwischen Unterteil 13 und Oberteil 14 eingeschlossen sind. Der Begriff „Unterteil“ und „Oberteil“ kann beliebig durch die Begriffe „erstes Teil“ und „zweites Teil“ ersetzt werden. Unterteil 13 und Oberteil 14 sind letztlich scheibenartige Bauteile, die über die Verbindungselemente 15 miteinander verbunden sind, wonach Hohlräume 16 zwischen Unterteil 13, Oberteil 14 und Verbindungselementen 15 eingeschlossen sind.
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Wie zuvor in Bezug auf die Verbindungselemente 11, 12 beschrieben, kann auch der Rotor 2 Verbindungselemente 15 aufweisen, die in Umfangsrichtung und/oder in radialer Richtung angeordnet sind. Insbesondere ist eine Vielzahl von Verbindungselementen 15 vorgesehen, wobei einige Verbindungselemente 15 in Umfangsrichtung, insbesondere konzentrisch in Bezug auf die Rotorwelle 4, und andere Verbindungselemente 15 in radialer Richtung in Bezug auf die Rotorwelle 4 angeordnet sind. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Rotor 2 mehrere Leiterelemente 17 auf, die in einem Leiterbereich 18 angeordnet sind. Hierbei erstreckt sich der Leiterbereich 18 zwischen einer ersten Radialposition 19 und einer zweiten Radialposition 20. Die Radialpositionen 19, 20 bzw. der Leiterbereich 18 legen letztlich fest, wie weit sich die Leiterelemente 17 auf dem Rotor 2 erstrecken.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Rotor 2 Leiterelemente 17 entsprechend an dem Unterteil 13 und an dem Oberteil 14 auf. Hierbei ist es ebenso möglich, dass der Rotor 2 nur an einem der beiden Teile, also entweder nur an dem Unterteil 13 oder nur an dem Oberteil 14 entsprechende Leiterelemente 17 aufweist. Die in 5 dargestellte Ansicht ist lediglich beispielhaft. Es ist ebenso möglich, anstelle des Unterteils 13 das Oberteil 14 zusammen mit den Verbindungselementen 15 darzustellen. Ersichtlich bildet die Vielzahl der Verbindungselemente 15 eine Verbindungseinrichtung 21, die letztlich ein Versteifungsskelett ausbildet, das zur Versteifung des Rotors 2 ausgebildet ist.
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6 zeigt ein Detail des Querschnitts des Scheibenläufermotors 1 von 1-3. In dem Ausführungsbeispiel nach 6 ist ersichtlich, dass der Rotor 2 durch das Unterteil 13 und das Oberteil 14, die miteinander verbunden sind, gebildet ist. Der Rotor 2 weist dabei zwischen dem Leiterbereichen 17 und der Oberfläche des Unterteils 13 bzw. Oberteils 14 Magnetjochringe 22 auf, die als Aufdickung wirken und somit den Magnetfluss in die gewünschte Richtung leiten. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Magnetjochringe 22 lediglich in dem in Bezug auf 4 beschriebenen Leiterbereich 18 angeordnet, das heißt zwischen der ersten Radialposition 19 und der zweiten Radialposition 20.
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Zwischen dem Rotor 2 und dem Rotorgehäuse 3 ist in beiden axialen Richtungen der (Arbeits-)Luftspalt 6, wie beschrieben, ausgebildet. Das Rotorgehäuse 3 weist in diesem Ausführungsbeispiel Magnetelemente 23 auf, die ebenfalls zu beiden axialen Seiten des Rotors 2 vorgesehen sind. Wie nachfolgend in Bezug auf die 7-10 dargelegt wird, kann der Rotor 2 Leiterelemente 17 oder Magnetelemente 23 aufweisen und das Rotorgehäuse 3 wahlweise Magnetelemente 23 oder Leiterelemente 17. Zwischen den Magnetelementen 23 und dem Rotorgehäuse 3 sind Statormagnetjochringe 24 vorgesehen, die ebenfalls den Magnetfluss verbessern und als Aufdickung wirken. Hierbei kann es ebenfalls vorgesehen sein, dass die Statormagnetjochringe 24 ebenfalls nur in einem Magnetbereich bzw. dem beschriebenen Leiterbereich 18 bereitgestellt werden, der ebenfalls zwischen einer ersten Radialposition 19 und einer zweiten Radialposition 20 liegen kann. Der Magnetbereich kann dabei entsprechend dem Leiterbereich 18 definiert werden.
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In 7 und 8 sind zwei unterschiedliche Ausführungsbeispiele des Rotors 2 gezeigt, wobei der Rotor 2 nach 7 in Umfangsrichtung gleichverteilte Magnetelemente 23 aufweist. Demgegenüber weist der in 8 dargestellte Rotor 2, wie zuvor beschrieben, Leiterelemente 17 auf, die in Umfangsrichtung verteilt an dem Rotor 2 angeordnet sind. In beiden Ausführungsbeispielen kann der Rotor 2 Leiterelemente 17 bzw. Magnetelemente 23 an beiden in Axialrichtung weisenden Oberflächen aufweisen.
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9 und 10 zeigen zwei Ausführungsbeispiele eines Teils, beispielsweise eines Unterteils, des Rotorgehäuses 3, wobei in der Ausgestaltung nach 9 das Rotorgehäuse 3 in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Leiterelemente 17 aufweist und in der Ausgestaltung nach 10 das Rotorgehäuse 3 in Umfangsrichtung verteilte Magnetelemente 23 aufweist.
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Zur Herstellung des Scheibenläufermotors 1 kann ein Unterteil 13 und ein Oberteil 14 bereitgestellt werden, die über die beschriebenen Verbindungselemente 15 miteinander verbunden werden. Entsprechend kann das Rotorgehäuse 3 durch Fügen der Unterseite mit der Oberseite um den Rotor 2 herum angeordnet werden. Durch das Ausbilden der scheibenartigen Bereiche des Rotors 2, insbesondere des Unterteils 13 und des Oberteils 14 und deren Verbindung über die Verbindungseinrichtung 21, die ein Versteifungsskelett für den Rotor 2 bildet, kann der Rotor 2 gegenüber einer Ausführung aus Vollmaterial deutlich leichter ausgeführt werden, wobei der Rotor 2 dennoch die erforderliche Steifigkeit aufweist, um den sicheren Betrieb des Scheibenläufermotors 1 zu gewährleisten.
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Die in den einzelnen Ausführungsbeispielen beschriebenen Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind miteinander kombinierbar, untereinander austauschbar und aufeinander übertragbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Scheibenläufermotor
- 2
- Rotor
- 3
- Rotorgehäuse
- 4
- Rotorwelle
- 5
- Abtriebsrad
- 6
- Arbeitsluftspalt
- 7
- Lager
- 8, 9
- Lagerflansch
- 10
- Befestigungselement
- 11, 12
- Verbindungselement
- 13
- Unterteil
- 14
- Oberteil
- 15
- Verbindungselement
- 16
- Hohlraum
- 17
- Leiterelement
- 18
- Leiterbereich
- 19,20
- Radialposition
- 21
- Verbindungseinrichtung
- 22
- Magnetjochring
- 23
- Magnetelement
- 24
- Statormagnetjochring
