DE102020216242A1

DE102020216242A1 - Rotoranordnung und Verfahren zur Herstellung einer Rotoranordnung

Info

Publication number: DE102020216242A1
Application number: DE102020216242.5A
Authority: DE
Inventors: Rayk GERSTEN; Stefan Spühler
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2022-06-23
Also published as: CN114649886A; US20220200420A1; US11791699B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotoranordnung (1a, 1b) für eine elektrische Maschine eines Fahrzeugs, wobei die Rotoranordnung (1a, 1b) ein Rotorblechpaket (4) aufweist, und wobei die Rotoranordnung (1a, 1b) weiterhin einen sich in einer axialen Richtung (A) entlang einer Drehachse (D1) erstreckenden Rotorträger (2a,2b) mit einer radialen Außenseite (6a,6b) und mit einem Rotorträgerdurchmesser (TR) umfasst, wobei der Rotorträger (2a,2b) das Rotorblechpaket (4) trägt, welches auf der radialen Außenseite (6a,6b) des Rotorträgers (2a,2b) angeordnet ist und ein Sicherheitselement aufweist, welches an der Außenseite (6a,6b) des Rotorträgers (2a,2b) stirnseitig am Rotorblechpaket (4) angeordnet ist, wobei das Sicherheitselement als einteilig, geschlossener, rotationssymmetrischer Sicherungsring (5a,5b) mit einer axialen Ringbreite (SR) und mit zumindest einem ersten Ringdurchmesser (R1) ausgebildet ist, wobei der erste Ringdurchmesser (R1) geringer oder gleich ist als der Rotorträgerdurchmesser (TR), so dass eine verdrehsichere axiale Sicherung des Rotorblechpakets (4) bereitgestellt ist.Ferner betrifft die Erfindung zwei Herstellungsverfahren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotoranordnung für eine elektrische Maschine eines Fahrzeugs, wobei die Rotoranordnung ein Rotorblechpaket aufweist, und wobei die Rotoranordnung weiterhin einen sich in einer axialen Richtung entlang einer Drehachse erstreckenden Rotorträger mit einer radialen Außenseite und mit einem Rotorträgerdurchmesser umfasst, wobei der Rotorträger das Rotorblechpaket trägt, welches auf der radialen Außenseite des Rotorträgers angeordnet ist und wobei die Rotoranordnung ein Sicherheitselement aufweist, welches an der Außenseite des Rotorträgers angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung zwei Herstellungsverfahren.
Elektrische Maschinen sind allgemein bekannt. Diese umfassen einen um eine Welle umlaufenden Rotor und einen zu diesem feststehenden Stator. Die elektrische Maschine kann beispielsweise einen Motor, einen Generator oder einen Motor-Generator darstellen. Ferner weist eine solche Maschine ein Stator- und Rotorblechpaket auf.
Stator- und Rotorblechpaket haben einen wesentlichen Einfluss auf die elektrischen, magnetischen und mechanischen Eigenschaften des Elektromotors. Das Blechpaket eines Rotors, welches einen Magnetfluss zur Erzeugung eines Drehmomentes führt, kann beispielsweise direkt auf der Rotorwelle oder mittels eines Rotorträgers mit der Welle der elektrischen Maschine verbunden sein, wie dieses beispielsweise bei Außenläufermaschinen der Fall ist.
Blechpakete für einen Elektromotor werden für gewöhnlich aus Blechen hergestellt. Die einzelnen Bleche werden meistens aus Metallblechen durch Stanzen hergestellt und dann z.B. auf Orientierstangen als Montagehilfe nacheinander aufgereiht, paketiert und danach befestigt, z.B. durch Anbringen von Schweißnähten parallel zur Rotorachse an deren Umfang. Sie bilden dann ein komplettes Blechpaket aus, welches fest am Rotorträger installiert sein muss.
Ferner ist bekannt, das Statorblechpaket und das Rotorblechpaket durch eingespritztes Öl zu kühlen.
Die DE 10 2017 011 989 A1 offenbart einen Rotor für eine Elektromaschine, umfassend zwei aus mehreren Rotorsegment-Subpaketen bestehende Blechpakete, die auf einer Rotorwelle gelagert sind, wobei die Blechpakete beidseitig axial über je ein Sicherungselement fixiert sind, wobei das Sicherungselement als übergriffener Sicherungsring ausgebildet ist, und wobei der Übergriff durch eine die Innenverzahnung aufweisende Anschlagscheibe erfolgt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Rotoranordnung mit einer präzisen und drehfesten Anordnung des Rotorblechpaketes sowie Verfahren zur Herstellung mit einer vereinfachten Montage anzugeben, welche eine präzise Anbringung des Rotorblechpaketes gewährleistet.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Rotoranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein erstes und ein zweites Verfahren zur Herstellung und/oder Montage mit den Merkmalen des Anspruchs 14 bzw. 15.
Weitere Einzelheiten der Erfindung und Vorzüge verschiedener Ausführungsformen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Rotoranordnung für eine elektrische Maschine eines Fahrzeugs, wobei die Rotoranordnung ein Rotorblechpaket aufweist, und wobei die Rotoranordnung weiterhin einen sich in einer axialen Richtung entlang einer Drehachse erstreckenden Rotorträger mit einer radialen Außenseite und mit einem Rotorträgerdurchmesser umfasst, wobei der Rotorträger das Rotorblechpaket trägt, welches auf der radialen Außenseite des Rotorträgers angeordnet ist und wobei die Rotoranordnung ferner ein Sicherheitselement aufweist, welches an der Außenseite des Rotorträgers stirnseitig am Rotorblechpaket angeordnet ist, wobei das Sicherheitselement als einteilig, geschlossener, rotationssymmetrischer Sicherungsring mit einer axialen Ringbreite und mit zumindest einem ersten Ringdurchmesser ausgebildet ist, wobei der erste Ringdurchmesser geringer oder gleich ist als der Rotorträgerdurchmesser, so dass eine verdrehsichere axiale Sicherung des Rotorblechpakets bereitgestellt ist.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass konventionelle Sicherungsringe aufgrund von hohen Umfangsgeschwindigkeiten nicht verwendbar sind.
Die erfindungsgemäße Rotoranordnung gibt einen geschlossenen Sicherungsring an, welcher einen drehzahlfesten zylindrischen Zentriersitz mit seinem ersten Ringdurchmesser ausbildet, und welcher direkt auf den Rotorträger fest anliegt, wobei der erste Ringdurchmesser quasi im angeordneten Zustand dem des Rotorträgerdurchmessers entspricht. Dadurch wird das Rotorblechpaket fest über den Sicherungsring stirnseitig in seiner Position gehalten.
Am gegenüberliegenden stirnseitigen Ende kann beispielsweise der Rotorträger das Rotorblechpaket axial begrenzen.
Ein Rotorträger ist für gewöhnlich auf einer Welle drehbar angeordnet.
Durch die Ausbildung des Sicherungsringes als geschlossenen Sicherungsring, welcher einen ersten Ringdurchmesser mit gleichem oder geringeren Durchmesser als der Rotorträger selbst aufweist, ist eine sichere (verrutsch- und verdrehsichere) Anordnung möglich, welche eine feste und stabile axiale Sicherung des Rotorblechpaketes bietet. Durch die Ausbildung als geschlossener Sicherungsring ist dieser zudem nicht zerstörungsfrei demontierbar.
Vorzugsweise ist der erste Ringdurchmesser geringer als der Rotordurchmesser. Dadurch wird ein noch festerer Sitz des Sicherungsringes auf dem Rotorträger erzielt. Weiterhin vorzugsweise weist der Rotorträger eine umlaufende Nut auf, in welcher der Sicherungsring eingehakt /angeordnet ist. Somit kann der Sicherungsring auch bei hoher Belastung eine axiale Verschiebung blockieren. Damit ist eine Hinterhakung realisiert.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung weist der Sicherungsring mehrere radial nach innen weisende, sich nicht diagonal gegenüberliegende, Vorsprünge auf, welche sich über einen Teilbereich der axialen Ringbreite erstrecken, wodurch ein zweiter Ringdurchmesser ausgebildet ist. Dadurch ist der zweite Ringdurchmesser geringer als der erste Ringdurchmesser. Dies bedeutet, dass die Vorsprünge axial über einen Teil des Sicherungsringes angeordnet sind und nicht über die komplette axiale Ringbreite angeordnet sind. Ferner sind die Vorsprünge lediglich versetzt zueinander so angeordnet, dass diese sich nicht diagonal gegenüberliegen.
Insbesondere sind die Vorsprünge an derjenigen Seite des Sicherungsringes angeordnet, welche abgewandt von dem Rotorblechpaket ist. Dadurch bildet der Sicherungsring mit derjenigen Seite, welche den ersten Ringdurchmesser aufweist und welche dem Rotorblechpaket zugewandt ist, den drehzahlsicheren Zentriersitz aus. Vorzugsweise sind die Vorsprünge an der von dem Rotorblechpaket abgewandten Seite des Sicherungsrings angeordnet.
Vorzugsweise sind die Vorsprünge in der umlaufenden Nut eingehakt /angeordnet. Die zum Rotorblechpaket hinweisende Seite des Sicherungsrings mit dem ersten Ringdurchmesser bildet somit den Zentriersitz aus, das heißt die axiale Verdrehsicherung und Zentrierung, und die Vorsprünge, welche die Hinterhakung in der umlaufende Nut ausbilden, schützen den Sicherungsring zusätzlich gegen axiales Verschieben.
Vorzugsweise bildet der Rotorträger durch die umlaufende Nut einen Nutgrunddurchmesser an der umlaufenden Nut aus, wobei der Nutgrunddurchmesser kleiner ist als der zweite Ringdurchmesser. Dies bedeutet, dass die Vorsprünge nicht am Umlaufnutgrund aufliegen. In weiterer bevorzugter Ausgestaltung weist der Rotorträger axiale Längsnuten auf, welche sich bis zu der umlaufenden Nut erstrecken, so dass mittels der Vorsprünge eine positionsgebundene Montage des Sicherungsrings ermöglicht ist.
Weiterhin vorzugsweise ist die Anzahl der Vorsprünge und die Anzahl der axialen Längsnuten des Rotorträgers gleich/identisch. Durch diese axialen Längsnuten kann eine positionsgebundene Montage einfach erfolgen.
Vorzugsweise weist der Sicherungsring axiale Sicherungsringlängsnuten (Längsnuten entlang des Sicherungsrings) auf. Durch diese kann Öl, welches zur Kühlung und/oder Schmierung des Rotors / Rotorblechpakets verwendet wird, einfach austreten. Vorzugsweise sind die Sicherungsringlängsnuten oberhalb, das heißt in radialer Richtung oberhalb der Vorsprünge angeordnet. Somit bilden die Sicherungsringlängsnuten und die axialen Längsnuten des Rotorträgers eine Linie aus, durch die das Öl strömen kann.
Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein erstes Verfahren zur Herstellung und/oder Montage insbesondere einer wie oben beschriebenen Rotoranordnung, wobei die Rotoranordnung einen sich in einer axialen Richtung entlang einer Drehachse erstreckenden Rotorträger mit einer radialen Außenseite, auf welcher ein Rotorblechpaket angeordnet ist, und mit einem Rotorträgerdurchmesser, umfasst, wobei der Rotorträger ferner eine umlaufende Nut und mehrere axiale, sich bis zu der umlaufenden Nut erstreckende, Längsnuten aufweist umfassend der Schritte:

- Bereitstellen eines Sicherungsrings, wobei der Sicherungsring einen ersten Ringdurchmesser aufweist und radial nach innenweisende, sich nicht diagonal gegenüberliegende Vorsprünge über einen Teilbereich einer axialen Ringbreite aufweist, wodurch ein zweiter Ringdurchmesser ausgebildet wird, so dass der erste Ringdurchmesser grösser als der zweite Ringdurchmesser ist, und wobei die Anzahl der axialen Längsnuten gleich oder größer ist als die Anzahl der Vorsprünge, und wobei der erste Ringdurchmesser kleiner oder gleich dem Rotorträgerdurchmesser ist,
- Erwärmen des Sicherungsrings zur Ausdehnung des Sicherungsrings,
- Anbringen der Vorsprünge in den axialen Längsnuten, und entlangschieben des erwärmten Sicherungsrings derart, indem die Vorsprünge in den axialen Längsnuten entlanggeschoben werden, bis die Vorsprünge in der umlaufenden Nut eingehakt sind und der Sicherungsring mit seinem ersten Ringdurchmesser stirnseitig am Rotorblechpaket angeordnet ist,
- Abkühlen des erwärmten Sicherungsringes.

Durch die Erwärmung wird der Sicherungsring gedehnt, bis er trotz geringeren ersten Ringdurchmesser als der Durchmesser des Rotorträgers auf den Rotorträger geschoben werden kann. Mittels der axialen Längsnuten und den Vorsprüngen kann eine positionsgebundene Montage erfolgen. Durch die Erwärmung kann somit eine kraftfreie Montage erfolgen. Dabei bedeutet am Rotorblechpaket, dass der Sicherungsring zum Rotorblechpaket hinweisend angeordnet ist.
Alternativ kann der Sicherungsring mit Kraftaufschlag aufgepresst werden.
Auch kann der Rotorträger mehrere nach außen weisende radiale Aufsätze aufweisen, welche gleichermaßen stirnseitig beabstandet zum Rotorblechpaket angeordnet sind, wobei der Sicherungsring zwischen dem Rotorblechpaket und den Aufsätzen angeordnet ist, zur Ausbildung einer axialen drehfesten Sicherung des Rotorblechpakets. Vorzugsweise sind die mehrere nach außen weisende radiale Aufsätze als ein umlaufender, nach außen weisender radialer Aufsatz ausgebildet. Bei dieser Ausführung der Rotoranordnung kann auf die Ausbildung von Längsnuten in dem Rotorträger und auf eine Ausbildung einer umlaufenden Nut verzichtet werden. Durch die Ausbildung des ersten und hier einzigen Ringdurchmessers geringer oder gleich dem Durchmesser des Rotorträgers wird ein Zentriersitz ausgebildet. Der /die Aufsätze bilden eine Hinterhakung aus, so dass eine axiale Verschiebung des Sicherungsringes nicht möglich ist.
Vorzugsweise weist der Sicherungsring axiale Sicherungsringlängsnuten zur Durchführung von beispielsweise Öl auf.
Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein zweites Verfahren zur Herstellung und/oder Montage insbesondere einer wie oben beschriebenen Rotoranordnung, wobei die Rotoranordnung einen sich in einer axialen Richtung entlang einer Drehachse erstreckenden Rotorträger mit einer radialen Außenseite, auf welcher ein Rotorblechpaket angeordnet ist, und mit einem Rotorträgerdurchmesser, umfasst, wobei die Außenseite des Rotorträgers einen radial nach außen weisenden Aufsatz aufweist, welcher stirnseitig beabstandet zum Rotorblechpaket angeordnet ist, umfassend der Schritte:

- Bereitstellen eines Sicherungsrings, wobei der Sicherungsring einen ersten Ringdurchmesser aufweist, und wobei der erste Ringdurchmesser kleiner oder gleich dem Rotorträgerdurchmesser ist,
- Erwärmen des Sicherungsrings zur Ausdehnung des Sicherungsrings,
- Aufschieben des erwärmten Sicherungsrings entlang des Rotorträgers und Überschieben über den Aufsatz, bis der Sicherungsring zwischen dem Rotorblechpaket und dem Aufsatz angeordnet ist,
- Abkühlen des erwärmten Sicherungsringes zur Ausbildung einer axialen drehfesten Sicherung des Rotorblechpakets.

Dadurch ist eine einfache kraftfreie Montage möglich. Der Sicherungsring ist somit nicht zerstörungsfrei demontierbar.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Variationen hiervon können vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert wird, zu verlassen.
Die Figuren zeigen schematisch:

1: schematisch eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen Rotoranordnung,
2: schematisch einen Sicherungsring,
3: einen Rotorträger mit axialen Längsnuten im Detail,
4: einen Sicherungsring mit Sicherungsringlängsnuten,
5: schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Montage des Sicherungsringes,
6: schematisch eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Rotoranordnung.

1 zeigt schematisch eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen Rotoranordnung 1a.
Diese weist einen Rotorträger 2a auf, welcher beispielsweise auf einer Welle 3 angeordnet ist.
Die Welle 3 als auch der Rotorträger 2a weisen eine Drehachse D1, welche gleichzeitig die axiale Richtung A ausbildet, auf.
Ferner weist die Rotoranordnung 1a ein Rotorblechpaket 4 auf, wobei das Rotorblechpaket 4 von dem Rotorträger 2a an der radialen Außenfläche 6a des Rotorträgers 2a getragen ist. Ein solches Rotorblechpaket 4 besteht für gewöhnlich aus einer Vielzahl von gestanzten Blechlamellen, welche an der Außenfläche 6a des Rotorträgers 3 angeordnet sind. Der Rotorträger 2a weist einen Rotorträgerdurchmesser TR auf. Dabei sind das Rotorblechpaket 4 und der Rotorträger 2a für gewöhnlich Bestandteile eines Rotors, welcher zudem Wicklungen aufweist (nicht gezeigt) die entlang des Rotorblechpaketes 4 angeordnet sein können.
Ein solcher Rotor (nicht gezeigt) ist Bestandteil einer elektrischen Maschine, die zudem noch einen Stator (nicht gezeigt) aufweist. Die Welle 3, an der der Rotor befestigt ist, sorgt dafür, dass sich der Rotor und damit der Rotorträger 2a und das Rotorblechpaket 4 entlang des Stators drehen kann. Dazu ist es notwendig, das Rotorblechpaket 4 drehfest auf dem Rotorträger 2a zu befestigen.
Die Rotoranordnung 1a weist zudem einen Sicherungsring 5a auf, welcher stirnseitig auf der Außenseite 6a an dem Rotorblechpaket 4 des Rotorträgers 2a angeordnet ist.
Dabei ist der Sicherungsring 5a als ein geschlossener rotationssymmetrischer Sicherungsring 5a ausgebildet. Der Sicherungsring 5 a weist eine axiale Ringbreite SR auf. Der Sicherungsring 5a bildet einen ersten Ringdurchmesser R1 aus. Dabei ist der erste Ringdurchmesser R1 des Sicherungsringes 5a kleiner als der Rotorträgerdurchmesser TR. Dadurch wird ein zylindrischer Zentriersitz ausgebildet, der dem Rotorträgerdurchmesser TR entspricht. Das Rotorblechpaket 4 wird somit axial gesichert.
Ferner weist der Sicherungsring 5a radial nach innen weisende Vorsprünge 8 auf.
2 zeigt einen solchen Sicherungsring 5a im Detail. Diese Vorsprünge 8 erstrecken sich dabei lediglich über einen Teilbereich der axialen Ringbreite SR (1) und zwar über einen von dem Rotorblechpaket 4 abgewandten Teilbereich. Dabei sind die Vorsprünge 8 radial nach innenweisend angeordnet und liegen sich jeweils nicht diagonal gegenüber. Dadurch wird auf dem Teilbereich ein zweiter Ringdurchmesser R2 ausgebildet. Dieser zweite Ringdurchmesser R2 ist kleiner als der erste Ringdurchmesser R1.
Wie weiter in 1 gezeigt, weist der Rotorträger 2a eine umlaufende Nut 7 auf, welche derart angeordnet ist, dass die Vorsprünge 8 in dieser umlaufenden Nut 7 angeordnet sind. Dabei weist der Rotorträger 2a an der Stelle der umlaufenden Nut 7 einen Nutgrunddurchmesser auf, welcher kleiner ist als der zweite Ringdurchmesser R2. Damit liegt der Sicherungsring 5a nicht auf dem Nutgrund auf.
Bei einer axialen Verschiebung verhakt sich der Sicherungsring 5a durch seine Vorsprünge 8 in der Nut 7 und bildet eine axiale Sicherung aus. Ferner weist die Außenfläche 6a des Rotorträgers 2a axiale Längsnuten 9 (3) auf. Diese erstrecken sich zumindest an einer Seite des Rotorträgers 2a bis zu der Nut 7. Die Anzahl der axialen Längsnuten 9 (3) entspricht dabei der Anzahl der Vorsprünge 8.
Bei der Montage des Sicherungsringes 5a wird zunächst der Sicherungsring 5a erwärmt. Durch die Aufwärmung dehnt er sich aus. Beispielsweise ist dazu der Sicherungsring 5a aus Einsatzstahl, 16MnCr5, gefertigt, welches zum einen eine hohe Verschleißfestigkeit und zum anderen eine gute Aufweitung aufweist. Zur Montage werden die Vorsprünge 8 des erwärmten und aufgeweiteten Sicherungsringes 5a in den axialen Längsnuten 9 (3) angeordnet und diese entlanggeschoben, bis sie in die umlaufende Nut 7 einrasten bzw. in dieser angeordnet sind.
Durch die Ausbildung der axialen Längsnuten 9 (3) ist eine positionsgebundene Montage möglich. Anschließend wird der Sicherungsring 5a abgekühlt, beispielsweise durch Raumtemperatur.
3 zeigt die axialen Längsnuten 9 des Rotorträgers 2a im Detail.
Ferner weist der Sicherungsring 5a axiale Sicherungsringlängsnuten 10, d.h. Längsnuten entlang des Sicherungsrings 5a auf.
Diese Sicherungsringlängsnuten 10 sind in 4 näher gezeigt. Durch diese kann Öl, welches zur Kühlung und/oder Schmierung des Rotors / Rotorblechpakets 4 verwendet wird, einfach durchtreten.
Die Sicherungsringlängsnuten 10 sind dabei oberhalb, das heißt in radialer Richtung oberhalb der Vorsprünge 8 angeordnet. Somit bilden die Sicherungsringlängsnuten 10 und die axialen Längsnuten 9 (3) des Rotorträgers 4 eine Linie aus, durch die das Öl austreten kann.
Durch einen solchen geschlossenen Sicherungsring 5a mit einem zylindrischen Zentriersitz, welcher einen Ringdurchmesser R1 (2) aufweist der kleiner als der Rotorträgerdurchmesser TR (3) ist und der Hinterhakung ist eine drehzahlfeste axiale Sicherung des Rotorblechpaketes 4 möglich.
Eine Demontage ohne den erfindungsgemäßen Sicherungsring 5a zu zerstören, ist nicht möglich.
5 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren zur Montage des Sicherungsringes 5a (1).
Dazu wird in einem ersten Schritt S1 der Sicherungsring 5a (1) zur Ausdehnung des Sicherungsrings 5a erwärmt.
In einem zweiten Schritt S2 wird der Sicherungsring 5a (1) nun mit den Vorsprüngen 8 (1) in den axialen Längsnuten 9 angeordnet und entlang des Rotorträgers 2a (1) geschoben. Durch die Ausdehnung kann der Sicherungsring 5a (1) nun trotz geringen ursprünglichen Ringdurchmessers R1 (2) auf dem Rotorträger 2a (1) aufgebracht werden. Der Sicherungsring 5a (1) wird solange entlang der axialen Längsnuten 9 (3) des Rotorträgers 2a (1) geschoben, bis die Vorsprünge 8 (1) in der umlaufenden Nut 7 (1) eingehakt sind und der Sicherungsring 5a (1) mit seinem ersten Ringdurchmesser R1 (2) stirnseitig am Rotorblechpaket 4 (1) angeordnet ist.
In einem dritten Schritt S3 wird der erwärmte Sicherungsring 5a (1) abgekühlt. Dadurch ist eine kraftfreie Montage des Sicherungsrings 5a (1) möglich. 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Rotoranordnung 1b mit einem erfindungsgemäßen Sicherungsring 5b.
Diese Rotoranordnung 1 b weist einen Rotorträger 2b auf, welcher beispielsweise auf einer Welle 3 angeordnet ist.
Die Welle 3 als auch der Rotorträger 2b weist die Drehachse D1 und die axiale Richtung A auf. Ferner weist die Rotoranordnung 2b das Rotorblechpaket 4 auf, wobei das Rotorblechpaket 4 von dem Rotorträger 2b an der radialen Außenfläche 6b des Rotorträgers 2b getragen ist.
Ein solches Rotorblechpaket 4 besteht für gewöhnlich aus einer Vielzahl von gestanzten Blechlamellen, welche an der Außenfläche 6b des Rotorträgers 3 angeordnet sind. Der Rotorträger 2b weist einen Rotorträgerdurchmesser TR auf.
Dabei sind das Rotorblechpaket 4 und der Rotorträger 2b für gewöhnlich Bestandteile eines Rotors, welcher zudem Wicklungen aufweist (nicht gezeigt), die entlang des Rotorblechpaketes 4 angeordnet sein können.
Ein solcher Rotor (nicht gezeigt) ist Bestandteil einer elektrischen Maschine, die zudem noch einen Stator (nicht gezeigt) aufweist. Die Welle 3, an der der Rotor befestigt ist, sorgt dafür, dass sich der Rotor und damit der Rotorträger 2 und das Rotorblechpaket 4 entlang des Stators drehen kann.
Dazu ist es notwendig, das Rotorblechpaket 4 drehfest auf dem Rotorträger 2b zu befestigen.
Die Rotoranordnung 1b weist zudem einen Sicherungsring 5b auf, welcher auf der Außenseite 6b des Rotorblechpaketes 4 des Rotorträgers 2 angeordnet ist.
Der Sicherungsring 5b weist einen Ringdurchmesser R1 auf. Dieser Ringdurchmesser R1 ist kleiner als der Rotorträgerdurchmesser TR des Rotorträgers 2b.
Ferner weist der Rotorträger 2b einen umlaufenden Aufsatz 11 auf, welcher gleichermaßen stirnseitig beabstandet zum Rotorblechpaket 4 angeordnet ist. Der umlaufende Ansatz 11 ist nach außen weisend radial angeordnet.
Der Sicherungsring 5b ist zwischen dem Rotorblechpaket 4 und dem Aufsatz 11 angeordnet, zur Ausbildung einer Hinterhakung. Durch den kleineren Ringdurchmesser R1 im Vergleich zum Rotorträgerdurchmesser TR wird ein zylindrischer Zentriersitz ausgebildet.
Dadurch bildet der Aufsatz 11 eine Hinterhakung gegen die axiale Verschiebung des Sicherungsringes 5b aus.
Ferner weist der Sicherungsring 5b axiale Sicherungsringlängsnuten (nicht gezeigt) auf, d.h. Längsnuten entlang des Sicherungsrings 5b auf. Durch diese kann Öl, welches zur Kühlung und/oder Schmierung des Rotors / Rotorblechpakets 4 verwendet wird, einfach durchtreten.
Zur Montage wird der Sicherungsring 5b zur Ausdehnung des Sicherungsrings 5b erwärmt.
Anschließend wird der erwärmte Sicherungsring 5b auf den Rotorträger 2b aufgesetzt und diesen entlang geschoben. Aufgrund der Erwärmung weist der Sicherungsring 5b nun einen größeren Durchmesser als der Rotorträgerdurchmesser TR auf. Der Sicherungsring 5b wird über den radial nach außen weisenden Aufsatz 11 geschoben, so dass der Sicherungsring 5b zwischen dem Rotorblechpaket 4 und den Aufsatz 11 stirnseitig am Rotorblechpaket 4 angeordnet ist. Nach abkühlen liegt der Sicherungsring 5b drehzahlfest am Rotorträger 2b zur Ausbildung einer axialen drehfesten Sicherung des Rotorblechpakets 4 an. Dadurch ist eine kraftfreie Montage des Sicherheitsringes 5b möglich.
Bezugszeichenliste

1a, 1b: Rotoranordnung
2a,2b: Rotorträger
3: Welle
4: Rotorblechpaket
5a, 5b: Sicherungsring
6: Außenfläche
7: Nut
8: Vorsprung
9: axiale Längsnuten
10: Sicherungsringlängsnuten
11: Aufsatz
TR: Rotorträgerdurchmesser
R1: erster Ringdurchmesser
R2: zweiter Ringdurchmesser
D1: Drehachse
A: axiale Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017011989 A1 [0006]

Claims

Rotoranordnung (1a, 1b) für eine elektrische Maschine eines Fahrzeugs, wobei die Rotoranordnung (1a, 1b) ein Rotorblechpaket (4) aufweist, und wobei die Rotoranordnung (1a, 1b) weiterhin einen sich in einer axialen Richtung (A) entlang einer Drehachse (D1) erstreckenden Rotorträger (2a,2b) mit einer radialen Außenseite (6a, 6b) und mit einem Rotorträgerdurchmesser (TR) umfasst, wobei der Rotorträger (2a, 2b) das Rotorblechpaket (4) trägt, welches auf der radialen Außenseite (6a, 6b) des Rotorträgers (2a,2b) angeordnet ist und ein Sicherheitselement aufweist, welches an der Außenseite (6a,6b) des Rotorträgers (2a,2b) stirnseitig am Rotorblechpaket (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement als einteilig, geschlossener, rotationssymmetrischer Sicherungsring (5a,5b) mit einer axialen Ringbreite (SR) und mit zumindest einem ersten Ringdurchmesser (R1) ausgebildet ist, wobei der erste Ringdurchmesser (R1) geringer oder gleich ist als der Rotorträgerdurchmesser (TR), so dass eine verdrehsichere axiale Sicherung des Rotorblechpakets (4) bereitgestellt ist.
Rotoranordnung (1a, 1b) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ringdurchmesser (R1) geringer ist als der Rotorträgerdurchmesser (TR).
Rotoranordnung (1a) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorträger (2a) eine umlaufende Nut (7) aufweist, in welcher der Sicherungsring (5a) eingehakt /angeordnet ist.
Rotoranordnung (1a) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (5a) mehrere radial nach innen weisende, sich nicht diagonal gegenüberliegende, Vorsprünge (8) aufweist, welche sich über einen Teilbereich der axialen Ringbreite (SR) erstrecken, wodurch ein zweiter Ringdurchmesser (R2) ausgebildet ist.
Rotoranordnung (1a) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (8) an der von dem Rotorblechpaket (8) abgewandten Seite des Sicherungsrings (5a) angeordnet sind.
Rotoranordnung (1a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (8) in der umlaufenden Nut (7) eingehakt / angeordnet sind.
Rotoranordnung (1a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorträger (6a) durch die umlaufende Nut (7) einen Nutgrunddurchmesser an der umlaufenden Nut (7) ausbildet und der Nutgrunddurchmesser kleiner ist als der zweite Ringdurchmesser.
Rotoranordnung (1a) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorträger (2a) axiale Längsnuten (9), welche sich bis zu der umlaufenden Nut (7) erstrecken, aufweist, so dass mittels der Vorsprünge (8) eine positionsgebundene Montage des Sicherungsrings (5a) ermöglicht ist.
Rotoranordnung (1a) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Vorsprünge (8) und die Anzahl der axialen Längsnuten (9) des Rotorträgers (2a) gleich ist.
Rotoranordnung (1a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (5a) axiale Sicherungsringlängsnuten (10) aufweist.
Rotoranordnung (1b) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorträger (2b) mehrere nach außen weisende radiale Aufsätze aufweist, welche gleichermaßen stirnseitig beabstandet zum Rotorblechpaket (4) angeordnet sind, und wobei der Sicherungsring (5b) zwischen dem Rotorblechpaket (4) und den Aufsätzen angeordnet ist, zur Ausbildung einer axialen drehfesten Sicherung des Rotorblechpakets (4).
Rotoranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrere nach außen weisenden radialen Aufsätze als ein umlaufender nach außen weisender radialer Aufsatz (11) ausgebildet ist.
Rotoranordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (5b) axiale Sicherungsringlängsnuten aufweist.
Verfahren zur Herstellung und/oder Montage einer Rotoranordnung (1a), wobei die Rotoranordnung (1a) einen sich in einer axialen Richtung (A) entlang einer Drehachse (D1) erstreckenden Rotorträger (2a) mit einer radialen Außenseite (6a), auf welcher ein Rotorblechpaket (4) angeordnet ist, und mit einem Rotorträgerdurchmesser (TR) umfasst, wobei der Rotorträger (2a) ferner eine umlaufende Nut (7) und mehrere axiale, sich bis zu der umlaufenden Nut (7) erstreckende, Längsnuten (9) aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte: - Bereitstellen eines Sicherungsrings (5a), wobei der Sicherungsring (5a) einen ersten Ringdurchmesser (R1) aufweist und radial nach innenweisende, sich nicht diagonal gegenüberliegende Vorsprünge (8) über einen Teilbereich einer axialen Ringbreite aufweist, wodurch ein zweiter Ringdurchmesser (R2) ausgebildet wird, so dass der erste Ringdurchmesser (R1) grösser als der zweite Ringdurchmesser (R2) ist, und wobei die Anzahl der axialen Längsnuten (9) gleich oder größer ist als die Anzahl der Vorsprünge (8), und wobei der erste Ringdurchmesser (R1) kleiner oder gleich dem Rotorträgerdurchmesser (TR) ist, - Erwärmen des Sicherungsrings (5a) zur Ausdehnung des Sicherungsrings (5a), - Anbringen der Vorsprünge (8) in den axialen Längsnuten (9) und entlangschieben des erwärmten Sicherungsrings (5a) derart, indem die Vorsprünge (8) in den axialen Längsnuten (9) entlanggeschoben werden, bis die Vorsprünge (8) in der umlaufenden Nut (7) eingehakt sind und der Sicherungsring (5a) mit seinem ersten Ringdurchmesser (R1) stirnseitig am Rotorblechpaket (4) angeordnet ist, - Abkühlen des erwärmten Sicherungsringes (5a).
Verfahren zur Herstellung und/oder Montage einer Rotoranordnung (1 b), wobei die Rotoranordnung (1b) einen sich in einer axialen Richtung (A) entlang einer Drehachse (D1) erstreckenden Rotorträger (2b) mit einer radialen Außenseite (6b), auf welcher ein Rotorblechpaket (4) angeordnet ist, und mit einem Rotorträgerdurchmesser (TR) aufweist, umfasst, wobei die Außenseite (6b) einen radial nach außen weisenden Aufsatz (11) aufweist, welcher stirnseitig beabstandet zum Rotorblechpaket (4) angeordnet ist, gekennzeichnet durch die Schritte: - Bereitstellen eines Sicherungsrings (5b), wobei der Sicherungsring (5b) einen ersten Ringdurchmesser (R1) aufweist, und wobei der erste Ringdurchmesser (R1) kleiner oder gleich dem Rotorträgerdurchmesser (TR) ist, - Erwärmen des Sicherungsrings (5b) zur Ausdehnung des Sicherungsrings (5b), - Aufschieben des erwärmten Sicherungsrings (5b) entlang des Rotorträgers (4) und Überschieben über den Aufsatz (11), bis der Sicherungsring (5b) zwischen Rotorblechpaket (4) und Aufsatz (11) stirnseitig angeordnet ist, - Abkühlen des erwärmten Sicherungsringes (5b), zur Ausbildung einer axialen drehfesten Sicherung des Rotorblechpakets.