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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für einen Elektromotor mit einer Rotorwelle und darauf angeordneten Blechpaketen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen Elektromotor mit einem solchen Rotor sowie ein Elektrofahrzeug mit einem solchen Elektromotor.
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Aus der
DE 10 2018 212 431 A1 ist ein Rotor mit einer Welle und mindestens einem drehfest damit verbundenen Rotorpaket aus einzelnen Blechlamellen bekannt, wobei das Rotorpaket mit einer Öffnung zur Aufnahme der Welle ausgestattet ist. Bei der Welle handelt es sich um eine Hohlwelle mit einer Wandung mit in Längsrichtung verlaufenden Ausnehmungen. Hierdurch soll ein verbesserter Verbund zwischen dem Rotorpaket und der Welle erreicht werden.
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Aus der
WO 2020/058122 A1 ist eine Wellenanordnung mit einer Hohlwelle mit einer Drehachse und einem Nabenkörper bekannt, wobei die Hohlwelle im Querschnitt betrachtet eine umlaufend geschlossene Wandung mit mehreren über den Umfang verteilten Stützabschnitten aufweist, die mit dem Nabenkörper in Anlagekontakt sind, und Federabschnitten, die von einer Innenumfangsfläche des Nabenkörpers beabstandet sind. Die Innenflächenbereiche der Federabschnitte liegen dabei auf einem kleineren Radius als die Innenflächenbereiche der Stützabschnitte, wobei die Wandung eine variable Dicke über den Umfang aufweist, die insbesondere in den Stützabschnitten geringer ist als in den Federabschnitten. Hierdurch soll eine zuverlässige Verbindung zwischen der Welle und der Naben auch bei hohen Drehzahlen ermöglicht werden.
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Auf einen Presssitzes zwischen einem Blechpaket und einer Rotorwelle, in welchen eingeleitete Drehmomente mit bzw. ohne einen zusätzlichen Formschluss übertragen werden, wirken neben geometrischen Einflussgrößen auch äußere Randbedingungen wie Temperatur und Drehzahl. Eine steigende Temperatur sowie eine steigende Drehzahl führen zu einer Aufweitung der Bauteile, hier konkret der Blechpakete, und in Folge davon zu einer Reduzierung der Fügeüberdeckung im Presssitz zur Rotorwelle. Durch die Aufweitung der Blechpakete kann die Rotorwelle selbst im Bereich der vorher eingebrachten elastischen Verformung, d.h. der elastischen Deformation aus dem Presssitz der auf sie gefügten Rotorbleche, der Aufweitung nachfolgen und vergrößert ihren Ist-Durchmesser im Rahmen der Aufweitung der Blechpakete.
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Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Rotoren ist, dass aufgrund der starren Verbindung der Rotorwelle mit den Wellenendstücken, z.B. bedingt durch eine Schweißverbindung zwischen diesen Bauteilen, die Fähigkeit der Rotorwelle zu den Wellenenden hin nachlässt, der sich aufgrund von Temperatur und Drehzahl vergrößernden Innenform/Innendurchmesser der Blechpakete zu folgen und eine konstante Vorspannung eines zwischen diesen wirkenden Presssitzes aufrecht zu erhalten. Die angeschweißten Wellenendstücke behindern hier die freie Bewegung der durch die gefügten Blechpakete vorgespannten Rotorwelle. Hieraus folgt mit steigender Erwärmung und/oder steigender Drehzahl ein Verlust der Drehmomentübertragungsfähigkeit.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Rotor der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, mittels welcher insbesondere eine temperatur- und drehzahlunabhängige drehfeste Verbindung zwischen einer Rotorwelle und Wellenendstücken gewährleistet werden kann.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Rotor mit einer Rotorwelle und längsendseitig damit verbundenen Wellenendstücken, diese Wellenendstücke nicht mehr über beispielsweise eine starre Schweißverbindung mit der Rotorwelle zu verbinden, sondern über eine drehmomentübertragende Formschlussverbindung, die jedoch gleichzeitig eine radiale Verstellbarkeit der Rotorwelle relativ zu den Wellenendstücken - in zumindest geringem Umfang - erlaubt und dadurch beispielsweise bei hoher Drehzahl und/oder Erwärmung einer Aufweitung der auf der Rotorwelle angeordneten Blechpaketen folgen kann, wodurch der zwischen der Rotorwelle und den Blechpaketen bestehende Presssitz temperatur- und drehzahlunabhängig seine Drehmomentübertragungsfähigkeit behält. Konkret wird somit bei dem erfindungsgemäßen Rotor eine Drehmomentübertragungsfähigkeit des Presssitzes, das heißt zwischen den Blechpaketen und der Rotorwelle, von der Drehmomentübertragungsfähigkeit der Rotorwelle bzw. deren Wellenrohr und den damit verbundenen Wellenendstücken entkoppelt. Der erfindungsgemäße Rotor für einen Elektromotor weist dabei eine Rotorwelle sowie die darauf angeordneten Blechpakete oder generell Rotorpakete auf. Erfindungsgemäß weist nun die Rotorwelle ein Wellenrohr sowie die zuvor erwähnten zwei längsendseitig damit formschlüssig und drehfest verbundenen Wellenendstücke auf, wobei das Wellenrohr radial beweglich, zumindest in geringem Umfang, zu den Wellenendstücken ist. Hierdurch wird eine drehzahl- und temperaturunabhängige Drehmomentübertragungsfähigkeit zwischen den Blechpaketen und der Rotorwelle durch den zwischen diesen beiden Komponenten bestehenden Presssitz ermöglicht, da die Rotorwelle der Aufweitung der Blechpakete auch an den Wellenendstücken folgen kann, sowie eine ebenfalls drehzahl- und temperaturunabhängige Übertragung der Drehmomente zwischen dem Wellenrohr und den damit verbundenen Wellenendstücken über die formschlüssige Verbindung. Durch die Möglichkeit, dass das Wellenrohr sich aufgrund der fehlenden starren Schweißverbindung mit den Wellenendstücken nun ebenfalls bei höheren Temperaturen bzw. Drehzahlen radial aufweiten kann, kann es einer temperatur- und drehzahlbedingten radialen Aufweitung der Blechpakete folgen, wobei die zwischen diesen beiden Komponenten im Presssitz vorgesehene Fügeüberdeckung erhalten bleibt. Hierdurch ist es möglich, die Blechpakete bzw. generell die Rotorpakete wie bislang üblich über einen Presssitz mit der Rotorwelle zu fügen, ohne dabei jedoch befürchten zu müssen, dass dieser Presssitz drehzahl- bzw. temperaturbedingt seine Drehmomentübertragungsfähigkeit verliert.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist zumindest ein Wellenendstück ein fest damit verbundenes Verbindungselement mit zumindest zwei Radialstegen auf. Diese beiden Radialstege queren einen Mittelpunkt, der gleichzeitig eine Rotationsachse des Verbindungselements darstellt. Selbstverständlich sind auch Ausführungsformen mit drei oder mehr derartigen Radialstegen denkbar. Das Verbindungselement ist dabei drehfest mit dem jeweils zugehörigen Wellenendstück verbunden, beispielsweise einstückig mit diesem ausgebildet, mit diesem verschweißt, verschraubt, verklebt, oder ähnliches. Diese Radialstege bilden zusammen mit an einer Innenmantelfläche des Wellenrohrs angeordneten Ausnehmungen eine Art Führung, in die jeweils ein zugehöriger Radialsteg des Verbindungselements formschlüssig eingreift. Der Radialsteg zusammen mit der wellenrohrseitigen Ausnehmung bietet dabei die Möglichkeit, einer drehfesten Kopplung des Verbindungselements und damit des Wellenendstücks mit dem Wellenrohr bei gleichzeitiger radialer Verstellbarkeit des Wellenrohrs relativ zu den Radialstegen bzw. zum Wellenendstück. Hierzu weisen die einzelnen Radialstege ein zumindest geringfügiges Kopfspiel in den zugehörigen Ausnehmungen auf, wodurch zu keiner Zeit eine radial außenliegende Stirnfläche eines Radialsteges mit der Innenmantelfläche des Wellenrohres in Kontakt steht. Hierdurch sind eine drehzahl- und temperaturabhängige Dehnung, sowohl im positiven als auch im negativen Sinne des Wellenrohrs relativ zu den Radialstegen möglich, wodurch das Wellenrohr sich zusammen mit den Blechpaketen temperatur- und drehzahlbedingt ausdehnen bzw. wieder zusammenziehen und dabei die Fügeüberdeckung des Presssitzes und dessen Drehmomentübertragungsfähigkeit erhalten werden können.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors ist an zumindest einem äußeren Ende eines Radialsteges eine Aufnahmeöffnung vorgesehen, die einen zugehörigen an einer Innenmantelfläche des Wellenrohres angeordneten Fortsatz zumindest teilweise umgreift. In diesem Fall ist somit anders als in den vorherigen Absätzen beschrieben, am jeweiligen Radialsteg eine Aufnahmeöffnung bzw. Ausnehmung vorgesehen, in die ein wellenrohrseitiger Fortsatz eingreift. Die Aufnahmeöffnung am Radialsteg des Verbindungselements sowie der Fortsatz sind dabei komplementär zueinander ausgebildet, wobei auch hier ein sogenanntes Kopfspiel zwischen der verbindungselementseitigen Aufnahmeöffnung und dem wellenrohrseitigen Fortsatz besteht, wodurch auch hier eine radiale Verstellbarkeit des Wellenrohrs relativ zum jeweiligen Verbindungselement bzw. Wellenendstück gewährleistet werden kann.
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Zweckmäßig weisen die zumindest eine Aufnahmeöffnung eine rechteckförmige Innenkontur und ein zugehöriger Fortsatz eine komplementär dazu ausgebildete rechteckförmige Außenkontur auf. Hierdurch ist es möglich, dass der Fortsatz mit seinen beiden Seitenwänden berührend in die Aufnahmeöffnung des Verbindungselements bzw. des Radialstegs eingreift und dadurch eine spielfreie Drehmomentübertragungsfähigkeit ermöglicht. An einem anderen Radialsteg bzw. alternativ können auch zumindest eine Aufnahmeöffnung einer kreissegmentartigen Innenkontur und ein zugehöriger Fortsatz eine komplementär dazu ausgebildete kreissegmentartige Außenkontur aufweisen. Auch bei dieser Ausführungsform ist wiederum ein Kopfspiel vorgesehen, welches eine radiale Verstellbarkeit zwischen Rotorwelle und Radialsteg ermöglicht, jedoch gleichzeitig eine spielfreie Drehmomentübertragungsfähigkeit gewährleistet.
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Alternativ kann die Rotorwelle auch ein Wellenrohr sowie zwei längsendseitig angeordnete Wellenendstücke aufweisen, die über zumindest zwei Distanzelemente, insbesondere Spannanker mit dem Wellenrohr verbunden sind, wobei diese zumindest zwei Distanzelemente formschlüssig und drehfest mit dem Wellenrohr verbunden sind und wobei das Wellenrohr zugleich radial beweglich zu den Distanzelementen ist. Die Distanzelemente sollen einen definierten Abstand zwischen den Wellenendstücken einstellen, um eine freie Beweglichkeit des Wellenrohrs zu gewährleisten. Die Distanzelemente können dabei einen eckigen, beispielsweise einen rechteckigen, oder einen runden Querschnitt aufweisen, wobei insbesondere bei einem Distanzelement mit einem runden Querschnitt zusätzlich noch ein über eine Radialstufe abgesetztes Gewinde vorgesehen sein kann und wobei die Radialstufe zugleich als Axialanschlag an einem der Wellenendstücke dient. In diesem Fall können die zumindest zwei Distanzelemente mit dem Gewindeabschnitt, beispielsweise einem Außengewinde, in komplementär dazu ausgebildete Innengewinde des zugehörigen Wellenendstücks eingeschraubt werden, wobei die Radialstufe hier den Axialanschlag bildet. Denkbar ist auch eine Verschraubung auf der gegenüberliegenden Seite des Wellenendstücks mit einer Mutter. Die Distanzelemente wiederum greifen formschlüssig in zugehörige wellenrohrseitige Ausnehmungen ein, wobei auch in diesem Fall zwischen den Distanzelementen und den Ausnehmungen bzw. einem Grund der jeweiligen Ausnehmung ein Radialspiel besteht, welches eine radiale Verstellbarkeit des Wellenrohrs, beispielsweise temperatur- und/oder drehzahlbedingt, ermöglicht, eine Drehmomentübertragungsfähigkeit jedoch gewährleistet. Selbstverständlich können auch hier drei oder mehr derartige Distanzelemente vorgesehen sein, welche unwuchtfrei über den Umfang der Wellenendstücke verteilt angeordnet werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors weist die Rotorwelle an einer Außenmantelfläche Kontaktbereiche auf, über welche sie mit Blechpaketen in Verbindung steht, sowie abgeflachte Bereiche, in welchen kein Kontakt zu den Blechpaketen besteht. Die abgeflachten Bereiche, bzw. zur Kreisform zurückgenommen Bereiche, dienen einem Momenteneintrag aus den Formverbund Rotorblechen/Wellenrohr auf das Verbindungselement.
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Zweckmäßig erstreckt sich zumindest ein Kontaktbereich um einen Umfangswinkel α von ca. 75°. Dies ist insbesondere bei einer Ausführungsform des Verbindungselements mit drei Radialstegen angestrebt, so dass die gesamte Kontaktfläche der insgesamt drei Kontaktbereiche mit den Blechpaketen einen Umfangswinkel α von ca. 225° aufweist. Die jeweiligen wellenrohrseitigen Ausnehmungen an einer Innenmantelfläche desselben sind dabei vorzugsweise in Umfangsrichtung innerhalb des jeweiligen Kontaktbereichs, vorzugsweise sogar mittig desselben, angeordnet, wodurch eine besonders stabile Ausführungsform gewährleistet werden kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors ist an zumindest einem Wellenendstück eine Zentrierkontur angeordnet, die das Wellenrohr koaxial zum Wellenendstück ausrichtet. Eine derartige Zentrierkontur kann beispielsweise als Konus ausgebildet sein. Hierdurch ist eine vergleichsweise einfache Gewährleistung eine Koaxialität zwischen Wellenendstücken und Wellenrohr und damit eine unwuchtfreie Lagerung des Rotors möglich.
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Zweckmäßig ist das Wellenrohr als gezogenes Rohr ausgebildet. Ein derartiges gezogenes Rohr bietet den großen Vorteil, dieses kostengünstig und fertigungstechnisch einfach, zugleich aber auch qualitativ höchstwertig herstellen zu können, wobei bei dem Ziehvorgang zugleich auch die Ausnehmungen an der Innenmantelfläche bzw. die Fortsätze mit hergestellt werden können.
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Bei einer Montage kann das Wellenrohr mit den darauf angeordneten Blechpaketen vormontiert und anschließend durch Einsetzen des Wellenendstücks in/auf das Wellenrohr fertig gestellt werden. Nachfolgend erfolgt die Montage des zweiten Wellenendstücks. Denkbar ist auch eine weiter vereinfachte Bauform der Rotorwelle in der Form, dass die Verbindungselemente selbst ein Wellenlager enthalten. Hierbei kann die zentrische Ausrichtung des Verbindungselements zum Lager eines abtriebseitigen Wellenendstücks durch eine zentrische Lagerung desselben in dem abtriebseitigen Wellenendstück erfolgen. Das Verbindungselement enthält bei dieser Ausführungsform ebenso wie das abtriebseitige Wellenendstück einen Führungsbund zur zentrischen Positionierung der Rotorwelle.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen Elektromotor mit einem solchen Rotor auszustatten und dadurch die bezüglich des Rotors beschriebenen Vorteile auf den Elektromotor zu übertragen. Konkret handelt es sich dabei um eine temperatur- und drehzahlunabhängige Drehmomentübertragungsfähigkeit zwischen Rotorwelle und darauf über einen beispielsweise Fügesitz angeordnete Blechpaketen aufgrund der Entkopplung der Drehmomentübertragungsfähigkeit zwischen Blechpaketen und Rotorwelle einerseits und Rotorwelle und Wellenendstücken andererseits.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Elektrofahrzeug mit einem solchen Elektromotor anzugeben, wobei ein derartiges Elektrofahrzeug somit einen Elektromotor aufweist, der eine temperatur- und drehzahlunabhängige Drehmomentübertragungsfähigkeit von seinen Blechpaketen auf die Wellenendstücke und damit eine Abtriebswelle bzw. Antriebswelle ermöglicht.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch:
- 1 eine Längsschnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Rotor,
- 2 eine Querschnittsdarstellung durch ein Wellenendstück im Bereich eines Verbindungselements bei einer ersten Ausführungsform,
- 3 bis 6 jeweils Darstellungen wie in 2, jedoch bei unterschiedlichen Ausführungsformen.
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Entsprechend den 1 bis 6, weist ein erfindungsgemäßer Rotor 1 für einen Elektromotor 2, beispielsweise für ein Elektrofahrzeug 3, eine Rotorwelle 4 mit darauf angeordneten Blechpaketen 5 auf, wobei die Blechpakete 5 generell auch als Rotorpakete oder Rotorbleche bezeichnet werden können. Die Blechpakete 5 sind dabei vorzugsweise über einen Presssitz mit einer vordefinierten Fügeüberdeckung auf der Rotorwelle 4 bzw. einem Wellenrohr 6 derselben gefügt. Selbstverständlich sind auch noch weitere Befestigungsarten, wie beispielsweise eine Formschlussverbindung zwischen den Blechpaketen 5 und der Rotorwelle 4 denkbar.
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Die Rotorwelle 4 besitzt ein Wellenrohr 6 sowie zwei längsendseitig damit formschlüssig und drehfest verbundene Wellenendstücke 7, 8, wobei das Wellenrohr 6 radial beweglich zu den Wellenendstücken 7, 8 ist. Diese Ausführungsform ist beispielsweise in den 1 bis 3 sowie 5 und 6 gezeigt. Alternativ ist auch denkbar, dass die Rotorwelle 4 ein Wellenrohr 6 sowie zwei längsendseitig damit verbundene Wellenendstücke 7, 8 aufweist, die über zumindest zwei Distanzelemente 9 mit dem Wellenrohr 6 verbunden sind, wobei die zumindest zwei Distanzelemente 9 formschlüssig und drehfest mit dem Wellenrohr 6 verbunden sind und wobei das Wellenrohr 6 wiederum radial beweglich zu den Distanzelementen 9 gelagert ist. Die Distanzelemente 9 sollen einen definierten Abstand zwischen den Wellenendstücken 7 und 8 einstellen, um eine freie Beweglichkeit des Wellenrohrs 6 sicherzustellen.
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Beide alternative Ausführungsformen bieten dabei den großen Vorteil, dass sich im Betrieb des Elektromotors 2, bei welchem temperatur- und/oder drehzahlbedingte Dehnungen auftreten können, das Wellenrohr 6 den Dehnungen der Blechpakete 5 folgen kann, wodurch die zwischen diesen beiden Komponenten bestehende Fügeüberdeckung nicht reduziert und dadurch die Drehmomentübertragungsfähigkeit des Presssitzes temperatur- und drehzahlunabhängig gewährleistet werden kann. Durch die Formschlussverbindung zwischen dem Wellenrohr 6 einerseits und den beiden Wellenendstücken 7, 8 andererseits ist auch hier eine Drehmomentübertragungsfähigkeit temperatur- und drehzahlunabhängig gewährleistet. Die Wellenendstücke 7, 8 können dabei beispielsweise mit einer Antriebswelle 10 oder einer Abtriebswelle 11 drehfest verbunden, beispielsweise verschweißt sein. Der Rotor 1 besitzt darüber hinaus eine Rotationsachse 12, welche zugleich die Axialrichtung vorgibt.
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Betrachtet man nun den erfindungsgemäßen Rotor 1 entsprechend der 2, so kann man erkennen, dass das dort gezeigte Wellenendstück 7, 8 (Ansicht von innen) ein fest damit verbundenes Verbindungselement 13 mit drei Radialstegen 14 aufweist. Rein theoretisch sind selbstverständlich lediglich zumindest zwei derartige Radialstege 14 zur Drehmomentübertragungsfähigkeit erforderlich. Das gemäß der 2 dargestellte Wellenrohr 6 weist an einer Innenmantelfläche Ausnehmungen 15 auf, in die jeweils ein zugehöriger Radialsteg 14 des Verbindungselements 13 mit einem radial äußeren Ende formschlüssig eingreift. Dabei verbleibt zwischen einer äußeren Stirnseite und einem Boden der wellenrohrseitigen Ausnehmung 15 ein Radialspiel 16, wodurch das Wellenrohr 6 bei einer temperatur- und/oder drehzahlbedingten Dehnung den Blechpaketen 5 folgen kann, ohne dass zwischen diesen eine Fügeüberdeckung und damit eine Drehmomentübertragungsfähigkeit reduziert wird. Durch den Radialspalt 16 ist auch ein temperaturbedingtes Schrumpfen sowohl der Blechpakete 5 als auch des Wellenrohrs 6 problemlos kompensierbar, ohne dass darunter die Drehmomentübertragungsfähigkeit zwischen dem Verbindungselement 13 und dem Wellenrohr 6 beeinträchtigt werden würde.
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Betrachtet man die 3, so kann man bei dieser Ausführungsform erkennen, dass an zumindest einem äußeren Ende eines Radialsteges 14 eine Aufnahmeöffnung 17 vorgesehen ist, die einen zugehörigen und an einer Innenmantelfläche des Wellenrohrs 6 angeordneten Fortsatz 18 zumindest teilweise, insbesondere formschlüssig, umgreift. Auch hier ist zwischen einem Boden der Aufnahmeöffnung 17 und dem Fortsatz 18 ein Radialspiel 16 vorgesehen, um gegebenenfalls auftretende, insbesondere temperatur- und/oder drehzahlbedingte, positive und negative Dehnungen aufnehmen zu können. Die Aufnahmeöffnung 17 sowie der zugehörige Fortsatz 18 sind dabei komplementär zueinander ausgebildet, wodurch eine spielfreie Umgreifung des Fortsatzes 18 durch die Aufnahmeöffnung 17 in Umfangsrichtung und damit eine spielfreie Drehmomentübertragung gegeben sind.
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Die zumindest eine Aufnahmeöffnung 17 besitzt dabei entsprechend der 3 eine rechteckförmige Innenkontur, während der zugehörige Fortsatz 18 eine komplementär dazu ausgebildete rechteckförmige Außenkontur aufweist. Denkbar ist selbstverständlich auch, dass die Aufnahmeöffnung 17 eine kreissegmentartige Innenkontur und der zugehörige Fortsatz 18 eine komplementär dazu ausgebildete kreissegmentartige Außenkontur aufweisen, wie dies beispielsweise bei der Ausführungsform entsprechend der 6 gezeigt ist.
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Bei der gemäß der 4 gezeigten Ausführungsform weist das Distanzelement 9 einen runden Querschnitt auf, wobei dieser selbstverständlich auch einen eckigen und komplementär zur wellenrohrseitigen Ausnehmung 15 ausgebildeten Querschnitt aufweisen kann. Unabhängig von der Querschnittsform ist jedoch sowohl der Distanzelemente 9 als auch der Radialsteg 14 in Umfangsrichtung vorzugsweise spielfrei in der wellenrohrseitigen Ausnehmung 15 aufgenommen, wodurch eine spielfreie Drehmomentübertragung gegeben ist.
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Zudem kann man erkennen, dass die gezeichneten Distanzelemente 9 einen runden Querschnitt aufweisen, der darüber hinaus eine nicht näher bezeichnete Radialstufe aufweisen kann, über welche der runde Querschnitt in ein abgesetztes Außengewinde übergeht. In diesem Fall kann das Distanzelement 9 mit seinem Außengewinde entweder in ein komplementär dazu ausgebildetes und am Wellenendstück 7, 8 angeordnetes Innengewinde eingeschraubt werden oder durch eine entsprechende Öffnung am Wellenendstück 7, 8 hindurchgesteckt und mittels einer Kontermutter fixiert werden. Die Radialstufe bietet dabei die Möglichkeit eines Axialanschlags.
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Betrachtet man die Ausführungsform des Verbindungselements 13 entsprechend der 5, so kann man erkennen, dass die dort gezeigten Radialstege 14 an ihrem radial äußeren Ende einen T-förmigen Kopf 19 aufweisen, über welchen sie flächig an nicht mit den Blechpaketen 5 in Kontakt stehenden abgeflachten Bereichen 20 anliegen. In Umfangsrichtung zwischen den abgeflachten Bereichen 20 weist die Außenmantelfläche des Wellenrohrs 6 Kontaktbereiche 21 auf, über welche eine direkte Verbindung mit den Blechpaketen 5 gegeben ist.
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Die Ausnehmungen 15 sowie die Fortsätze 18 entsprechend der 3 sind dabei in dem jeweiligen Kontaktbereich 21 angeordnet, während der Fortsatz 18 bei der gemäß der 6 dargestellten Ausführungsform in dem abgeflachten Bereich 20 angeordnet ist, wodurch eine gewisse federnde Wirkung gegeben ist. Bei der gemäß der 6 dargestellten Ausführungsform ist es deshalb möglich, dass der Radialsteg 14 mit seiner Aufnahmeöffnung 17 direkt an dem wellenrohrseitigen Fortsatz 18 anliegt, beispielsweise unter Normalbedingungen sogar unter einer gewissen Vorspannung, da der Bereich 20 eine gewisse Federung ermöglicht, daher nicht im direkten Kontakt zu den Blechpaketen 5 steht. In gleicher Weise ist auch der T-förmige Kopf 19 der Radialstege 14 mit den abgeflachten Bereichen 20 verbunden, so dass auch hier auf das Vorsehen eines Radialspaltes 16 prinzipiell verzichtet werden kann. Die gemäß den 2 bis 6 gezeichneten Kontaktbereiche 21 erstrecken sich dabei über einen Umfangswinkel α von ca. 75°, so dass die in Umfangsrichtung dazwischen angeordneten abgeflachten Bereiche 20 jeweils einen nicht näher bezeichneten Umfangswinkel von ca. 45° bedecken.
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Das Wellenrohr 6 kann dabei zusammen mit beispielsweise den Ausnehmungen 15 bzw. den Fortsätzen 18 und/oder den abgeflachten Bereichen 20 als gezogenes Rohr ausgebildet sein, wodurch dessen Herstellung kostengünstig, fertigungstechnisch einfach und dennoch qualitativ hochwertig möglich ist. An zumindest einem Wellenendstück 7, 8 kann darüber hinaus eine nicht näher bezeichnete Zentrierkontur, insbesondere ein Konus, vorgesehen sein, die/der das Wellenrohr 6 koaxial zum Wellenendstück 7, 8 und zur Rotationsachse 12 ausrichtet und dadurch Unwuchten verhindert. Rein theoretisch können selbstverständlich die Fortsätze 18 und/oder die Ausnehmungen 15 auch nachträglich in ein Wellenrohr 16 eingebracht werden. Das Verbindungselement 13 seinerseits ist vorzugsweise einstückig mit dem jeweils zugehörigen Wellenendstück 7, 8 verbunden, kann aber auch mit diesem verklebt, verschweißt, verschraubt oder verstiftet sein.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass das Wellenrohr 6 als Träger der Blechpakete 5 zusammen mit einem Wellenendstück 7, 8 sowie dessen Verbindungselement 13 in einem separaten Arbeitsgang vormontiert werden kann. Die Rotorwelle 4 selbst wird dann in einfacher Art und Weise durch ein Einstecken des vormontierten Verbindungselements 13 vorgefertigt und anschließend durch das zweite Wellenendstück 8, 7 mit dem zugehörigen Verbindungselement 13 fertig gestellt.
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Generell kann mit dem erfindungsgemäßen Rotor 1 ein bislang bestehendes Problem einer starren Anbindung des Wellenrohrs 6 an die jeweiligen Wellenendstücke 7, 8 und Verbunden damit das Problem eines sich drehzahl- und/oder temperaturabhängig verschlechternden Presssitzes zwischen Wellenrohr 6 und Blechpaketen 5 im Bereich der Wellenendstücke 7, 8 gänzlich vermieden werden, da das Wellenrohr 6 nun sowohl temperatur- als auch drehzahlbedingt einer Dehnung der Blechpakete 5 folgen kann, ohne dass sich dabei die Fügeüberdeckung des Presssitzes zwischen diesen beiden Komponenten ändert und dadurch die Drehmomentübertragungsfähigkeit reduziert wird. Trotzdem kann mit der erfindungsgemäßen formschlüssigen und dennoch eine radiale Verstellbarkeit des Wellenrohrs 6 relativ zu den Wellenendstücken 7, 8 zulassenden Formschlussverbindung eine spielfreie Drehmomentübertragung vom Wellenrohr 6 auf die Wellenendstücke 7, 8 und weiter auf eine Antriebswelle 10 bzw. einer Abtriebswelle 11 oder umgekehrt erfolgen, wodurch ein deutlicher Vorteil zu bislang aus dem Stand der Technik bekannten Rotoren besteht, bei welchen bei einer temperatur- und/oder drehzahlbedingten Dehnung der Blechpakete das Wellenrohr dieser Bewegung nicht folgen konnte und sich dadurch die Drehmomentübertragungsfähigkeit des Presssitzes reduzierte.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018212431 A1 [0002]
- WO 2020/058122 A1 [0003]
