DE102022211821A1 - Rotor of an electrical machine - Google Patents

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DE102022211821A1
DE102022211821A1 DE102022211821.9A DE102022211821A DE102022211821A1 DE 102022211821 A1 DE102022211821 A1 DE 102022211821A1 DE 102022211821 A DE102022211821 A DE 102022211821A DE 102022211821 A1 DE102022211821 A1 DE 102022211821A1
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Andreas Stahl
Jannik Stammler
Mickael Kremer
Konstantin Lindenthal
Benedikt Lahl
Niklas Schroeder
Dominik Flore
Ann-Kathrin Boehmer
Harald Laue
Claus-Christian Oetting
Konstantin Treiber
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Abstract

Rotor (1) einer elektrischen Maschine (2) mit einer um eine Rotorachse (3) drehbaren Rotorwelle (4), mit einem auf der Rotorwelle (4) angeordneten Rotorkörper (5), der insbesondere als Rotorblechpaket ausgebildet ist, und mit zumindest einer an einer der beiden Stirnseiten des Rotorkörpers (5) angeordneten Endscheibe (6), wobei der Rotorkörper (5) von zumindest einer Rotorhülse (7), insbesondere einer Faserverbundhülse, umschlossen ist, wobei die Rotorhülse (7) in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse (3) mit einem Hülsenendabschnitt (7e) über den Rotorkörper (5) hinausreicht und mit dem Hülsenendabschnitt (7e) unter einer Vorspannung an einer ringförmigen Auflagefläche (10) der jeweiligen Endscheibe (6) anliegt, wobei im Rotorkörper (5) ein Kühlpfad (8) ausgebildet ist, der mit einem Wellenkühlkanal (14) der Rotorwelle (4) strömungsverbunden ist zur Kühlung des Rotors (1) mit einem Kühlfluid,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich die Auflagefläche (10) der jeweiligen Endscheibe (6) zu einer dem Rotorkörper (5) abgewandten Seite der Endscheibe (6) hin in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse (3) verjüngt.

Figure DE102022211821A1_0000
Rotor (1) of an electrical machine (2) with a rotor shaft (4) that can be rotated about a rotor axis (3), with a rotor body (5) arranged on the rotor shaft (4), which is designed in particular as a rotor laminated core, and with at least one end plate (6) arranged on one of the two end faces of the rotor body (5), wherein the rotor body (5) is enclosed by at least one rotor sleeve (7), in particular a fiber composite sleeve, wherein the rotor sleeve (7) extends beyond the rotor body (5) in the axial direction with respect to the rotor axis (3) with a sleeve end section (7e) and rests with the sleeve end section (7e) under a prestress on an annular support surface (10) of the respective end plate (6), wherein a cooling path (8) is formed in the rotor body (5), which is fluidly connected to a shaft cooling channel (14) of the rotor shaft (4) for cooling the rotor (1) with a cooling fluid,
characterized in that
the support surface (10) of the respective end plate (6) tapers towards a side of the end plate (6) facing away from the rotor body (5) in the radial direction with respect to the rotor axis (3).
Figure DE102022211821A1_0000

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Rotor einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on a rotor of an electrical machine according to the preamble of the main claim.

Es ist schon Rotor einer elektrischen Maschine, insbesondere einer permanentmagneterregten Synchronmaschine, aus der DE102017129212 A1 bekannt, mit einer um eine Rotorachse drehbaren Rotorwelle, mit einem auf der Rotorwelle angeordneten Rotorkörper, der insbesondere als Rotorblechpaket ausgebildet ist, und mit zumindest einer an einer der beiden Stirnseiten des Rotorkörpers angeordneten Endscheibe, wobei der Rotorkörper von zumindest einer Rotorhülse, insbesondere einer Faserverbundhülse, umschlossen ist, wobei die Rotorhülse in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse mit einem Hülsenendabschnitt über den Rotorkörper hinausreicht und mit dem Hülsenendabschnitt unter Vorspannung an einer ringförmigen Auflagefläche der jeweiligen Endscheibe anliegt, wobei im Rotorkörper ein Kühlpfad ausgebildet ist, der mit einem Wellenkühlkanal der Rotorwelle strömungsverbunden ist zur Kühlung des Rotors mit einem Kühlfluid.It is already the rotor of an electrical machine, in particular a permanent magnet synchronous machine, from which DE102017129212 A1 known, with a rotor shaft rotatable about a rotor axis, with a rotor body arranged on the rotor shaft, which is designed in particular as a rotor laminated core, and with at least one end plate arranged on one of the two end faces of the rotor body, wherein the rotor body is enclosed by at least one rotor sleeve, in particular a fiber composite sleeve, wherein the rotor sleeve extends beyond the rotor body in the axial direction with respect to the rotor axis with a sleeve end section and rests with the sleeve end section under prestress on an annular bearing surface of the respective end plate, wherein a cooling path is formed in the rotor body, which is fluidly connected to a shaft cooling channel of the rotor shaft for cooling the rotor with a cooling fluid.

Nachteilig ist, dass im Kühlpfad bei der Rotation des Rotors sehr hohe Drücke entstehen, die in einer vom Rotorkörper abgewandten axialen Richtung auf die jeweilige Endscheibe wirken und diese mechanisch stark belasten. Dabei kann eine Undichtigkeit zwischen dem Rotorkörper und der Endscheibe entstehen oder vergrößert werden.The disadvantage is that very high pressures are generated in the cooling path when the rotor rotates, which act on the respective end plate in an axial direction away from the rotor body and place a high mechanical load on it. This can cause or increase a leak between the rotor body and the end plate.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der erfindungsgemäße Rotor einer elektrischen Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass von der Rotorhülse eine zusätzliche axiale Haltekraft auf die jeweilige Endscheibe ausgeübt wird, so dass die Pressverbindung zwischen dem Rotorhülsenendabschnitt und der Endscheibe höhere axiale Druckkräfte aufnehmen kann und somit höher belastbar ist. Außerdem werden durch das axiale Andrücken der Endscheibe an den Rotorkörper Leckagespalte zwischen dem Rotorkörper und der Endscheibe verringert, so dass die Pressverbindung zwischen dem Rotorhülsenendabschnitt und der Endscheibe weniger druckbelastet wird. Auf eine Klebeverbindung zwischen dem Rotorhülsenendabschnitt und der Endscheibe kann verzichtet werden.The rotor of an electrical machine according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that an additional axial holding force is exerted by the rotor sleeve on the respective end plate, so that the press connection between the rotor sleeve end section and the end plate can absorb higher axial pressure forces and can therefore withstand higher loads. In addition, the axial pressing of the end plate onto the rotor body reduces leakage gaps between the rotor body and the end plate, so that the press connection between the rotor sleeve end section and the end plate is subjected to less pressure. An adhesive connection between the rotor sleeve end section and the end plate can be dispensed with.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem sich die Auflagefläche der jeweiligen Endscheibe zu einer dem Rotorkörper abgewandten Seite der Endscheibe hin in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse verjüngt, insbesondere konisch verläuft.This is achieved according to the invention in that the support surface of the respective end plate tapers towards a side of the end plate facing away from the rotor body in the radial direction with respect to the rotor axis, in particular extends conically.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Rotors einer elektrischen Maschine möglich.The measures listed in the subclaims enable advantageous further developments and improvements of the rotor of an electrical machine specified in the main claim.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die Auflagefläche der jeweiligen Endscheibe an einem dem Rotorkörper zugewandten Ende bündig zum Außenumfang des Rotorkörpers ausgeführt ist. Auf diese Weise wird ein stufenloser Übergang vom Rotorblechpaket zur jeweiligen Endscheibe erreicht, so dass die Rotorhülse sowohl am Rotorblechpaket als auch an der jeweiligen Endscheibe flächig und/oder ununterbrochen anliegt.It is particularly advantageous if the support surface of the respective end plate is flush with the outer circumference of the rotor body at an end facing the rotor body. In this way, a stepless transition from the rotor laminated core to the respective end plate is achieved, so that the rotor sleeve rests flatly and/or continuously on both the rotor laminated core and the respective end plate.

Sehr vorteilhaft ist, wenn zwischen der Auflagefläche der jeweiligen Endscheibe und der Rotorhülse eine Abdichtung vorgesehen ist, insbesondere eine Dichtstruktur an der Auflagefläche oder ein separates Dichtelement zwischen der Auflagefläche der jeweiligen Endscheibe und der Rotorhülse. Auf diese Weise wird zwischen der Auflagefläche der jeweiligen Endscheibe und der Rotorhülse eine dichte oder quasidichte Verbindung gebildet, so dass der im Rotor ausgebildete Kühlpfad besonders gut abgedichet wird und keine oder nur wenig unbeabsichtigte Leckage aus dem Kühlpfad auftritt.It is very advantageous if a seal is provided between the contact surface of the respective end plate and the rotor sleeve, in particular a sealing structure on the contact surface or a separate sealing element between the contact surface of the respective end plate and the rotor sleeve. In this way, a tight or quasi-tight connection is formed between the contact surface of the respective end plate and the rotor sleeve, so that the cooling path formed in the rotor is particularly well sealed and no or only little unintentional leakage from the cooling path occurs.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die jeweilige Endscheibe eine Kunststoffscheibe, eine Kompositscheibe oder eine Metallscheibe ist.It is also advantageous if the respective end plate is a plastic plate, a composite plate or a metal plate.

Im Fall einer Kunststoffscheibe können in der Endscheibe nach einem ersten Ausführungsbeispiel Kanalabschnitte eines Kühlpfads zur Kühlung des Rotors kostengünstig integriert werden. Weiterhin kann die Kunststoffscheibe eine auf der Kunststoffscheibe montierte ferromagnetische Metallscheibe gegenüber dem Rotorkörper isolieren, so dass der Magnetkreis im Rotor nicht negativ beeinflusst ist. Die Kunststoffscheibe kann ein separates Element sein oder beispielsweise an den Rotorkörper angespritzt sein.In the case of a plastic disk, according to a first embodiment, channel sections of a cooling path for cooling the rotor can be integrated cost-effectively in the end disk. Furthermore, the plastic disk can insulate a ferromagnetic metal disk mounted on the plastic disk from the rotor body, so that the magnetic circuit in the rotor is not negatively affected. The plastic disk can be a separate element or, for example, can be molded onto the rotor body.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn die Kompositscheibe einen Kunststoff und einen im Kunststoff eingebetteten Füllstoff, insbesondere aus Metall oder einem Mineral, umfasst. Auf diese Weise kann die Kompositscheibe eine Wuchtscheibe zum subtraktiven Wuchten bilden.It is very advantageous if the composite disk comprises a plastic and a filler embedded in the plastic, in particular made of metal or a mineral. In this way, the composite disk can form a balancing disk for subtractive balancing.

Die Rotorhülse kann nach dem ersten Ausführungsbeispiel eine mit Vorspannung direkt auf den Rotor gewickelte Faserverbundhülse sein, wobei auf der Auflagefläche der jeweiligen Endscheibe ein Wickelanfang oder ein Wickelende der Faserverbundhülse vorgesehen ist. Auf diese Weise wird eine Wickelzugkraft beim Aufwickeln der Faserverbundhülse aufgeteilt in eine radiale und eine axiale Komponente, welche die Endscheibe an den Rotorkörper drückt und dadurch eine hohe Dichtigkeit im Kühlpfad erzeugt.According to the first embodiment, the rotor sleeve can be a fiber composite sleeve wound directly onto the rotor with pre-tension, with a winding start or a winding end of the fiber composite sleeve being provided on the support surface of the respective end disk. In this way, the winding tensile force during winding of the fiber composite sleeve is divided into a radial and an axial component, which presses the end plate against the rotor body and thereby creates a high level of tightness in the cooling path.

Auch vorteilhaft ist, wenn die Auflagefläche der jeweiligen Endscheibe nach dem ersten Ausführungsbeispiel an einem dem Rotorkörper abgewandten Ende durch einen Ringkragen begrenzt ist, der in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse gegenüber der Auflagefläche vorsteht. Auf diese Weise ist das Ende der Auflagefläche deutlich abgegrenzt, so dass ein Wickelanfang oder-ende für eine direkt auf den Rotor gewickelte Faserverbundhülse klarer definiert ist.It is also advantageous if the support surface of the respective end disk according to the first embodiment is delimited at an end facing away from the rotor body by an annular collar which protrudes in the radial direction relative to the rotor axis relative to the support surface. In this way, the end of the support surface is clearly delimited, so that a winding start or end for a fiber composite sleeve wound directly onto the rotor is more clearly defined.

Desweiteren vorteilhaft ist, wenn zwischen einem Kunststoff der Rotorhülse und dem Kunststoff der jeweiligen Komposit- oder Kunststoffscheibe eine stoffschlüssige Fügeverbindung gebildet ist. Dadurch kann auf einfache Weise eine dichte Verbindung zwischen der Rotorhülse und der Endscheibe erzeugt werden.It is also advantageous if a material-locking joint is formed between a plastic of the rotor sleeve and the plastic of the respective composite or plastic disk. This makes it easy to create a tight connection between the rotor sleeve and the end disk.

Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn die Rotorhülse nach einer alternativen Ausführung eine vorgefertigte Faserverbundhülse ist, die in axialer Richtung auf den Rotor aufgeschoben bzw. aufgepresst und im montierten Zustand vorgespannt ist.Furthermore, it is advantageous if the rotor sleeve according to an alternative embodiment is a prefabricated fiber composite sleeve which is pushed or pressed onto the rotor in the axial direction and is prestressed in the assembled state.

Außerdem vorteilhaft ist, wenn zwei Rotorhülsen vorgesehen sind, die von unterschiedlichen Stirnseiten auf den Rotor aufgeschoben bzw. aufgepresst sind. Die beiden Rotorhülsen bzw. Rotorhülsen-Hälften können dünner ausgeführt werden als eine einzelne, doppelt so lange Rotorhülse, weil die Aufpresskräfte für eine Rotorhülse linear mit der Aufpresslänge steigen und somit halbiert werden.It is also advantageous if two rotor sleeves are provided, which are pushed or pressed onto the rotor from different end faces. The two rotor sleeves or rotor sleeve halves can be made thinner than a single rotor sleeve that is twice as long, because the pressing forces for a rotor sleeve increase linearly with the pressing length and are thus halved.

Wenn die beiden Rotorhülsen-Hälften gleichzeitig aufgepresst werden, ist die Montagezeit zum Aufpressen der Rotorhülsen-Hälften kürzer als bei einer einzelnen, doppelt langen Rotorhülse.If the two rotor sleeve halves are pressed on at the same time, the assembly time for pressing the rotor sleeve halves on is shorter than for a single, double-length rotor sleeve.

Zusätzlich vorteilhaft kann sein, wenn in der jeweiligen Endscheibe zumindest ein Verbindungskanal als Teil des Kühlpfades ausgebildet ist, der radial innen über einen Wellenauslass mit dem Wellenkühlkanal und radial außen mit Kühlkanälen des Rotorkörpers strömungsverbunden ist. Dadurch können die Kühlkanäle des Rotorkörpers auf einfache Weise mit dem Wellenkühlkanal strömungsverbunden werden, so dass eine effektive und wirksame Rotorkühlung erreicht wird.It can also be advantageous if at least one connecting channel is formed in the respective end plate as part of the cooling path, which is fluidically connected radially inwardly via a shaft outlet to the shaft cooling channel and radially outwardly to cooling channels of the rotor body. This allows the cooling channels of the rotor body to be fluidically connected to the shaft cooling channel in a simple manner, so that effective and efficient rotor cooling is achieved.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn auf einer dem Rotorkörper abgewandten Stirnseite der jeweiligen Endscheibe eine Scheiben-Aufnahme zur Aufnahme einer metallischen Wuchtscheibe ausgebildet ist, wobei die in der Scheiben-Aufnahme angeordnete Wuchtscheibe mit einem Innenumfang auf die Rotorwelle aufgepresst ist. Auf diese Weise wird die jeweilige Endscheibe in einem radial inneren Bereich von der Wuchtscheibe abgestützt. Somit wird in dem radial inneren Bereich der Endscheibe eine hohe Steifigkeit und Festigkeit erzeugt, wodurch im radial äußeren Bereich an der Auflagefläche der Endscheibe eine hohe Presskraft ermöglicht wird.It is also advantageous if a disk holder for holding a metal balancing disk is formed on a front side of the respective end disk facing away from the rotor body, wherein the balancing disk arranged in the disk holder is pressed onto the rotor shaft with an inner circumference. In this way, the respective end disk is supported by the balancing disk in a radially inner region. This creates a high level of rigidity and strength in the radially inner region of the end disk, which enables a high pressing force in the radially outer region on the support surface of the end disk.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine mit einem erfindungsgemäßen Rotor.The invention further relates to an electrical machine with a rotor according to the invention.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description.

Es zeigen:

  • 1 im Schnitt einen erfindungsgemäßen Rotor einer elektrischen Maschine,
  • 2 eine Ansicht eines Details A nach 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 3 eine Ansicht des Details A nach 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
  • 4 eine Ansicht des Details A nach 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und
  • 5 eine Ansicht eines Details B nach 1.
Show it:
  • 1 in section a rotor of an electrical machine according to the invention,
  • 2 a view of a detail A after 1 according to a first embodiment,
  • 3 a view of detail A after 1 according to a second embodiment,
  • 4 a view of detail A after 1 according to a third embodiment and
  • 5 a view of a detail B according to 1 .

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

1 zeigt im Schnitt einen erfindungsgemäßen Rotor einer elektrischen Maschine. 1 shows a section through a rotor of an electrical machine according to the invention.

Der erfindungsgemäße Rotor 1 einer elektrischen Maschine 2, insbesondere einer permanentmagneterregten Synchronmaschine, umfasst eine um eine Rotorachse 3 drehbare Rotorwelle 4, einen auf der Rotorwelle 4 angeordneten Rotorkörper 5, der insbesondere als Rotorblechpaket ausgebildet ist, und zumindest eine an einer der beiden Stirnseiten des Rotorkörpers 5 angeordnete Endscheibe 6. Die jeweilige Endscheibe 6 liegt am Rotorkörper 5 an.The rotor 1 according to the invention of an electrical machine 2, in particular a permanent magnet synchronous machine, comprises a rotor shaft 4 rotatable about a rotor axis 3, a rotor body 5 arranged on the rotor shaft 4, which is designed in particular as a rotor laminated core, and at least one end disk 6 arranged on one of the two end faces of the rotor body 5. The respective end disk 6 rests on the rotor body 5.

Der Rotorkörper 5 ist von zumindest einer unter Vorspannung stehenden Rotorhülse 7, insbesondere einer Faserverbundhülse, umschlossen. Die Rotorhülse 7 reicht in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse 3 mit einem Hülsenendabschnitt 7e über den Rotorkörper 5 hinaus und liegt mit dem unter Vorspannung stehenden Hülsenendabschnitt 7e an einer ringförmigen Auflagefläche 10 am Außenumfang der jeweiligen Endscheibe 6 an. Im Rotorkörper 5 ist ein Kühlpfad 8 ausgebildet, der mit einem Wellenkühlkanal 14 der Rotorwelle 4 strömungsverbunden ist zur Kühlung des Rotors 1 mit einem Kühlfluid, insbesondere Öl.The rotor body 5 is enclosed by at least one prestressed rotor sleeve 7, in particular a fiber composite sleeve. The rotor sleeve 7 extends in the axial direction with respect to the rotor axis 3 with a sleeve end section 7e beyond the rotor body 5 and rests with the prestressed sleeve end section 7e on an annular support surface 10 on the outer circumference of the respective end disk 6. A cooling path 8 is formed in the rotor body 5, which flows with a shaft cooling channel 14 of the rotor shaft 4. is connected to a cooling fluid, in particular oil, for cooling the rotor 1.

In der jeweiligen Endscheibe 6 ist zumindest ein Verbindungskanal 15 als Teil des Kühlpfades 8 ausgebildet, der radial innen über einen Wellenauslass 16 mit dem Wellenkühlkanal 14 und radial außen mit insbesondere axialen Kühlkanälen 17 des Rotorkörpers 5 strömungsverbunden ist.In the respective end plate 6, at least one connecting channel 15 is formed as part of the cooling path 8, which is fluidically connected radially inwardly via a shaft outlet 16 to the shaft cooling channel 14 and radially outwardly to in particular axial cooling channels 17 of the rotor body 5.

Auf einer dem Rotorkörper 5 abgewandten Stirnseite der jeweiligen Endscheibe 6 kann beispielsweise eine Wuchtscheiben-Aufnahme 20 ausgebildet sein, in der eine metallische Wuchtscheibe 21 zur axialen Abstützung der Endscheibe 6 angeordnet ist. Die Wuchtscheiben-Aufnahme 20 der Endscheibe 6 weist beispielsweise zumindest eine Zentrierschulter 22 auf, die zur radialen Ausrichtung der Endscheibe 6 relativ zum Außenumfang der Wuchtscheibe 21 ausgebildet ist und die Wuchtscheiben-Aufnahme 20 bildet.For example, a balancing disk holder 20 can be formed on a front side of the respective end disk 6 facing away from the rotor body 5, in which a metallic balancing disk 21 is arranged for axially supporting the end disk 6. The balancing disk holder 20 of the end disk 6 has, for example, at least one centering shoulder 22, which is designed for radial alignment of the end disk 6 relative to the outer circumference of the balancing disk 21 and forms the balancing disk holder 20.

Die Wuchtscheibe 21 liegt zur axialen Abstützung der Endscheibe 6 beispielsweise mit einer Anlagefläche an der Endscheibe 6 an. Die Wuchtscheibe 21 ist zur axialen Abstützung der Endscheibe 6 an der Rotorwelle 4 befestigt, insbesondere aufgepresst.The balancing disk 21 rests against the end disk 6, for example with a contact surface, for axial support of the end disk 6. The balancing disk 21 is attached to the rotor shaft 4, in particular pressed on, for axial support of the end disk 6.

2 zeigt eine Ansicht eines Details A nach 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. 2 shows a view of a detail A after 1 according to a first embodiment.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sich die Auflagefläche 10 der jeweiligen Endscheibe 6 zu einer dem Rotorkörper 5 abgewandten Seite der Endscheibe 6 hin in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse 3 unter einem Winkel α verjüngt, insbesondere konisch verläuft.According to the invention, it is provided that the support surface 10 of the respective end disk 6 tapers towards a side of the end disk 6 facing away from the rotor body 5 in the radial direction with respect to the rotor axis 3 at an angle α, in particular extends conically.

Die Auflagefläche 10 der jeweiligen Endscheibe 6 ist an einem dem Rotorkörper 5 zugewandten Ende bündig zum Außenumfang des Rotorkörpers 5 ausgeführt.The support surface 10 of the respective end disk 6 is designed to be flush with the outer circumference of the rotor body 5 at an end facing the rotor body 5.

Die jeweilige Endscheibe 6 kann eine Kunststoffscheibe, eine Kompositscheibe oder eine Metallscheibe sein. Unter einer Kompositscheibe wird eine Scheibe verstanden, die einen Kunststoff und einen im Kunststoff eingebetteten Füllstoff, insbesondere aus Metall oder einem Mineral, umfasst.The respective end disk 6 can be a plastic disk, a composite disk or a metal disk. A composite disk is understood to mean a disk that comprises a plastic and a filler embedded in the plastic, in particular made of metal or a mineral.

Die Rotorhülse 7 kann beispielsweise eine mit Vorspannung direkt auf den Rotor 1 gewickelte Faserverbundhülse sein, wobei auf der Auflagefläche 10 der jeweiligen Endscheibe 6 ein Wickelanfang oder ein Wickelende der Faserverbundhülse vorgesehen ist. Die Faserverbundhülse umfasst eine Faserwicklung, insbesondere aus Glasfaser oder Carbonfaser, und ein ausgehärtetes Verbundmaterial zur Einbettung der Faserwicklung.The rotor sleeve 7 can, for example, be a fiber composite sleeve wound with pre-tension directly onto the rotor 1, with a winding start or a winding end of the fiber composite sleeve being provided on the support surface 10 of the respective end disk 6. The fiber composite sleeve comprises a fiber winding, in particular made of glass fiber or carbon fiber, and a hardened composite material for embedding the fiber winding.

Die Auflagefläche 10 der jeweiligen Endscheibe 6 kann an einem dem Rotorkörper 5 abgewandten Ende durch einen Ringkragen 11 begrenzt sein, der in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse 3 gegenüber der Auflagefläche 10 vorsteht.The support surface 10 of the respective end disk 6 can be limited at an end facing away from the rotor body 5 by an annular collar 11 which projects in the radial direction with respect to the rotor axis 3 relative to the support surface 10.

Zwischen einem Kunststoff der Rotorhülse 7 und dem Kunststoff der jeweiligen Komposit- oder Kunststoffscheibe 6 kann eine stoffschlüssige Fügeverbindung zur Abdichtung der Verbindung vorgesehen sein.A material-locking joint can be provided between a plastic of the rotor sleeve 7 and the plastic of the respective composite or plastic disc 6 to seal the connection.

Alternativ kann die Rotorhülse 7 eine vorgefertigte Faserverbundhülse sein, die in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse 3 auf den Rotor 1 aufgeschoben bzw. aufgepresst und im montierten Zustand vorgespannt ist. Die aufzuschiebende Rotorhülse 7 kann zwei Radiallagen haben, wobei die äußere der beiden Radiallagen beispielsweise verstärkt sein kann zum axialen Aufschieben bzw. - pressen.Alternatively, the rotor sleeve 7 can be a prefabricated fiber composite sleeve that is pushed or pressed onto the rotor 1 in the axial direction with respect to the rotor axis 3 and is prestressed in the assembled state. The rotor sleeve 7 to be pushed on can have two radial layers, whereby the outer of the two radial layers can be reinforced, for example, for axial pushing or pressing on.

3 zeigt eine Ansicht des Details A nach 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. 4 zeigt eine Ansicht des Details A nach 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. 3 shows a view of detail A after 1 according to a second embodiment. 4 shows a view of detail A after 1 according to a third embodiment.

Zwischen der Auflagefläche 10 der jeweiligen Endscheibe 6 und der Rotorhülse 7 kann eine Abdichtung vorgesehen sein, beispielsweise ein separates Dichtelement 12 zwischen der Auflagefläche 10 der jeweiligen Endscheibe 6 und der Rotorhülse 7 nach 3 oder beispielsweise eine insbesondere rillenförmige Dichtstruktur 13 an der Auflagefläche 10 nach 4.A seal can be provided between the support surface 10 of the respective end plate 6 and the rotor sleeve 7, for example a separate sealing element 12 between the support surface 10 of the respective end plate 6 and the rotor sleeve 7 according to 3 or, for example, a particularly groove-shaped sealing structure 13 on the support surface 10 according to 4 .

5 zeigt eine Ansicht eines Details B nach 1. 5 shows a view of a detail B after 1 .

Im Falle einer axial aufzuschiebenden Rotorhülse 7 kann es sinnvoll sein, die Rotorhülse 7 zweistückig auszubilden und die zwei Rotorhülsen bzw. Rotorhülsen-Hälften 7.1,7.2 von unterschiedlichen Stirnseiten auf den Rotor 1 aufzuschieben. Die beiden Rotorhülsen 7.1,7.2 liegen nach der Montage jeweils mit ihrem unter Vorspannung stehenden Hülsenendabschnitt 7e an der ringförmigen Auflagefläche 10 der jeweiligen Endscheibe 6 an.In the case of a rotor sleeve 7 that is to be pushed on axially, it may be useful to design the rotor sleeve 7 in two pieces and to push the two rotor sleeves or rotor sleeve halves 7.1, 7.2 onto the rotor 1 from different end faces. After assembly, the two rotor sleeves 7.1, 7.2 each rest with their pre-stressed sleeve end section 7e on the annular support surface 10 of the respective end plate 6.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102017129212 A1 [0002]DE 102017129212 A1 [0002]

Claims (13)

Rotor (1) einer elektrischen Maschine (2), insbesondere einer permanentmagneterregten Synchronmaschine, mit einer um eine Rotorachse (3) drehbaren Rotorwelle (4), mit einem auf der Rotorwelle (4) angeordneten Rotorkörper (5), der insbesondere als Rotorblechpaket ausgebildet ist, und mit zumindest einer an einer der beiden Stirnseiten des Rotorkörpers (5) angeordneten Endscheibe (6), wobei der Rotorkörper (5) von zumindest einer Rotorhülse (7), insbesondere einer Faserverbundhülse, umschlossen ist, wobei die Rotorhülse (7) in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse (3) mit einem Hülsenendabschnitt (7e) über den Rotorkörper (5) hinausreicht und mit dem Hülsenendabschnitt (7e) unter einer Vorspannung an einer ringförmigen Auflagefläche (10) der jeweiligen Endscheibe (6) anliegt, wobei im Rotorkörper (5) ein Kühlpfad (8) ausgebildet ist, der mit einem Wellenkühlkanal (14) der Rotorwelle (4) strömungsverbunden ist zur Kühlung des Rotors (1) mit einem Kühlfluid, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Auflagefläche (10) der jeweiligen Endscheibe (6) zu einer dem Rotorkörper (5) abgewandten Seite der Endscheibe (6) hin in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse (3) verjüngt, insbesondere konisch verläuft.Rotor (1) of an electrical machine (2), in particular a permanent magnet excited synchronous machine, with a rotor shaft (4) that can be rotated about a rotor axis (3), with a rotor body (5) arranged on the rotor shaft (4), which is in particular designed as a rotor laminated core, and with at least one end plate (6) arranged on one of the two end faces of the rotor body (5), wherein the rotor body (5) is enclosed by at least one rotor sleeve (7), in particular a fiber composite sleeve, wherein the rotor sleeve (7) extends in the axial direction with respect to the rotor axis (3) with a sleeve end section (7e) beyond the rotor body (5) and rests with the sleeve end section (7e) under a prestress on an annular support surface (10) of the respective end plate (6), wherein a cooling path (8) is formed in the rotor body (5), which is fluidly connected to a shaft cooling channel (14) of the rotor shaft (4) for cooling the rotor (1) with a cooling fluid, characterized in that the support surface (10) the respective end disk (6) tapers, in particular conically, in the radial direction with respect to the rotor axis (3) towards a side of the end disk (6) facing away from the rotor body (5). Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (10) der jeweiligen Endscheibe (6) an einem dem Rotorkörper (5) zugewandten Ende bündig zum Außenumfang des Rotorkörpers (5) ausgeführt ist.Rotor after Claim 1 , characterized in that the support surface (10) of the respective end disk (6) is designed flush with the outer circumference of the rotor body (5) at an end facing the rotor body (5). Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Auflagefläche (10) der jeweiligen Endscheibe (6) und der Rotorhülse (7) eine Abdichtung vorgesehen ist, insbesondere eine Dichtstruktur (13) an der Auflagefläche (10) oder ein separates Dichtelement (12) zwischen der Auflagefläche (10) der jeweiligen Endscheibe (6) und der Rotorhülse (7).Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that a seal is provided between the support surface (10) of the respective end disk (6) and the rotor sleeve (7), in particular a sealing structure (13) on the support surface (10) or a separate sealing element (12) between the support surface (10) of the respective end disk (6) and the rotor sleeve (7). Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Endscheibe (6) eine Kunststoffscheibe, eine Kompositscheibe oder eine Metallscheibe ist.Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the respective end disk (6) is a plastic disk, a composite disk or a metal disk. Rotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompositscheibe (6) einen Kunststoff und einen im Kunststoff eingebetteten Füllstoff, insbesondere aus Metall oder einem Mineral, umfasst.Rotor after Claim 4 , characterized in that the composite disc (6) comprises a plastic and a filler embedded in the plastic, in particular made of metal or a mineral. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorhülse (7) eine mit Vorspannung direkt auf den Rotor (1) gewickelte Faserverbundhülse ist, wobei auf der Auflagefläche (10) der jeweiligen Endscheibe (6) ein Wickelanfang oder ein Wickelende der Faserverbundhülse (7) vorgesehen ist.Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor sleeve (7) is a fiber composite sleeve wound with prestress directly onto the rotor (1), wherein a winding start or a winding end of the fiber composite sleeve (7) is provided on the support surface (10) of the respective end disk (6). Rotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (10) der jeweiligen Endscheibe (6) an einem dem Rotorkörper (5) abgewandten Ende durch einen Ringkragen (11) begrenzt ist, der in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse (3) gegenüber der Auflagefläche (10) vorsteht.Rotor after Claim 6 , characterized in that the support surface (10) of the respective end disk (6) is delimited at an end facing away from the rotor body (5) by an annular collar (11) which projects in the radial direction with respect to the rotor axis (3) opposite the support surface (10). Rotor nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Kunststoff der Rotorhülse (7) und dem Kunststoff der jeweiligen Komposit- oder Kunststoffscheibe (6) eine stoffschlüssige Fügeverbindung gebildet ist.Rotor according to one of the Claims 6 or 7 , characterized in that a material-locking joint is formed between a plastic of the rotor sleeve (7) and the plastic of the respective composite or plastic disc (6). Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorhülse (7) eine vorgefertigte Faserverbundhülse ist, die in axialer Richtung auf den Rotor (1) aufgeschoben und im montierten Zustand vorgespannt ist.Rotor according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the rotor sleeve (7) is a prefabricated fiber composite sleeve which is pushed onto the rotor (1) in the axial direction and is prestressed in the assembled state. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Rotorhülsen (7) vorgesehen sind, die von unterschiedlichen Stirnseiten auf den Rotor (1) aufgeschoben sind.Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that two rotor sleeves (7) are provided, which are pushed onto the rotor (1) from different end faces. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer dem Rotorkörper (5) abgewandten Stirnseite der jeweiligen Endscheibe (6) eine Wuchtscheiben-Aufnahme (20) ausgebildet ist, in der eine metallische Wuchtscheibe (21) zur axialen Abstützung der Endscheibe (6) angeordnet ist.Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that a balancing disk holder (20) is formed on an end face of the respective end disk (6) facing away from the rotor body (5), in which a metallic balancing disk (21) is arranged for axially supporting the end disk (6). Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der jeweiligen Endscheibe (6) zumindest ein Verbindungskanal (15) als Teil des Kühlpfades (8) ausgebildet ist, der radial innen über einen Wellenauslass (16) mit dem Wellenkühlkanal (14) und radial außen mit Kühlkanälen (17) des Rotorkörpers (5) strömungsverbunden ist.Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that in the respective end disk (6) at least one connecting channel (15) is formed as part of the cooling path (8), which is fluidically connected radially on the inside via a shaft outlet (16) to the shaft cooling channel (14) and radially on the outside to cooling channels (17) of the rotor body (5). Elektrische Maschine (2) mit einem Rotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Electric machine (2) with a rotor (1) according to one of the preceding claims.
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