DE102022212386A1 - Electric machine - Google Patents
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Abstract
Elektrische Maschine (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, welche elektrische Maschine (1) eine Übertragungsvorrichtung (3) aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein elektrisches Signal, insbesondere einen Rotorstrom, an einen Rotor (2) der elektrischen Maschine (1) zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsvorrichtung (3) wenigstens einen Wälzkörper (7, 7') aufweist, der zwischen zwei Laufflächen (6, 6', 8, 8') angeordnet und dazu ausgebildet ist, das elektrische Signal, insbesondere den Rotorstrom, von einem Eingang der Übertragungsvorrichtung (3) zu einem rotorseitigen Ausgang zu übertragen.Electric machine (1), in particular for a motor vehicle, which electric machine (1) has a transmission device (3) which is designed to transmit an electrical signal, in particular a rotor current, to a rotor (2) of the electric machine (1), characterized in that the transmission device (3) has at least one rolling body (7, 7') which is arranged between two running surfaces (6, 6', 8, 8') and is designed to transmit the electrical signal, in particular the rotor current, from an input of the transmission device (3) to a rotor-side output.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere fremderregte elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug, welche elektrische Maschine eine Übertragungsvorrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein elektrisches Signal, insbesondere einen Rotorstrom, an einen Rotor der elektrischen Maschine zu übertragen.The invention relates to an electrical machine, in particular an externally excited electrical machine for a motor vehicle, which electrical machine has a transmission device which is designed to transmit an electrical signal, in particular a rotor current, to a rotor of the electrical machine.
Elektrische Maschinen sind, beispielsweise als Antriebseinrichtungen für Kraftfahrzeuge, grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Hierbei wird zum Beispiel bei fremderregten elektrischen Maschinen dem Rotor ein elektrisches Signal, im Speziellen ein Rotorstrom, zugeführt, um rotorseitig ein statisches Magnetfeld zu erzeugen, das mit einem statorseitigen Magnetfeld wechselwirken kann, um so eine Drehbewegung des Rotors zu bewirken. Üblicherweise wird das elektrische Signal über die Rotorwelle in den Rotor eingebracht, nämlich über Schleifkontakte, im Speziellen Bürsten, die auf einem Außenumfang eines Abschnitts der Rotorwelle schleifen bzw. gleiten und so einen elektrischen Kontakt herstellen.Electrical machines are generally known from the state of the art, for example as drive devices for motor vehicles. In the case of separately excited electrical machines, for example, an electrical signal, in particular a rotor current, is fed to the rotor in order to generate a static magnetic field on the rotor side, which can interact with a magnetic field on the stator side in order to cause the rotor to rotate. The electrical signal is usually introduced into the rotor via the rotor shaft, namely via sliding contacts, in particular brushes, which slide or rub on an outer circumference of a section of the rotor shaft and thus create an electrical contact.
Bekanntermaßen tritt an derartigen Bürsten Verschleiß auf, sodass diese gegebenenfalls über ihre Lebensdauer hinweg ersetzt werden müssen. Der Verschleiß an den Bürsten kann ferner zu Verunreinigungen des Innenraums der elektrischen Maschine führen, da Abrieb von den Bürsten im Innenraum freigesetzt werden kann.It is known that such brushes wear out and may need to be replaced over the course of their service life. Wear on the brushes can also lead to contamination of the interior of the electrical machine, as abrasion debris from the brushes can be released into the interior.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine demgegenüber verbesserte elektrische Maschine anzugeben, bei der insbesondere der Verschleiß in der Übertragungsvorrichtung reduziert ist.The invention is based on the object of specifying an improved electrical machine in which, in particular, the wear in the transmission device is reduced.
Die Aufgabe wird durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by an electrical machine having the features of claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the subclaims.
Wie beschrieben, betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, im Speziellen als Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die elektrische Maschine kann insbesondere als fremderregte elektrische Maschine ausgebildet sein. Die elektrische Maschine weist eine Übertragungsvorrichtung auf, um ein elektrisches Signal an einen Rotor der elektrischen Maschine zu übertragen, im Speziellen einen Rotorstrom in den Rotor der elektrischen Maschine einzubringen.As described, the invention relates to an electric machine, in particular as a drive device for a motor vehicle. The electric machine can in particular be designed as an externally excited electric machine. The electric machine has a transmission device in order to transmit an electric signal to a rotor of the electric machine, in particular to introduce a rotor current into the rotor of the electric machine.
Unter dem Begriff „Übertragen“ wird insbesondere ein Einleiten und/oder Ausleiten verstanden. Beispielsweise kann mittels der Übertragungsvorrichtung Strom aus dem Rotor bzw. der Rotorwelle abgeführt oder in diesen oder diese eingebracht werden. Mittels der Übertragungsvorrichtung kann eine Erdung der Rotorwelle vorgenommen werden, d.h. dass die Übertragungsvorrichtung zur Erdung der Rotorwelle ausgebildet sein kann. Das elektrische Signal kann mittels der Übertragungsvorrichtung daher beliebig zwischen dem Rotor, insbesondere der Rotorwelle und einem Eingang der Übertragungsvorrichtung, der mit einer Erdung oder einer Energiequelle verbunden sein kann, übertragen werden.The term "transmit" is understood to mean, in particular, introducing and/or discharging. For example, current can be removed from the rotor or the rotor shaft or introduced into it using the transmission device. The rotor shaft can be grounded using the transmission device, i.e. the transmission device can be designed to ground the rotor shaft. The electrical signal can therefore be transmitted using the transmission device as desired between the rotor, in particular the rotor shaft, and an input of the transmission device, which can be connected to a ground or a power source.
Das elektrische Signal kann von einer Energiequelle, beispielsweise einem elektrischen Energiespeicher, über die bzw. mittels der Übertragungsvorrichtung in den Rotor eingebracht oder aus diesem ausgeleitet werden. Der Rotor weist zum Beispiel wenigstens eine Spule auf, die bei Bestromung ein Magnetfeld in dem Rotorraum der elektrischen Maschine erzeugt, welches Magnetfeld mit dem Magnetfeld des Stators wechselwirken kann. Hierbei wird bei fremderregten elektrischen Maschine üblicherweise ein statisches Magnetfeld im Rotor erzeugt, das mit einem gesteuerten bzw. veränderlichen Magnetfeld des Stators wechselwirkt, um den Rotor in eine Drehbewegung zu versetzen.The electrical signal can be introduced into or led out of the rotor from an energy source, for example an electrical energy storage device, via or by means of the transmission device. The rotor has, for example, at least one coil which, when energized, generates a magnetic field in the rotor space of the electrical machine, which magnetic field can interact with the magnetic field of the stator. In the case of externally excited electrical machines, a static magnetic field is usually generated in the rotor, which interacts with a controlled or variable magnetic field of the stator in order to set the rotor in a rotary motion.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Übertragungsvorrichtung wenigstens einen Wälzkörper aufweist, der zwischen zwei Laufflächen angeordnet und dazu ausgebildet ist, das elektrische Signal, insbesondere den Rotorstrom, von einem Eingang der Übertragungsvorrichtung zu einem rotorseitigen Ausgang zu übertragen oder umgekehrt. Mit anderen Worten ist zwischen der Energiequelle bzw. dem elektrischen Energiespeicher, der das elektrische Signal bereitstellt, und der Rotorwelle die Übertragungsvorrichtung angeordnet. Die Übertragungsvorrichtung weist hierzu wenigstens einen Wälzkörper auf, über den das elektrische Signal übertragen werden kann. Die Übertragungsvorrichtung weist somit einen Eingang auf, der in Stromflussrichtung dem elektrischen Energiespeicher zugewandt ist und einen rotorseitigen Ausgang, der in Stromflussrichtung dem Rotor zugewandt ist. Die Stromflussrichtung ist hierbei auch umkehrbar, sodass die Beschreibung entsprechend übertragbar ist. Zwischen dem Eingang und dem Ausgang sind die zwei Laufflächen angeordnet, zwischen denen der wenigstens eine Wälzkörper angeordnet ist.The invention is based on the finding that the transmission device has at least one rolling element that is arranged between two running surfaces and is designed to transmit the electrical signal, in particular the rotor current, from an input of the transmission device to a rotor-side output or vice versa. In other words, the transmission device is arranged between the energy source or the electrical energy storage device that provides the electrical signal and the rotor shaft. For this purpose, the transmission device has at least one rolling element via which the electrical signal can be transmitted. The transmission device thus has an input that faces the electrical energy storage device in the direction of current flow and a rotor-side output that faces the rotor in the direction of current flow. The direction of current flow is also reversible, so that the description can be transferred accordingly. The two running surfaces, between which the at least one rolling element is arranged, are arranged between the input and the output.
Die Erfindung schlägt somit vor, anstelle von gleitenden bzw. schleifenden Bürsten Wälzkörper zu verwenden, die das elektrische Signal übertragen. Im Rahmen der Erfindung kann die Übertragungsvorrichtung jedoch auch mit einem Schleifkontakt, beispielsweise einer Bürste kombiniert werden, zum Beispiel wenn dies aufgrund der Bauraumsituation vorteilhaft ist. In diesem Fall kann eine Einleitung oder Ausleitung des Signals über die Übertragungsvorrichtung und eine entsprechende Ausleitung oder Einleitung über den Schleifkontakt erfolgen. Die Wälzkörper können dabei bei einer Drehbewegung des Rotors an ihren Laufflächen abwälzen, sodass sich gegenüber schleifenden Bürsten der Verschleiß im Wege der Übertragungsvorrichtung deutlich reduzieren lässt. Mit anderen Worten wird die üblicherweise realisierte Gleit- oder Schleifbewegung und damit einhergehende Gleitreibung durch ein Abwälzen und damit einhergehende günstigere Rollreibung ersetzt. Weiterhin werden aufgrund der abwälzenden Wälzkörper nahezu kein Abrieb und damit nahezu keine Verunreinigungen in den Innenraum der elektrischen Maschine eingetragen. Die übrigen Einzelheiten, wie eine Kontaktierung bzw. ein Einbringen des elektrischen Signals in den Rotor durchgeführt werden kann, kann aus dem einschlägigen Stand der Technik entnommen werden und wird im Rahmen dieser Beschreibung nicht näher beschrieben.The invention therefore proposes using rolling elements instead of sliding or grinding brushes to transmit the electrical signal. Within the scope of the invention, however, the transmission device can also be combined with a sliding contact, for example a brush, for example if this is advantageous due to the installation space situation. In this case, the signal can be introduced or discharged via the transmission device and a corresponding discharge or Introduction via the sliding contact. The rolling elements can roll on their running surfaces when the rotor rotates, so that wear can be significantly reduced by the transmission device compared to grinding brushes. In other words, the usually realized sliding or grinding movement and the associated sliding friction are replaced by rolling and the associated more favorable rolling friction. Furthermore, due to the rolling elements, almost no abrasion and thus almost no contamination is introduced into the interior of the electrical machine. The other details of how contact can be made or how the electrical signal can be introduced into the rotor can be taken from the relevant state of the art and are not described in more detail in this description.
Wie zuvor beschrieben, kann die Übertragungsvorrichtung zwischen dem Eingang und dem Ausgang angeordnet sein bzw. einen Eingang und einen Ausgang aufweisen zwischen denen der wenigstens eine Wälzkörper angeordnet ist. Grundsätzlich ist es dabei möglich, den Eingang und den Ausgang separat auszuführen und entsprechend eingangsseitig und ausgangsseitig mit Elementen der elektrischen Maschine zu koppeln, beispielsweise ausgangsseitig mit dem Rotor der elektrischen Maschine zu koppeln. Nach einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass eine rotorseitige Lauffläche für den wenigstens einen Wälzkörper der Übertragungsvorrichtung in eine, insbesondere axiale, Endfläche des Rotors integriert ist oder dass die Übertragungsvorrichtung ein mit dem Rotor gekoppeltes Übertragungselement aufweist, das eine rotorseitige Lauffläche für den wenigstens einen Wälzkörper bereitstellt. Mit anderen Worten kann die rotorseitige Lauffläche in eine Fläche des Rotors eingebracht bzw. integriert sein. Beispielsweise kann der Rotor an der entsprechenden Endfläche eine Nut aufweisen, in der der Wälzkörper bzw. die mehreren Wälzkörper abwälzen können. Ebenso ist es möglich, dass ein separates Übertragungselement seitens der Übertragungsvorrichtung bereitgestellt wird, welches Übertragungselement mit dem Rotor verbunden wird. Das Übertragungselement kann beispielsweise eine Lochscheibe aufweisen oder als Lochscheibe ausgebildet sein, die auf der dem Rotor abgewandten Seite die Lauffläche für die Wälzkörper bereitstellt.As previously described, the transmission device can be arranged between the input and the output or have an input and an output between which the at least one rolling element is arranged. In principle, it is possible to design the input and the output separately and to couple them to elements of the electrical machine on the input side and output side, for example to couple them to the rotor of the electrical machine on the output side. According to one embodiment, it can be provided that a rotor-side running surface for the at least one rolling element of the transmission device is integrated into an end face of the rotor, in particular an axial one, or that the transmission device has a transmission element coupled to the rotor, which provides a rotor-side running surface for the at least one rolling element. In other words, the rotor-side running surface can be introduced or integrated into a surface of the rotor. For example, the rotor can have a groove on the corresponding end face in which the rolling element or the plurality of rolling elements can roll. It is also possible for a separate transmission element to be provided by the transmission device, which transmission element is connected to the rotor. The transmission element can, for example, have a perforated disk or be designed as a perforated disk which provides the running surface for the rolling elements on the side facing away from the rotor.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der elektrischen Maschine kann vorgesehen sein, dass die Übertragungsvorrichtung einen feststehenden Grundkörper aufweist. Der feststehende Grundkörper kann insbesondere eingangsseitig bereitgestellt werden und eine Verbindung zu dem elektrischen Energiespeicher bzw. allgemein der elektrischen Energiequelle besitzen. Über den Grundkörper ist es somit möglich, das elektrische Signal in die Übertragungsvorrichtung einzubringen oder aus dieser auszuleiten. Der Grundkörper weist im Speziellen eine einseitige Lauffläche für den wenigstens einen Wälzkörper auf, sodass von dem Grundkörper das elektrische Signal über die Lauffläche in dem Grundkörper in den Wälzkörper eingebracht werden kann und von dem Wälzkörper auf die dem Grundkörper gegenüberliegende Lauffläche, zum Beispiel in der Endfläche des Rotors, übertragen werden kann.According to a further embodiment of the electrical machine, it can be provided that the transmission device has a fixed base body. The fixed base body can in particular be provided on the input side and have a connection to the electrical energy storage device or generally to the electrical energy source. It is thus possible to introduce the electrical signal into the transmission device or to lead it out of it via the base body. The base body specifically has a one-sided running surface for the at least one rolling element, so that the electrical signal can be introduced from the base body into the rolling element via the running surface in the base body and can be transmitted from the rolling element to the running surface opposite the base body, for example in the end surface of the rotor.
In einer Weiterbildung der elektrischen Maschine kann eine Vorspanneinrichtung vorgesehen sein, nämlich derart, dass der wenigstens eine Wälzkörper mit der Vorspanneinrichtung, insbesondere in Axialrichtung, gegen die wenigstens eine Lauffläche vorgespannt ist. Als Vorspanneinrichtung kann im Speziellen eine Federeinrichtung vorgesehen sein, die eine Vorspannung auf den wenigstens einen Wälzkörper bewirkt. Die Vorspannung stellt sicher, dass zwischen den Wälzkörpern bzw. dem wenigstens einen Wälzkörper und den Laufflächen kein Spalt entsteht, sondern ein durchgängiger sicherer Kontakt zwischen Wälzkörper und Laufflächen vorliegt. In a further development of the electric machine, a pre-tensioning device can be provided, namely in such a way that the at least one rolling element is pre-tensioned with the pre-tensioning device, in particular in the axial direction, against the at least one running surface. In particular, a spring device can be provided as the pre-tensioning device, which causes a pre-tension on the at least one rolling element. The pre-tensioning ensures that no gap is formed between the rolling elements or the at least one rolling element and the running surfaces, but rather that there is continuous, secure contact between the rolling elements and the running surfaces.
Dadurch wird gewährleistet, dass das elektrische Signal in jedem Betriebszustand in den Rotor eingespeist bzw. aus diesem ausgeleitet werden kann und keine Unterbrechungen auftreten können. Als Vorspanneinrichtung können, wie beschrieben, Federeinrichtungen verwendet werden, beispielsweise Axialfedern, Wellfedern und dergleichen.This ensures that the electrical signal can be fed into or fed out of the rotor in any operating state and that no interruptions can occur. As described, spring devices can be used as pretensioning devices, for example axial springs, wave springs and the like.
Wie beschrieben, wird wenigstens ein Wälzkörper verwendet, um das elektrische Signal in den Rotor einzubringen oder aus diesem auszuleiten. Die grundsätzliche Form des Wälzkörpers kann beliebig gewählt werden, wobei der Wälzkörper als Kugel oder Walze oder Kegel ausgebildet sein kann. Im Speziellen kann die Ausbildung als Kugel bevorzugt sein. Die Anzahl der Wälzkörper kann ebenfalls beliebig gewählt werden, wobei bevorzugt sein kann, dass die Übertragungsvorrichtung für die Übertragung des Signals genau drei Wälzkörper aufweist. Die Übertragungsvorrichtung kann wenigstens zwei oder wenigstens drei oder mehr als drei Wälzkörper aufweisen. Zum einen wird bei der Verwendung von genau drei Wälzkörpern gewährleistet, dass das elektrische Signal über drei verschiedene Pfade übertragen werden kann. Ebenso wird durch das Bereitstellen von genau drei Wälzkörpern eine stabile Anlage der drei Wälzkörper an den Laufflächen gewährleistet. Unabhängig davon, ob sich geringfügige Schwankungen in der Ausrichtung der Laufflächen bzw. der sie tragenden Bauteile im Betrieb der elektrischen Maschine ergeben, wird über das Bereitstellen von genau drei Wälzkörpern als Auflage bzw. als Kontaktierung stets erreicht, dass alle drei Wälzkörper definiert anliegen. Das Bereitstellen von genau drei Wälzkörpern folgt dabei dem Prinzip eines dreibeinigen Tisches, der bekanntlich unabhängig von seiner Aufstellung stets mit allen drei Beinen am Boden steht. Durch das Bereitstellen von genau drei Wälzkörpern wird somit eine besonders sichere und unterbrechungsfreie Übertragung des elektrischen Signals mittels der Übertragungsvorrichtung gewährleistet.As described, at least one rolling element is used to introduce the electrical signal into the rotor or to lead it out of it. The basic shape of the rolling element can be chosen arbitrarily, whereby the rolling element can be designed as a ball or roller or cone. In particular, the design as a ball can be preferred. The number of rolling elements can also be chosen arbitrarily, whereby it can be preferred that the transmission device for transmitting the signal has exactly three rolling elements. The transmission device can have at least two or at least three or more than three rolling elements. On the one hand, the use of exactly three rolling elements ensures that the electrical signal can be transmitted via three different paths. Likewise, the provision of exactly three rolling elements ensures that the three rolling elements are in stable contact with the running surfaces. Regardless of whether there are slight fluctuations in the alignment of the running surfaces or the components that support them during operation of the electrical machine, the provision of exactly three rolling elements as a support or as a contact always achieves that all three rolling elements are in a defined position. The provision of exactly three rolling elements follows the principle of a three-legged table, which, as we know, always has all three legs on the ground regardless of how it is positioned. By providing exactly three rolling elements, a particularly safe and uninterrupted transmission of the electrical signal is guaranteed by the transmission device.
Die Übertragungsvorrichtung kann nach einer weiteren Ausgestaltung der elektrischen Maschine einen Käfig aufweisen, in dem der wenigstens eine Wälzkörper bzw. die Wälzkörper der Übertragungsvorrichtung angeordnet sind, insbesondere um 120° in Umfangsrichtung versetzt sind. Die Übertragungsvorrichtung weist nach dieser Ausgestaltung einen Käfig auf, der die Relativpositionen der einzelnen Wälzkörper in Umfangsrichtung bzw. entlang der Laufflächen konstant hält. Die Wälzkörper sind in Aufnahmen des Käfigs aufgenommen. Der Käfig rotiert zusammen mit den Wälzkörpern um die Drehachse. Als Käfig kann beispielsweise ein üblicherweise aus dem Stand der Technik von Wälzlagereinrichtungen bzw. Kugellagern bekannter Käfig verwendet werden. Hierbei weist der Käfig Aufnahmen für die Wälzkörper auf, welche Aufnahmen im Speziellen äquidistant in Umfangsrichtung beabstandet sind. Wie zuvor beschrieben, kann es bevorzugt sein, dass die Wälzlagereinrichtung genau drei Wälzkörper aufweist, sodass sich ergibt, dass die Aufnahmen des Käfigs um 120° in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind. Der Käfig stellt dabei sicher, dass die Wälzkörper in Umfangsrichtung definiert zueinander positioniert bleiben, sodass sich deren Abstand in Umfangsrichtung über den Betrieb der elektrischen Maschine nicht verändern kann. Dadurch bleibt gewährleistet, dass die Wälzkörper in Umfangsrichtung definiert verteilt bleiben und somit eine sichere Anlage und ein sicheres Tragbild der Wälzkörper und eine sichere Übertragung des elektrischen Signals erhalten bleibt.According to a further embodiment of the electrical machine, the transmission device can have a cage in which the at least one rolling element or the rolling elements of the transmission device are arranged, in particular offset by 120° in the circumferential direction. According to this embodiment, the transmission device has a cage that keeps the relative positions of the individual rolling elements constant in the circumferential direction or along the running surfaces. The rolling elements are accommodated in receptacles of the cage. The cage rotates together with the rolling elements about the axis of rotation. For example, a cage that is usually known from the prior art of rolling bearing devices or ball bearings can be used as the cage. The cage has receptacles for the rolling elements, which receptacles are specifically spaced equidistantly in the circumferential direction. As described above, it can be preferred that the rolling bearing device has exactly three rolling elements, so that the receptacles of the cage are arranged offset by 120° in the circumferential direction. The cage ensures that the rolling elements remain positioned in a defined manner relative to one another in the circumferential direction, so that their distance in the circumferential direction cannot change during operation of the electrical machine. This ensures that the rolling elements remain distributed in a defined manner in the circumferential direction, thus maintaining a secure contact pattern of the rolling elements and a secure transmission of the electrical signal.
Die elektrische Maschine kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass in Axialrichtung auf einer ersten Seite des Rotors, zum Beispiel an einer ersten axialen Endfläche, eine erste Übertragungseinrichtung zur Einleitung des elektrischen Signals und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite, zum Beispiel an einer zweiten axialen Endfläche, eine zweite Übertragungseinrichtung zur Ausleitung des elektrischen Signals angeordnet ist oder dass auf einer Seite des Rotors eine kombinierte Übertragungsvorrichtung angeordnet ist, die eine erste Übertragungseinrichtung zur Einleitung und eine zweite Übertragungseinrichtung zur Ausleitung des elektrischen Signals aufweist. Wie zuvor beschrieben, kann stattdessen auch nur eine erste oder eine zweite Übertragungseinrichtung zur Ausleitung oder Einleitung des Signals vorgesehen sein und die entsprechende verbleibende Einleitung oder Ausleitung des Signals mittels eines Schleifkontakts realisiert werden.The electrical machine can further be developed in such a way that a first transmission device for introducing the electrical signal is arranged in the axial direction on a first side of the rotor, for example on a first axial end face, and a second transmission device for outputting the electrical signal is arranged on a second side opposite the first side, for example on a second axial end face, or that a combined transmission device is arranged on one side of the rotor, which has a first transmission device for introducing and a second transmission device for outputting the electrical signal. As previously described, instead only a first or a second transmission device for outputting or introducing the signal can be provided and the corresponding remaining introduction or output of the signal can be implemented by means of a sliding contact.
Nach der ersten Variante der beschriebenen Ausgestaltung ist somit eine Übertragungsvorrichtung vorgesehen, die eine erste Übertragungseinrichtung und eine zweite Übertragungseinrichtung aufweist. Mittels der ersten Übertragungseinrichtung wird an einem ersten axialen Ende des Rotors das elektrische Signal in den Rotor eingeleitet, wobei über die zweite Übertragungseinrichtung die auf der gegenüberliegenden Seite des Rotors bzw. an dem gegenüberliegenden axialen Ende des Rotors angeordnet ist, das elektrische Signal ausgeleitet werden kann. Die Seite, auf der das elektrische Signal eingeleitet oder ausgeleitet wird ergibt sich aus der Stromflussrichtung und ist entsprechend austauschbar bzw. wählbar.According to the first variant of the described design, a transmission device is provided which has a first transmission device and a second transmission device. The electrical signal is introduced into the rotor at a first axial end of the rotor by means of the first transmission device, and the electrical signal can be output via the second transmission device, which is arranged on the opposite side of the rotor or at the opposite axial end of the rotor. The side on which the electrical signal is introduced or output is determined by the direction of current flow and can be exchanged or selected accordingly.
Nach der zweiten Variante der beschriebenen Ausgestaltung kann die Übertragungsvorrichtung kombiniert sein bzw. eine kombinierte Übertragungsvorrichtung bereitgestellt werden, die eine erste Übertragungseinrichtung zur Einleitung und eine zweite Übertragungseinrichtung zur Ausleitung des elektrischen Signals aufweist. Die kombinierte Übertragungsvorrichtung weist ihre Übertragungseinrichtungen somit auf derselben Seite des Rotors auf. Die kombinierte Übertragungsvorrichtung kann beispielsweise koaxial bzw. konzentrisch angeordnete Übertragungseinrichtungen aufweisen. Eine erste Übertragungseinrichtung der kombinierten Übertragungsvorrichtung kann Laufflächen für erste Wälzkörper auf einem ersten Durchmesser bzw. einer ersten Umfangsposition bezogen auf die Drehachse des Rotors aufweisen und eine zweite Übertragungseinrichtung der kombinierten Übertragungsvorrichtung kann Laufflächen für zweite Wälzkörper auf einem zweiten Durchmesser bzw. einer zweiten Umfangsposition bezogen auf die Drehachse des Rotors aufweisen. Dadurch wird gewährleistet, dass, beispielsweise über die erste Übertragungseinrichtung, eine Einleitung des elektrischen Signals in den Rotor vorgenommen werden kann, welches elektrische Signal die Spulen des Rotors durchlaufen kann und anschließend zu der zweiten Übertragungseinrichtung gelangen kann, durch die eine Ausleitung aus dem Rotor vorgenommen wird. Der Begriff „Durchmesser“ kann durch den Begriff „Umfangsposition“, insbesondere bezogen auf eine Drehachse des Rotors, ersetzt werden.According to the second variant of the described embodiment, the transmission device can be combined or a combined transmission device can be provided which has a first transmission device for introducing and a second transmission device for discharging the electrical signal. The combined transmission device thus has its transmission devices on the same side of the rotor. The combined transmission device can, for example, have coaxially or concentrically arranged transmission devices. A first transmission device of the combined transmission device can have running surfaces for first rolling elements on a first diameter or a first circumferential position relative to the axis of rotation of the rotor and a second transmission device of the combined transmission device can have running surfaces for second rolling elements on a second diameter or a second circumferential position relative to the axis of rotation of the rotor. This ensures that, for example via the first transmission device, the electrical signal can be introduced into the rotor, which electrical signal can pass through the coils of the rotor and then reach the second transmission device, through which it is discharged from the rotor. The term “diameter” may be replaced by the term “circumferential position”, in particular with reference to an axis of rotation of the rotor.
Im Speziellen kann bei den Übertragungseinrichtungen der kombinierten Übertragungsvorrichtung vorgesehen sein, dass diese an gleichen oder unterschiedlichen Axialpositionen angeordnet sind. Wie beschrieben, sind die erste Übertragungseinrichtung und die zweite Übertragungseinrichtung im Falle einer getrennten Einleitung und Ausleitung auf unterschiedlichen Seiten des Rotors ohnehin auf unterschiedlichen Axialpositionen angeordnet. Bei der kombinierten Übertragungsvorrichtung soll, wie beschrieben, vorgesehen sein, dass die erste Übertragungseinrichtung und die zweite Übertragungseinrichtung auf derselben Seite des Rotors in Axialrichtung angeordnet sind. Hierbei kann im Speziellen vorgesehen sein, dass die ersten Laufflächen für die ersten Wälzkörper auf einem ersten Durchmesser und die zweiten Laufflächen für die zweiten Wälzkörper auf einem zweiten Durchmesser angeordnet sind. Zusätzlich kann nach der beschriebenen Ausgestaltung eine Veränderung der Axialpositionen bzw. eine Anordnung der Laufflächen an unterschiedlichen Axialpositionen gewählt werden. Ein solcher gestufter bzw. versetzter Aufbau der Übertragungseinrichtungen ermöglicht, dass größere Luftstrecken bzw. Kriechstrecken zwischen den Übertragungseinrichtungen eingehalten werden können. Dies kann für die Ausnutzung des Bauraums vorteilhaft sein, da bei gleicher Luftstrecke eine nähere radiale Anordnung der Übertragungseinrichtungen möglich wird.In particular, the transmission devices of the combined transmission device can be arranged at the same or different axial positions. As described, the first transmission device and the second transmission device are arranged on different sides of the rotor are arranged at different axial positions anyway. In the combined transmission device, as described, it should be provided that the first transmission device and the second transmission device are arranged on the same side of the rotor in the axial direction. In this case, it can be provided in particular that the first running surfaces for the first rolling elements are arranged on a first diameter and the second running surfaces for the second rolling elements are arranged on a second diameter. In addition, according to the described design, a change in the axial positions or an arrangement of the running surfaces at different axial positions can be selected. Such a stepped or offset structure of the transmission devices enables larger air gaps or creepage distances to be maintained between the transmission devices. This can be advantageous for the utilization of the installation space, since a closer radial arrangement of the transmission devices is possible with the same air gap.
Neben der elektrischen Maschine betrifft die Erfindung eine Übertragungsvorrichtung für eine elektrische Maschine, insbesondere eine zuvor beschriebene elektrische Maschine, welche Übertragungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, ein elektrisches Signal, insbesondere einen Rotorstrom, an einen Rotor der elektrischen Maschine zu übertragen, wobei die Übertragungsvorrichtung wenigstens einen Wälzkörper aufweist, der zwischen zwei Laufflächen angeordnet und dazu ausgebildet ist, das elektrische Signal, insbesondere den Rotorstrom, von einem Eingang der Übertragungsvorrichtung zu einem rotorseitigen Ausgang zu übertragen. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Anordnung, umfassend eine Steuerungseinrichtung und eine zuvor beschriebene elektrische Maschine. Weiter betrifft die Erfindung einen elektrischen Achsantrieb, der eine zuvor beschriebene elektrische Maschine und/oder eine elektrische Anordnung betrifft. Zudem betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das eine zuvor beschriebene elektrische Maschine und/oder einen elektrischen Achsantrieb aufweist. Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die elektrische Maschine beschrieben wurden, sind vollständig auf die Übertragungsvorrichtung, die elektrische Anordnung, den elektrischen Achsantrieb und das Kraftfahrzeug übertragbar.In addition to the electric machine, the invention relates to a transmission device for an electric machine, in particular an electric machine as described above, which transmission device is designed to transmit an electric signal, in particular a rotor current, to a rotor of the electric machine, wherein the transmission device has at least one rolling element which is arranged between two running surfaces and is designed to transmit the electric signal, in particular the rotor current, from an input of the transmission device to a rotor-side output. The invention also relates to an electric arrangement comprising a control device and an electric machine as described above. The invention also relates to an electric axle drive which relates to an electric machine and/or an electric arrangement as described above. In addition, the invention relates to a motor vehicle which has an electric machine and/or an electric axle drive as described above. All advantages, details and features which have been described with reference to the electric machine are fully transferable to the transmission device, the electric arrangement, the electric axle drive and the motor vehicle.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
-
1 einen Ausschnitt einer elektrischen Maschine für ein Kraftfahrzeug in perspektivischer Darstellung nach einem ersten Ausführungsbeispiel; -
2 einen Ausschnitt der elektrischen Maschine von1 in seitlicher Darstellung; -
3 einen Ausschnitt einer elektrischen Maschine in seitlicher Darstellung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel; und -
4 einen Ausschnitt einer elektrischen Maschine in seitlicher Darstellung nach einem dritten Ausführungsbeispiel.
-
1 a detail of an electric machine for a motor vehicle in a perspective view according to a first embodiment; -
2 a section of the electrical machine of1 in side view; -
3 a section of an electrical machine in a side view according to a second embodiment; and -
4 a section of an electrical machine in a side view according to a third embodiment.
In diesem Ausführungsbeispiel weist die Übertragungsvorrichtung 3 einen feststehenden Grundkörper 5 für jede Seite des Rotors 2 auf (vgl.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind genau drei Wälzkörper 7 bereitgestellt, wobei eine abweichende Anzahl ebenso möglich ist. Die Wälzkörper 7 sind äquidistant in Umfangsrichtung verteilt, wobei ein Käfig 10 bereitgestellt ist, der die Orientierung der Wälzkörper 7 relativ zueinander aufrecht erhält, sodass sich diese über den Betrieb der elektrischen Maschine 1 nicht verändern, zum Beispiel aneinander in Umfangsrichtung annähern, können. Das Bereitstellen von genau drei Wälzkörpern 7 gewährleistet, dass stets eine Anlage sämtlicher Wälzkörper 7 in den Laufflächen 6, 8 erhalten bleibt, da die Abstützung unabhängig von geringfügigen Änderungen der Orientierung des Grundkörpers 5 zu dem Rotor 2 im Betrieb der elektrischen Maschine 1 erhalten bleibt.In the embodiment shown, exactly three rolling
Für das Ausleiten des elektrischen Signals weist die Übertragungsvorrichtung 3 in dem in
Die in den einzelnen Ausführungsbeispielen gezeigten Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind beliebig miteinander kombinierbar, untereinander austauschbar und aufeinander übertragbar.The advantages, details and features shown in the individual embodiments can be combined with one another as desired, are interchangeable and transferable to one another.
BezugszeichenReference symbols
- 11
- elektrische Maschineelectric machine
- 22
- Rotorrotor
- 33
- ÜbertragungsvorrichtungTransmission device
- 44
- elektrische Energiequelleelectrical energy source
- 55
- GrundkörperBase body
- 6, 6`6, 6`
- LaufflächeTread
- 7, 7'7, 7'
- WälzkörperRolling elements
- 8, 8`8, 8`
- LaufflächeTread
- 99
- EndflächenEnd faces
- 10, 10'10, 10'
- KäfigCage
- 11, 11'11, 11'
- VorspanneinrichtungPre-tensioning device
- 1212
- erste Übertragungseinrichtungfirst transmission device
- 1313
- zweite Übertragungseinrichtungsecond transmission device
- 1414
- EndflächeEnd face
- 15, 1615, 16
- Durchmesserdiameter
- 1717
- DrehachseRotation axis
Claims (13)
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---|---|---|---|
DE102022212386.7A DE102022212386A1 (en) | 2022-11-21 | 2022-11-21 | Electric machine |
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DE102022212386.7A DE102022212386A1 (en) | 2022-11-21 | 2022-11-21 | Electric machine |
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---|---|
DE102022212386A1 true DE102022212386A1 (en) | 2024-05-23 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001022558A2 (en) | 1999-09-17 | 2001-03-29 | Damco Limited | Electric motors |
DE102015223531A1 (en) | 2015-11-27 | 2017-06-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Superconducting roller bearing and rolling bearing assembly |
DE102017215237A1 (en) | 2017-08-31 | 2019-02-28 | Mahle International Gmbh | electric motor |
-
2022
- 2022-11-21 DE DE102022212386.7A patent/DE102022212386A1/en active Pending
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