EP3973617A1 - Electric machine with a fixation of multiple rotor laminations to a rotor shaft, said fixation allowing an axial tolerance compensation - Google Patents

Electric machine with a fixation of multiple rotor laminations to a rotor shaft, said fixation allowing an axial tolerance compensation

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Publication number
EP3973617A1
EP3973617A1 EP20726684.2A EP20726684A EP3973617A1 EP 3973617 A1 EP3973617 A1 EP 3973617A1 EP 20726684 A EP20726684 A EP 20726684A EP 3973617 A1 EP3973617 A1 EP 3973617A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor shaft
electrical machine
rotor
end plate
laminated core
Prior art date
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Pending
Application number
EP20726684.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Alexandre Fischer
Thomas Fritz
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP3973617A1 publication Critical patent/EP3973617A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans

Definitions

  • the invention relates to an electrical machine for driving a motor vehicle, such as a purely electrically or hybridized motor vehicle, for example a car, truck, bus or other utility vehicle, with a rotor, the rotor being a central rotor shaft and one made up of several rotor laminations tes has laminated core attached to the rotor shaft.
  • a motor vehicle such as a purely electrically or hybridized motor vehicle, for example a car, truck, bus or other utility vehicle
  • a rotor being a central rotor shaft and one made up of several rotor laminations tes has laminated core attached to the rotor shaft.
  • Generic rotors of electrical machines are well known in different implementations. For example, designs are known in which a press fit is provided directly between the individual rotor laminations of the laminated core and the rotor shaft. Fastenings of the laminated core by means of a nut in connection with a groove are also known. Alternatively, welded connections are also implemented.
  • the object of the present invention to eliminate the disadvantages known from the prior art and, in particular, to provide an electrical machine whose rotor is produced simply and with sufficient strength to transmit the highest possible torques.
  • This is achieved according to the invention in that the laminated core is contacted on at least one axial side by an end plate effecting tolerance compensation, which end plate is in turn supported by a locking ring pressed onto the rotor shaft.
  • This attachment of the laminated core via the end plate and the securing ring results in an attachment between the laminated core and the rotor shaft that is easy to manufacture. Because the locking ring can easily be individually adapted to the corresponding press connection without the shape of the rotor laminations of the Blechpa ketes having to be changed. As a result, a particularly robust rotor is implemented, the manufacturing effort is reduced.
  • the locking ring has an axially protruding cup area, which cup area is pressed onto a radial outer side of the rotor shaft. This cup area can easily be adjusted in its axial position during assembly.
  • the locking ring has a disk area which is arranged radially outside the cup area and which disk area lies flat directly on the end plate, the further structure of the locking ring is kept simple.
  • the disk area is connected to the cup area via an axially extending connecting area.
  • the circlip can be cleverly mounted on the rotor shaft, axially offset from the laminated core.
  • the locking ring is pressed onto the rotor shaft in such a way that it effects / applies an axial pretensioning force to the end plate.
  • the diameter on which the locking ring is pressed can be easily set.
  • the locking ring sits on a (second) outer diameter of the rotor shaft, which (second) outer diameter is smaller than a (first) outer diameter on which the laminated core and / or the at least one end plate sit / sits.
  • first end plate rests on a first axial side of the lamination stack and a second end plate rests on a second axial side of the lamination stack opposite the first axial side. Tolerance compensation can thus be easily implemented through the thickness of the end plates.
  • the locking ring rests against the first end plate and the second end plate rests (directly) on a radial shoulder of the rotor shaft.
  • the laminated core is supported on one axial side directly on the rotor shaft, which further favors a simple structure.
  • the electrical machine is designed as a synchronous motor.
  • the rotationally fixed connection of the laminated core can also be easily established.
  • cost-efficient axial fastening and tolerance compensation of the rotor laminations on the rotor shaft are implemented.
  • the rotor of the electrical synchronous machine (electrical machine) is shaped by using individual rotor laminations which together form a rotor stack (laminated stack).
  • Tolerance compensation can be set using an end plate, which tolerance compensation in turn depends on the installation space and fluctuating tolerances depends.
  • a locking ring / circlip is pressed onto the rotor shaft for axially fastening / supporting the laminated core.
  • Fig. 1 is a longitudinal sectional view of an electrical Ma machine according to the invention according to a preferred embodiment
  • Fig. 2 shows a detailed view of the electrical Ma cut in the longitudinal direction
  • Fig. 3 is a perspective view of the rotor used in Fig. 1 from egg ner the locking ring having side, and
  • Fig. 4 is a perspective view of the in Figs. 1 to 3 used safety rings.
  • FIG. 1 an electrical machine 1 according to the invention is clearly visible in its basic construction.
  • the electrical machine 1 is implemented as a synchronous machine / a synchronous motor.
  • the electrical machine 1 has a rotor 2 which is arranged centrally so as to be rotatable about an axis of rotation 17.
  • a stator 18 of the electrical machine 1 is attached radially outside of the Ro tor 2.
  • the stator 18 is firmly received in a housing 19.
  • the rotor 2 is rotatably mounted in this housing 19.
  • the electrical machine 1 is usually dimensioned as a drive machine of a motor vehicle.
  • the Electrical machine 1 is therefore preferably used in a drive train of a motor vehicle, which is not shown here for the sake of clarity.
  • the electrical cal machine 1 is integrated in the present exemplary embodiment in FIG. 1 in an electrical axle drive unit (e-axle).
  • the motor vehicle is preferably implemented as a purely electrically driven vehicle.
  • the electric machine 1 is also used in a flybridge module according to further statements, which hybrid module is used in a known manner between an internal combustion engine and a transmission of the drive train and is thus prepared for implementing a hybridized drive of the motor vehicle.
  • the electrical machine 1 is also used as a wheel hub machine / a wheel hub motor.
  • FIGS. 2 and 3 show the further structure of the rotor 2 designed according to the invention, which can also be used separately from the electrical machine 1 shown as an independent unit in other electrical machines.
  • the rotor 2 has a central rotor shaft 3.
  • the rotor shaft 3 is arranged concentrically to the axis of rotation 17.
  • the rotor shaft 3 is provided with an essentially cylindrically extending receiving area 20.
  • the laminated core 5 typically has a plurality of rotor laminations 4 which rest on one another in the axial direction.
  • the rotor laminations 4 are typically implemented as identical parts.
  • the rotor laminations 4 are already preassembled to form the laminated core 5.
  • the laminated core 5 is held non-rotatably on the receiving area 20 via a form-fit connection 16, here in the form of a form-fit toothing.
  • the laminated core 5 is supported on a first axial side 6a (viewed along the axis of rotation 17) by a first end plate 7a, which in turn is directly from a securing ring 8 pressed onto the rotor shaft 3 is supported.
  • This axial securing of the laminated core 5 by means of the securing ring 8 is shown in detail in FIG.
  • the first end sheet 7a lies flat against the sheet core 5 directly from the first axial side 6a of the laminated core 5.
  • the first end plate 7a is also on the receiving area 20 supported and rotatably received.
  • the receiving area 20 has a constant first outer diameter over its entire length.
  • the securing ring 8 is fastened directly to the rotor shaft 3 by means of a cup area 9 arranged radially on the inside, namely pressed on.
  • the axially protruding cup area 9 is pressed onto a receiving surface 13 which is formed by a radial step 14.
  • the radial step 14 is offset inward in the radial direction with respect to the receiving region 20.
  • the receiving surface 13 consequently has a second outer diameter which is smaller than the first outer diameter.
  • the length / axial extension of the receiving surface 13 is greater than the length of the cup area 9 and is adapted to the further shape of the retaining ring 8 so that the position of the retaining ring 8 can be varied during assembly along the receiving surface 13.
  • the locking ring 8 rests flat against the first end plate 7a.
  • a connecting area 12 connecting the disk area 11 to the cup area 9 extends such that the disk area 11 is arranged offset in the axial direction with respect to the cup area 9. Due to the design of the disk area 11, the locking ring 8 is also referred to as a backup disk.
  • the securing ring 8 can also be seen particularly well in FIG. 4 in its sole representation. It becomes clear here that the connecting area 12 is essentially implemented as an axial bulge.
  • the locking ring 8, like the first end plate 7a, is made from a metal sheet (steel).
  • a second end plate 7b is arranged on a second axial side 6b of the laminated core 5 facing away from the first axial side 6a.
  • the second end plate 7b also lies flat against the laminated core 5 on the second axial side 6b.
  • the second end plate 7b is supported directly on a shoulder 15 of the rotor shaft 3 projecting radially outward (FIG. 1).
  • the shoulder 15 is made in one piece with the rotor shaft 3. This results in an axial reception of the laminated core 5 together with the end plates 7a, 7b between the shoulder 15 and the retaining ring 8.
  • the retaining ring 8 is preferably pressed onto the rotor shaft 3 with a certain axial preload force, so that the first end plate 7a presses on the laminated core 5 with an axial pretensioning force and the laminated core 5 in turn presses the second end plate 7b with an axial pretensioning force against the shoulder 15 presses.
  • the embodiment according to the invention provides a cost-efficient and compact solution for the attachment of the rotor laminations 4 to the rotor shaft 3 in terms of installation space.
  • This solution offers a simple and inexpensive attachment option.
  • this solution offers a high degree of flexibility and can be installed in many different electric machines 1, which differ either in terms of the active length (power) and / or the transmission interface.
  • the inventive solution therefore also consists of an inexpensive, simple and modular-compatible technical solution.
  • the tolerance compensation is done by the end plate (first end plate 7a), which is dependent on the installation space and can be adapted for the tolerance compensation.
  • the axial fastening takes place with the axial retaining ring 8, which is pressed onto the rotor shaft 3.
  • the rotor laminations 4 and the end plates 7a, 7b are thus held in position.
  • a preferred installation variant takes place in an e-axle.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

The invention relates to an electric machine (1) for driving a motor vehicle, comprising a rotor (2), wherein the rotor (2) has a central rotor shaft (3) and a laminated core (5) which is made of multiple rotor laminations (4) and is fixed to the rotor shaft (3), and the laminated core (5) is contacted on at least one axial side (6a) by an end lamination (7a) which produces a tolerance compensation, said end lamination (7a) being supported by a securing ring (8) pressed onto the rotor shaft (3).

Description

Elektrische Maschine mit einer einen axialen Toleranzausqleich ermöglichenden Electric machine with an axial tolerance compensation
Befestiqunq mehrerer Rotorbleche auf einer Rotorwelle Fastening several rotor sheets on a rotor shaft
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine für einen Antrieb eines Kraftfahrzeu ges, wie eines rein elektrisch oder hybridisiert angetriebenen Kraftfahrzeuges, bspw. eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeuges, mit einem Rotor, wobei der Rotor eine zentrale Rotorwelle sowie ein aus mehreren Rotorblechen ausgebilde tes, auf der Rotorwelle befestigtes Blechpaket aufweist. The invention relates to an electrical machine for driving a motor vehicle, such as a purely electrically or hybridized motor vehicle, for example a car, truck, bus or other utility vehicle, with a rotor, the rotor being a central rotor shaft and one made up of several rotor laminations tes has laminated core attached to the rotor shaft.
Gattungsgemäße Rotoren elektrischer Maschinen sind in unterschiedlichen Umset zungen hinlänglich bekannt. Es sind bspw. Ausführungen bekannt, in denen zwischen den einzelnen Rotorblechen des Blechpakets und der Rotorwelle eine Presspassung unmittelbar vorgesehen ist. Auch Befestigungen des Blechpaketes mittels einer Mutter in Verbindung mit einer Nut sind bekannt. Alternativ sind des Weiteren Schweißverbin dungen umgesetzt. Generic rotors of electrical machines are well known in different implementations. For example, designs are known in which a press fit is provided directly between the individual rotor laminations of the laminated core and the rotor shaft. Fastenings of the laminated core by means of a nut in connection with a groove are also known. Alternatively, welded connections are also implemented.
Diese bekannten Befestigungsarten haben jedoch den Nachteil, dass sie meist einen relativ hohen Herstellaufwand mit sich bringen. Bezüglich der umgesetzten Presspas sungen zwischen dem Blechpaket und der Rotorwelle sind die Rotorbleche und die entsprechenden Aufnahmen aufwändig im Durchmesser einzustellen und massiv um zusetzen. Meist wird dabei jedes einzelne Rotorblech in einem kritischen Bereich um geformt. Auch bei der alternativen Anbringung einer Mutter ist zumindest ein Gewinde auf der Rotorwelle vorzusehen, was ebenfalls eine aufwändige Bearbeitung bedarf.However, these known types of fastening have the disadvantage that they usually involve a relatively high manufacturing cost. With regard to the press fits implemented between the laminated core and the rotor shaft, the rotor laminations and the corresponding receptacles have to be adjusted in diameter and massively implemented. In most cases, each individual rotor lamination is reshaped in a critical area. Even with the alternative attachment of a nut, at least one thread is to be provided on the rotor shaft, which also requires complex machining.
Ein solch erhöhter Herstellaufwand besteht auch bei einer Schweißverbindung, die über einen separaten Prozess anzubringen ist. Such an increased production effort also exists in the case of a welded connection that is to be made using a separate process.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine elektrische Maschine zur Verfügung zu stellen, deren Rotor einfach und mit einer ausreichenden Festigkeit zum Übertragen möglichst hoher Drehmomente hergestellt ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Blechpaket zu zumindest einer axialen Seite hin von einem einen Toleranzausgleich bewirkenden Endblech kontak tiert wird, welches Endblech wiederum von einem auf der Rotorwelle aufgepressten Sicherungsring abgestützt ist. It is therefore the object of the present invention to eliminate the disadvantages known from the prior art and, in particular, to provide an electrical machine whose rotor is produced simply and with sufficient strength to transmit the highest possible torques. This is achieved according to the invention in that the laminated core is contacted on at least one axial side by an end plate effecting tolerance compensation, which end plate is in turn supported by a locking ring pressed onto the rotor shaft.
Durch diese Befestigung des Blechpaketes über das Endblech sowie den Sicherungs ring kommt es zu einer einfach herstellbaren Befestigung zwischen dem Blechpaket und der Rotorwelle. Denn der Sicherungsring kann einfach individuell an den entspre chenden Pressverbund angepasst werden, ohne dass die Rotorbleche des Blechpa ketes an sich in ihrer Form verändert werden müssen. Dadurch wird ein besonders ro buster Rotor umgesetzt, dessen Herstellaufwand reduziert ist. This attachment of the laminated core via the end plate and the securing ring results in an attachment between the laminated core and the rotor shaft that is easy to manufacture. Because the locking ring can easily be individually adapted to the corresponding press connection without the shape of the rotor laminations of the Blechpa ketes having to be changed. As a result, a particularly robust rotor is implemented, the manufacturing effort is reduced.
Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert. Further advantageous embodiments are claimed with the subclaims and explained in more detail below.
Demnach ist es weiterhin von Vorteil, wenn der Sicherungsring einen axial vorsprin genden Napfbereich aufweist, welcher Napfbereich auf einer radialen Außenseite der Rotorwelle aufgepresst ist. Dieser Napfbereich lässt sich bei der Montage einfach in seiner axialen Position einstellen. Accordingly, it is also advantageous if the locking ring has an axially protruding cup area, which cup area is pressed onto a radial outer side of the rotor shaft. This cup area can easily be adjusted in its axial position during assembly.
Weist der Sicherungsring einen radial außerhalb des Napfbereiches angeordneten Scheibenbereich auf, welcher Scheibenbereich unmittelbar an dem Endblech flächig anliegt, wird der weitere Aufbau des Sicherungsrings einfach gehalten. If the locking ring has a disk area which is arranged radially outside the cup area and which disk area lies flat directly on the end plate, the further structure of the locking ring is kept simple.
Besonders von Vorteil ist es, wenn der Scheibenbereich über einen axial verlaufenden Verbindungsbereich mit dem Napfbereich verbunden ist. Dadurch lässt sich der Siche rungsring geschickt axial versetzt zu dem Blechpaket auf der Rotorwelle montieren. It is particularly advantageous if the disk area is connected to the cup area via an axially extending connecting area. As a result, the circlip can be cleverly mounted on the rotor shaft, axially offset from the laminated core.
Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der Sicherungsring derart auf der Rotorwelle auf gepresst ist, dass er eine axiale Vorspannkraft auf das Endblech bewirkt / aufbringt. Furthermore, it is expedient if the locking ring is pressed onto the rotor shaft in such a way that it effects / applies an axial pretensioning force to the end plate.
Wenn der Sicherungsring auf einer Aufnahmefläche der Rotorwelle aufgeschoben ist, wobei die Aufnahmefläche durch eine radiale Stufe der Rotorwelle ausgebildet ist, lässt sich der Durchmesser, auf dem der Sicherungsring aufgepresst ist, einfach ein stellen. When the locking ring is pushed onto a receiving surface of the rotor shaft, the receiving surface being formed by a radial step of the rotor shaft, the diameter on which the locking ring is pressed can be easily set.
Der Sicherungsring sitzt dabei auf einem (zweiten) Außendurchmesser der Rotor welle, welcher (zweite) Außendurchmesser kleiner ist als ein (erster) Außendurchmes ser, auf welchem das Blechpaket und / oder das zumindest eine Endblech sitzen / sitzt. The locking ring sits on a (second) outer diameter of the rotor shaft, which (second) outer diameter is smaller than a (first) outer diameter on which the laminated core and / or the at least one end plate sit / sits.
Von Vorteil ist es auch, wenn ein erstes Endblech zu einer ersten axialen Seite des Blechpakets an diesem anliegt und ein zweites Endblech zu einer, der ersten axialen Seite gegenüberliegenden, zweiten axialen Seite des Blechpaketes an diesem anliegt. Durch eine Dicke der Endbleche lässt sich somit ein Toleranzausgleich einfach umset- zen. It is also advantageous if a first end plate rests on a first axial side of the lamination stack and a second end plate rests on a second axial side of the lamination stack opposite the first axial side. Tolerance compensation can thus be easily implemented through the thickness of the end plates.
In diesem Zusammenhang ist es zudem vorteilhaft, wenn an dem ersten Endblech der Sicherungsring anliegt und das zweite Endblech an einer radialen Schulter der Rotor welle (unmittelbar) anliegt. Dadurch ist das Blechpaket zu einer axialen Seite hin di rekt an der Rotorwelle abgestützt, was einen einfachen Aufbau weiter begünstigt. In this context, it is also advantageous if the locking ring rests against the first end plate and the second end plate rests (directly) on a radial shoulder of the rotor shaft. As a result, the laminated core is supported on one axial side directly on the rotor shaft, which further favors a simple structure.
Des Weiteren hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die elektrische Maschine als ein Synchronmotor ausgebildet ist. Furthermore, it has proven to be advantageous if the electrical machine is designed as a synchronous motor.
Ist das Blechpaket zusätzlich über eine Formschlussverbindung, etwa eine Form schlussverzahnung, auf der radialen Außenseite der Rotorwelle drehfest aufgenom men, ist auch die drehfeste Verbindung des Blechpaketes einfach herstellbar. If the laminated core is additionally received in a rotationally fixed manner on the radial outside of the rotor shaft via a form-fit connection, such as a form-fit toothing, the rotationally fixed connection of the laminated core can also be easily established.
In anderen Worten ausgedrückt, sind erfindungsgemäß eine kosteneffiziente axiale Befestigung sowie ein Toleranzausgleich der Rotorbleche auf der Rotorwelle realisiert. Der Rotor der elektrischen Synchronmaschine (elektrische Maschine) ist durch das Verwenden einzelner Rotorbleche, die zusammen ein Rotorpaket (Blechpaket) bilden, ausgeformt. Ein Toleranzausgleich ist durch ein Endblech einstellbar, welcher Tole ranzausgleich wiederum von einem Bauraum sowie von schwankenden Toleranzen abhängt. Ein Sperrring / Sicherungsring ist auf die Rotorwelle zum axialen Befestigen / Abstützen des Blechpaketes aufgepresst. In other words, according to the invention, cost-efficient axial fastening and tolerance compensation of the rotor laminations on the rotor shaft are implemented. The rotor of the electrical synchronous machine (electrical machine) is shaped by using individual rotor laminations which together form a rotor stack (laminated stack). Tolerance compensation can be set using an end plate, which tolerance compensation in turn depends on the installation space and fluctuating tolerances depends. A locking ring / circlip is pressed onto the rotor shaft for axially fastening / supporting the laminated core.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. The invention will now be explained in more detail below with reference to figures.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Ma schine nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, Fig. 1 is a longitudinal sectional view of an electrical Ma machine according to the invention according to a preferred embodiment,
Fig. 2 eine Detailansicht der in Längsrichtung geschnittenen elektrischen Ma Fig. 2 shows a detailed view of the electrical Ma cut in the longitudinal direction
schine aus Fig. 1 , wobei ein Sicherungsring zur axialen Abstützung eines Rotorblechs relativ zu einer Rotorwelle näher zu erkennen ist, Machine from Fig. 1, wherein a locking ring for the axial support of a rotor sheet relative to a rotor shaft can be seen in more detail,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des in Fig. 1 eingesetzten Rotors von ei ner den Sicherungsring aufweisenden Seite, sowie Fig. 3 is a perspective view of the rotor used in Fig. 1 from egg ner the locking ring having side, and
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des in den Fign. 1 bis 3 eingesetzten Si cherungsrings. Fig. 4 is a perspective view of the in Figs. 1 to 3 used safety rings.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen ver sehen. The figures are only of a schematic nature and are used exclusively for understanding the invention. The same elements are provided with the same reference numerals.
Mit Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße elektrische Maschine 1 in ihrem prinzipiellen Auf bau übersichtlich zu erkennen. Die elektrische Maschine 1 ist als eine Synchronma schine / ein Synchronmotor umgesetzt. Die elektrische Maschine 1 weist einen zentral um eine Drehachse 17 drehbar angeordneten Rotor 2 auf. Radial außerhalb des Ro tors 2 ist ein Stator 18 der elektrischen Maschine 1 angebracht. Der Stator 18 ist in ei nem Gehäuse 19 fest aufgenommen. Der Rotor 2 ist in diesem Gehäuse 19 drehbar gelagert. With Fig. 1, an electrical machine 1 according to the invention is clearly visible in its basic construction. The electrical machine 1 is implemented as a synchronous machine / a synchronous motor. The electrical machine 1 has a rotor 2 which is arranged centrally so as to be rotatable about an axis of rotation 17. A stator 18 of the electrical machine 1 is attached radially outside of the Ro tor 2. The stator 18 is firmly received in a housing 19. The rotor 2 is rotatably mounted in this housing 19.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die elektrische Maschine 1 üblicherweise als eine Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeuges dimensioniert ist. Die elektrische Maschine 1 ist daher bevorzugt in einem hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. Die elektri sche Maschine 1 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Fig. 1 in einer elektrischen Achsantriebseinheit (E-Achse) integriert. Bei Umsetzen dieser elektri schen Achsantriebseinheit ist das Kraftfahrzeug vorzugsweise als rein elektrisch an getriebenes Fahrzeug umgesetzt. Die elektrische Maschine 1 ist gemäß weiteren Aus führungen auch in einem Flybridmodul eingesetzt, welches Hybridmodul auf bekannte Weise zwischen einer Verbrennungskraftmaschine und einem Getriebe des Antriebs stranges eingesetzt ist und somit zum Umsetzen eines hybridisierten Antriebs des Kraftfahrzeuges vorbereitet ist. In weiteren Ausführungen ist die elektrische Maschine 1 auch als eine Radnabenmaschine / ein Radnabenmotor eingesetzt. In this context, it should be pointed out that the electrical machine 1 is usually dimensioned as a drive machine of a motor vehicle. The Electrical machine 1 is therefore preferably used in a drive train of a motor vehicle, which is not shown here for the sake of clarity. The electrical cal machine 1 is integrated in the present exemplary embodiment in FIG. 1 in an electrical axle drive unit (e-axle). When implementing this electrical axle drive unit's rule, the motor vehicle is preferably implemented as a purely electrically driven vehicle. The electric machine 1 is also used in a flybridge module according to further statements, which hybrid module is used in a known manner between an internal combustion engine and a transmission of the drive train and is thus prepared for implementing a hybridized drive of the motor vehicle. In further embodiments, the electrical machine 1 is also used as a wheel hub machine / a wheel hub motor.
In Zusammenhang mit den Fign. 2 und 3 ist der weitere Aufbau des erfindungsgemäß ausgebildeten Rotors 2, der auch losgelöst von der dargestellten elektrischen Ma schine 1 als eigenständige Einheit in weiteren elektrischen Maschinen einsetzbar ist, dargestellt. Der Rotor 2 weist eine zentrale Rotorwelle 3 auf. Die Rotorwelle 3 ist kon zentrisch zu der Drehachse 17 angeordnet. Die Rotorwelle 3 ist mit einem sich im We sentlichen zylindrisch erstreckenden Aufnahmebereich 20 versehen. Auf diesem Auf nahmebereich 20 (radial von außen) ist ein Blechpaket 5 des Rotors 2 befestigt. Das Blechpaket 5 weist auf typische Weise mehrere Rotorbleche 4 auf, die in axialer Rich tung aufeinander aufliegen. Die Rotorbleche 4 sind an sich auf typische Weise als Gleichteile realisiert. Die Rotorbleche 4 sind zu dem Blechpaket 5 bereits vormontiert. Das Blechpaket 5 ist über eine Formschlussverbindung 16, hier in Form einer Form schlussverzahnung, an dem Aufnahmebereich 20 drehfest aufgenommen. In connection with FIGS. 2 and 3 show the further structure of the rotor 2 designed according to the invention, which can also be used separately from the electrical machine 1 shown as an independent unit in other electrical machines. The rotor 2 has a central rotor shaft 3. The rotor shaft 3 is arranged concentrically to the axis of rotation 17. The rotor shaft 3 is provided with an essentially cylindrically extending receiving area 20. On this receiving area 20 (radially from the outside) a laminated core 5 of the rotor 2 is attached. The laminated core 5 typically has a plurality of rotor laminations 4 which rest on one another in the axial direction. The rotor laminations 4 are typically implemented as identical parts. The rotor laminations 4 are already preassembled to form the laminated core 5. The laminated core 5 is held non-rotatably on the receiving area 20 via a form-fit connection 16, here in the form of a form-fit toothing.
Erfindungsgemäß, zum axialen Toleranzausgleich des Rotors 2, ist das Blechpaket 5 zu einer ersten axialen Seite 6a (entlang der Drehachse 17 betrachtet) durch ein ers tes Endblech 7a abgestützt, welches erste Endblech 7a wiederum unmittelbar von ei nem auf der Rotorwelle 3 aufgepressten Sicherungsring 8 abgestützt ist. Diese axiale Sicherung des Blechpaketes 5 mittels des Sicherungsrings 8 ist in Fig. 2 detailliert dargestellt. In Verbindung mit Fig. 3 wird auch deutlich, dass das erste Endblech 7a von der ersten axialen Seite 6a des Blechpakets 5 her unmittelbar an dem Blechpaket 5 flächig anliegt. Das erste Endblech 7a ist ebenfalls auf dem Aufnahmebereich 20 mit abgestützt und drehfest aufgenommen. Der Aufnahmebereich 20 weist über seine ge samte Länge hinweg einen gleichbleibenden ersten Außendurchmesser auf. According to the invention, in order to compensate for axial tolerances of the rotor 2, the laminated core 5 is supported on a first axial side 6a (viewed along the axis of rotation 17) by a first end plate 7a, which in turn is directly from a securing ring 8 pressed onto the rotor shaft 3 is supported. This axial securing of the laminated core 5 by means of the securing ring 8 is shown in detail in FIG. In connection with FIG. 3 it is also clear that the first end sheet 7a lies flat against the sheet core 5 directly from the first axial side 6a of the laminated core 5. The first end plate 7a is also on the receiving area 20 supported and rotatably received. The receiving area 20 has a constant first outer diameter over its entire length.
Der Sicherungsring 8 ist mit einem radial innen angeordneten Napfbereich 9 direkt auf der Rotorwelle 3 befestigt, nämlich aufgepresst. Der axial vorspringende Napfbereich 9 ist dabei auf einer Aufnahmefläche 13, die durch eine radiale Stufe 14 gebildet ist, aufgepresst. Die radiale Stufe 14 ist gegenüber dem Aufnahmebereich 20 in radialer Richtung nach innen abgesetzt. Die Aufnahmefläche 13 weist folglich einen gegen über dem ersten Außendurchmesser kleineren zweiten Außendurchmesser auf. Die Aufnahmefläche 13 ist in ihrer Länge / axialen Erstreckung größer als die Länge des Napfbereiches 9 gewählt und derart auf die weitere Form des Sicherungsringes 8 ab gestimmt, dass der Sicherungsring 8 bei der Montage entlang der Aufnahmefläche 13 variabel in seiner Position anordenbar ist. Mit einem radial außerhalb des Napfberei ches 9 angeordneten Scheibenbereich 11 liegt der Sicherungsring 8 direkt an dem ersten Endblech 7a flächig an. Ein dem Scheibenbereich 11 mit dem Napfbereich 9 verbindender Verbindungsbereich 12 erstreckt sich derart, dass der Scheibenbereich 11 in axialer Richtung versetzt zu dem Napfbereich 9 angeordnet ist. Aufgrund der Ausbildung des Scheibenbereiches 11 ist der Sicherungsring 8 auch als Sicherungs scheibe bezeichnet. Der Sicherungsring 8 ist auch in alleiniger Darstellung besonders gut in Fig. 4 zu erkennen. Hierbei wird deutlich, dass der Verbindungsbereich 12 im Wesentlichen als eine axiale Ausbauchung umgesetzt ist. Der Sicherungsring 8 ist, wie bereits das erste Endblech 7a, aus einem Metallblech (Stahl) hergestellt. The securing ring 8 is fastened directly to the rotor shaft 3 by means of a cup area 9 arranged radially on the inside, namely pressed on. The axially protruding cup area 9 is pressed onto a receiving surface 13 which is formed by a radial step 14. The radial step 14 is offset inward in the radial direction with respect to the receiving region 20. The receiving surface 13 consequently has a second outer diameter which is smaller than the first outer diameter. The length / axial extension of the receiving surface 13 is greater than the length of the cup area 9 and is adapted to the further shape of the retaining ring 8 so that the position of the retaining ring 8 can be varied during assembly along the receiving surface 13. With a disk area 11 arranged radially outside of the cup area 9, the locking ring 8 rests flat against the first end plate 7a. A connecting area 12 connecting the disk area 11 to the cup area 9 extends such that the disk area 11 is arranged offset in the axial direction with respect to the cup area 9. Due to the design of the disk area 11, the locking ring 8 is also referred to as a backup disk. The securing ring 8 can also be seen particularly well in FIG. 4 in its sole representation. It becomes clear here that the connecting area 12 is essentially implemented as an axial bulge. The locking ring 8, like the first end plate 7a, is made from a metal sheet (steel).
Auf einer, der ersten axialen Seite 6a abgewandten, zweiten axialen Seite 6b des Blechpaketes 5 ist ein zweites Endblech 7b angeordnet. Das zweite Endblech 7b liegt auf der zweiten axialen Seite 6b ebenfalls flächig an dem Blechpaket 5 an. Auf einer dem Blechpaket 5 wiederum axial abgewandten Seite des zweiten Endbleches 7b ist das zweite Endblech 7b direkt an einer radial nach außen abstehenden Schulter 15 der Rotorwelle 3 abgestützt (Fig. 1 ). Die Schulter 15 ist stoffeinteilig mit der Rotorwelle 3 ausgebildet. Dadurch ergibt sich eine axiale Aufnahme des Blechpakets 5 samt der Endbleche 7a, 7b zwischen der Schulter 15 und dem Sicherungsring 8. Zudem sei darauf hingewiesen, dass der Sicherungsring 8 bevorzugt mit einer be stimmten axialen Vorspannkraft auf die Rotorwelle 3 aufgepresst ist, sodass das erste Endblech 7a mit einer axialen Vorspannkraft auf das Blechpaket 5 drückt und das Blechpaket 5 wiederum das zweite Endblech 7b mit einer axialen Vorspannkraft ge- gen die Schulter 15 drückt. A second end plate 7b is arranged on a second axial side 6b of the laminated core 5 facing away from the first axial side 6a. The second end plate 7b also lies flat against the laminated core 5 on the second axial side 6b. On a side of the second end plate 7b axially facing away from the laminated core 5, the second end plate 7b is supported directly on a shoulder 15 of the rotor shaft 3 projecting radially outward (FIG. 1). The shoulder 15 is made in one piece with the rotor shaft 3. This results in an axial reception of the laminated core 5 together with the end plates 7a, 7b between the shoulder 15 and the retaining ring 8. It should also be noted that the retaining ring 8 is preferably pressed onto the rotor shaft 3 with a certain axial preload force, so that the first end plate 7a presses on the laminated core 5 with an axial pretensioning force and the laminated core 5 in turn presses the second end plate 7b with an axial pretensioning force against the shoulder 15 presses.
In anderen Worten ausgedrückt, wird durch die erfindungsgemäße Ausführung eine kosteneffiziente und Bauraum -Korn pakte Lösung für das Befestigen der Rotorbleche 4 mit der Rotorwelle 3 zur Verfügung gestellt. Diese Lösung bietet eine einfache und kostengünstige Befestigungsmöglichkeit. Außerdem bietet diese Lösung eine hohe Flexibilität und kann in vielen unterschiedlichen E-Maschinen 1 eingebaut werden, die sich entweder durch die aktive Länge (Leistung) und/oder die Getriebeschnittstelle un terscheiden. Die erfinderische Lösung besteht somit auch in einer kostengünstigen, einfachen und Baukasten-Kompatiblen technischen Lösung. Der Toleranzausgleich erfolgt dabei durch das Endblech (erstes Endblech 7a), das bauraumabhängig und für den Toleranzausgleich anpassbar ist. Die axiale Befestigung erfolgt mit dem axialen Sicherungsring 8, der auf die Rotorwelle 3 verpresst ist. Somit werden die Rotorbleche 4 und die Endbleche 7a, 7b auf Position gehalten. Eine bevorzugte Einbauvariante fin det in einer E-Achse statt. In other words, the embodiment according to the invention provides a cost-efficient and compact solution for the attachment of the rotor laminations 4 to the rotor shaft 3 in terms of installation space. This solution offers a simple and inexpensive attachment option. In addition, this solution offers a high degree of flexibility and can be installed in many different electric machines 1, which differ either in terms of the active length (power) and / or the transmission interface. The inventive solution therefore also consists of an inexpensive, simple and modular-compatible technical solution. The tolerance compensation is done by the end plate (first end plate 7a), which is dependent on the installation space and can be adapted for the tolerance compensation. The axial fastening takes place with the axial retaining ring 8, which is pressed onto the rotor shaft 3. The rotor laminations 4 and the end plates 7a, 7b are thus held in position. A preferred installation variant takes place in an e-axle.
Bezuqszeichenliste elektrische Maschine List of references for electrical machine
Rotor rotor
Rotorwelle Rotor shaft
Rotorblech Rotor lamination
Blechpaket Laminated core
a erste axiale Seitea first axial side
b zweite axiale Seiteb second axial side
a erstes Endblecha first end plate
b zweites Endblech b second end plate
Sicherungsring Locking ring
Napfbereich Bowl area
0 Außenseite 0 outside
1 Scheibenbereich1 disc area
2 Verbindungsbereich2 connection area
3 Aufnahmefläche3 recording area
4 Stufe4 stage
5 Schulter5 shoulder
6 Formschlussverbindung6 Form-fit connection
7 Drehachse 7 axis of rotation
8 Stator8 stator
9 Gehäuse9 housing
0 Aufnahmebereich 0 recording area

Claims

Patentansprüche Claims
1. Elektrische Maschine (1 ) für einen Antrieb eines Kraftfahrzeuges, mit einem Rotor (2), wobei der Rotor (2) eine zentrale Rotorwelle (3) sowie ein aus meh reren Rotorblechen (4) ausgebildetes, auf der Rotorwelle (3) befestigtes Blechpaket (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechpaket (5) zu zumindest einer axialen Seite (6a) hin von einem einen Toleranzausgleich bewirkenden Endblech (7a) kontaktiert ist, welches Endblech (7a) wiederum von einem auf der Rotorwelle (3) aufgepressten Sicherungsring (8) abgestützt ist. 1. Electrical machine (1) for a drive of a motor vehicle, with a rotor (2), wherein the rotor (2) has a central rotor shaft (3) and one of several rotor sheets (4) formed on the rotor shaft (3) attached Has laminated core (5), characterized in that the laminated core (5) is contacted on at least one axial side (6a) by an end plate (7a) effecting tolerance compensation, which end plate (7a) in turn is supported by an end plate (7a) on the rotor shaft (3) pressed on retaining ring (8) is supported.
2. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (8) einen axial vorspringenden Napfbereich (9) aufweist, der auf einer radialen Außenseite (10) der Rotorwelle (3) aufgepresst ist. 2. Electrical machine (1) according to claim 1, characterized in that the securing ring (8) has an axially projecting cup region (9) which is pressed onto a radial outer side (10) of the rotor shaft (3).
3. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (8) einen radial außerhalb des Napfbereiches (9) angeord neten Scheibenbereich (11 ) aufweist, welcher Scheibenbereich (11 ) unmittel bar an dem Endblech (7a) flächig anliegt. 3. Electrical machine (1) according to claim 2, characterized in that the securing ring (8) has a radially outside of the cup area (9) angeord designated disk area (11), which disk area (11) directly on the end plate (7a) flat is applied.
4. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Scheibenbereich (11 ) über einen axial verlaufenden Verbindungsbereich (12) mit dem Napfbereich (9) verbunden ist. 4. Electrical machine (1) according to claim 3, characterized in that the disk area (11) is connected to the cup area (9) via an axially extending connecting area (12).
5. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (8) derart auf der Rotorwelle (3) auf gepresst ist, dass er eine axiale Vorspannkraft auf das Endblech (7a) bewirkt. 5. Electrical machine (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the locking ring (8) is pressed onto the rotor shaft (3) in such a way that it causes an axial pretensioning force on the end plate (7a).
6. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (8) auf einer Aufnahmefläche (13) der Rotorwelle (3) aufgeschoben ist, wobei die Aufnahmefläche (13) durch eine radiale Stufe (14) der Rotorwelle (3) ausgebildet ist. 6. Electrical machine (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the retaining ring (8) is pushed onto a receiving surface (13) of the rotor shaft (3), the receiving surface (13) being formed by a radial step (14 ) the rotor shaft (3) is formed.
7. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Endblech (7a) zu einer ersten axialen Seite (6a) des Blechpakets (5) an diesem anliegt und ein zweites Endblech (7b) zu einer, der ersten axialen Seite (6a) gegenüberliegenden, zweiten axialen Seite (6b) des Blechpakets (5) an diesem anliegt. 7. Electrical machine (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that a first end plate (7a) to a first axial side (6a) of the laminated core (5) rests against it and a second end sheet (7b) rests against a second axial side (6b) of the laminated core (5) opposite the first axial side (6a).
8. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten Endblech (7a) der Sicherungsring (8) anliegt und das zweite Endblech (7b) an einer radialen Schulter (15) der Rotorwelle (3) anliegt. 8. Electrical machine (1) according to claim 7, characterized in that the securing ring (8) rests on the first end plate (7a) and the second end plate (7b) rests on a radial shoulder (15) of the rotor shaft (3).
9. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (1 ) als ein Synchronmotor aus gebildet ist. 9. Electrical machine (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the electrical machine (1) is formed as a synchronous motor.
10. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechpaket (5) über eine Formschlussverbindung (16) auf der radialen Außenseite (10) der Rotorwelle (3) drehtest aufgenom men ist. 10. Electrical machine (1) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the laminated core (5) via a form-fitting connection (16) on the radial outer side (10) of the rotor shaft (3) rotation test is recorded.
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