EP4659339A1 - Rotor und elektrische maschine - Google Patents

Rotor und elektrische maschine

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Publication number
EP4659339A1
EP4659339A1 EP23837547.1A EP23837547A EP4659339A1 EP 4659339 A1 EP4659339 A1 EP 4659339A1 EP 23837547 A EP23837547 A EP 23837547A EP 4659339 A1 EP4659339 A1 EP 4659339A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lever
rotor
rotor body
shaft
disc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23837547.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jean-Francois Heller
Martin HÄSSLER
Alain Rusch
László Sarkadi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4659339A1 publication Critical patent/EP4659339A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02—Details
    • H02K21/021—Means for mechanical adjustment of the excitation flux
    • H02K21/022—Means for mechanical adjustment of the excitation flux by modifying the relative position between field and armature, e.g. between rotor and stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K21/02—Details
    • H02K21/021—Means for mechanical adjustment of the excitation flux
    • H02K21/028—Means for mechanical adjustment of the excitation flux by modifying the magnetic circuit within the field or the armature, e.g. by using shunts, by adjusting the magnets position, by vectorial combination of field or armature sections
    • H02K21/029—Vectorial combination of the fluxes generated by a plurality of field sections or of the voltages induced in a plurality of armature sections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/09—Machines characterised by the presence of elements which are subject to variation, e.g. adjustable bearings, reconfigurable windings, variable pitch ventilators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/12—Machines characterised by the modularity of some components

Definitions

  • the present invention relates to a rotor for an electric machine, in particular for use within a drive train of a hybrid or fully electric motor vehicle, wherein the rotor has at least a first rotor body with a first group of permanent magnets and a second rotor body with a second group of permanent magnets, wherein the first rotor body and the second rotor body can be rotated relative to one another against the effect of a first torsional stiffness about a common axis of rotation by means of a mechanical field weakening mechanism, wherein the field weakening mechanism comprises a first lever element which can be pivoted about a pivot point, wherein the first rotor body can be coupled to a first lever section and the second rotor body to a second lever section of the lever element and the first lever section and the second lever section are arranged on opposite sides of the lever element in the circumferential direction, so that the first rotor body and the second rotor body can be rotated relative to one another in a targeted manner by tilting the lever element
  • Electric motors are increasingly being used to power motor vehicles in order to create alternatives to combustion engines that require fossil fuels.
  • Considerable efforts have already been made to improve the suitability of electric drives for everyday use and to offer users the same driving comfort they are used to.
  • a detailed description of an electric drive can be found in an article in the magazine ATZ 113th year, 05/2011, pages 360-365 by Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski and Jens Liebold with the title: Highly integrated and flexible electric drive unit for electric vehicles, which probably represents the closest state of the art.
  • a A drive unit for an axle of a vehicle is described, which comprises an electric motor arranged coaxially to a bevel gear differential.
  • Such drive units are also referred to as electric axles or electrically operated drive trains.
  • An example of such an electrical machine with iron losses which can be used within the drive train of a hybrid or fully electric motor vehicle, is the so-called permanent magnet synchronous machine. Due to its high power density compared to other machine types, it is preferably used in the field of electromobility, where the available installation space is often a limiting factor.
  • the excitation field of the machine is usually generated by permanent magnets arranged in the rotor of the machine. Slip ring contact, which is necessary in electrically excited synchronous machines in order to supply an excitation coil arranged on the rotor with power, can be dispensed with in the permanent magnet synchronous machine.
  • a disadvantage of permanent excitation is that the excitation field cannot be easily modified.
  • a synchronous machine can be operated beyond its nominal speed by controlling the so-called field weakening range. In this range, the machine is operated with the maximum nominal power, whereby the torque delivered by the machine is reduced as the speed increases.
  • Electrically excited synchronous machines can be operated very easily in the field weakening range by reducing the excitation current.
  • a suitable field weakening range for permanently excited machines By supplying current to the stator of the machine, an air gap field component is generated that counteracts the excitation field generated by the permanent magnets and thus weakens it.
  • controlling the machine in this way causes increased losses, so that the machine can only be operated with reduced efficiency in this range.
  • An effective method for reducing iron losses in electrical machines is the targeted weakening of the magnetic field between the stator and rotor for operating points with high speeds, since the losses due to high-frequency remagnetization are lower with a weaker magnetic field.
  • there are also mechanical approaches for targeted field weakening From the patents US58211710, FR2831345, EP1085644, EP11867030, DE1012011708670, DE1012016103470, CN104600929 and CN 105449969, a rotor of a radial flux machine is known which is divided perpendicular to the axis of rotation into several rotor disks equipped with permanent magnets and which can be rotated relative to one another.
  • the rotor Depending on the relative rotation between the rotor disks, the rotor provides the full magnetic field in a position with the magnetic poles aligned in the axial direction and a weakened magnetic field in a position rotated relative to it. Active or passive mechanisms are described which claim to be able to switch between these two positions depending on the rotor speed or torque and thus enable more efficient operation of the electric machine across the entire motor characteristic map.
  • DE 10 12021 101 898 describes an arrangement in which the rotor of a radial flow machine is divided into two partial rotors, the individual rotor disks of which alternate in the axial direction.
  • One partial rotor is connected to the rotor shaft directly, the other partial rotor is connected to the rotor shaft in a torque-transmitting manner via a torsional rigidity.
  • the torsional rigidity is selected in such a way that at low torque the partial rotors are in a torsional position with a weakened magnetic field and at high torque the partial rotors are in a torsional position with a full magnetic field.
  • DE 10 12021 101 904 claims a structurally designed mechanical module that can be introduced into the interior of the permanent magnet-equipped rotor disks, the described connections of the partial rotors to the Rotor shaft is manufactured and an adjustment characteristic curve can be defined via the torsional rigidity, which is implemented using springs and roller-equipped cam gears.
  • the adjustment characteristic of the mechanical field weakening over the engine map neither changes in an undesirable way nor has too high a hysteresis.
  • the effect of centrifugal force, particularly on the existing torsional stiffnesses, which can be designed as a compression spring, for example causes an undesirably high shift in the adjustment characteristic towards higher moments.
  • Increasing friction on guide elements of the torsional stiffnesses can also lead to too high a hysteresis in the adjustment characteristic.
  • the object of the present invention is to provide an electrical machine with improved mechanical field weakening.
  • a rotor for an electric machine in particular for use within a drive train of a hybrid or fully electric motor vehicle, wherein the rotor has at least a first rotor body with a first group of permanent magnets and a second rotor body with a second group of permanent magnets, wherein the first rotor body and the second rotor body can be rotated relative to one another against the effect of a first torsional stiffness about a common axis of rotation by means of a mechanical field weakening mechanism, wherein the field weakening mechanism comprises a first lever element which can be pivoted about a pivot point, wherein the first rotor body can be coupled to a first lever section and the second rotor body to a second lever section of the lever element, and the first lever section and the second Lever sections are arranged on circumferentially opposite sides of the lever element, so that the first rotor body and the second rotor body can be rotated relative to one another by tilting the lever element for a desired adjustment of the
  • the electrical machine can be designed in particular as a rotary machine.
  • electrical machines designed as rotary machines a distinction is made in particular between radial flux machines and axial flux machines.
  • a radial flux machine is characterized in that the magnetic field lines in the air gap formed between the rotor and stator extend in the radial direction, while in the case of an axial flux machine the magnetic field lines in the air gap formed between the rotor and stator extend in the axial direction.
  • the electrical machine it is possible for the electrical machine to be configured as a radial flux machine or an axial flux machine.
  • a rotor is the rotating part of an electrical machine.
  • the rotor comprises in particular a rotor shaft and one or more rotor bodies formed from rotor laminations arranged on the rotor shaft in a rotationally fixed manner.
  • the rotor shaft can be hollow, which on the one hand results in a weight saving and on the other hand allows the supply of lubricant or coolant to the rotor body.
  • a rotor body is understood to mean the rotor without a rotor shaft.
  • the rotor body is therefore composed in particular of a rotor laminated core and the permanent magnets introduced into the pockets of the rotor laminated core or fixed circumferentially to the rotor laminated core, as well as any axial cover parts present for closing the pockets.
  • the permanent magnets can preferably be introduced into the pockets of the rotor core.
  • a single larger rotor magnet designed as a bar magnet or several smaller rotor magnets designed as permanent magnet elements can be provided per pocket.
  • the rotor has a plurality of rotor bodies.
  • the rotor bodies are particularly preferably formed from essentially the same parts, in particular essentially identical. It is highly preferred that the rotor bodies are formed from identical, in particular essentially identical rotor laminations.
  • the rotor bodies are therefore particularly preferably formed from a rotor lamination stack, which is composed of a plurality of laminated individual laminations or rotor laminations, usually made from electrical sheet metal, which are layered and packaged one above the other to form a stack, the so-called rotor lamination stack.
  • the individual laminations can remain held together in the rotor lamination stack by gluing, welding or screwing.
  • a rotor lamination stack can in particular also have permanent magnets introduced into the pockets of the rotor lamination stack or fixed circumferentially to the rotor lamination stack.
  • Mechanical field weakening mechanisms are generally known from the prior art. Mechanical field weakening mechanisms that are particularly preferred in connection with this invention are described in the as yet unpublished DE102022106 944 and DE102022106945 as well as in the patent publications DE102021101904B3, DE102021101898A1 and DE102021101900A1 and are hereby added to the disclosure content of this application by reference.
  • first rotor body and the second rotor body are rotatable relative to one another against the effect of a first torsional stiffness about a common axis of rotation by means of a mechanical field weakening mechanism, wherein the first torsional stiffness is designed as a first leg spring arrangement with a first leg spring which is coaxial to the axis of rotation and is arranged between the first rotor body and the second rotor body or between one of the rotor bodies and a rotor shaft such that the rotation of one of the rotor bodies which occurs when the field weakening mechanism is adjusted causes an opening or closing actuation of the first leg spring.
  • a torsional stiffness as a leg spring arrangement to define an adjustment characteristic for weakening the magnetic field by a relative rotation of the rotor bodies allows in particular the reduction of the centrifugal force influence on the adjustment characteristic and its hysteresis.
  • the first leg spring arrangement has a second leg spring which is arranged coaxially to the axis of rotation of the rotor and between the first rotor body and the second rotor body or between one of the rotor bodies and the rotor shaft in such a way that the rotation of one of the rotor bodies which occurs when the field weakening mechanism is adjusted causes the second leg spring to open or close.
  • the advantage of this embodiment is that the adjustment characteristic can be particularly modeled and precisely adjusted using a second leg spring.
  • the leg springs can be designed to be essentially identical or different from one another, depending on which application-specific requirements must be implemented by the desired adjustment characteristic.
  • the leg springs can be connected in series or in parallel to one another.
  • the first leg spring has a first spring leg extending radially into the first rotor body and/or a second spring leg extending radially into the second rotor body
  • the first leg spring has a first spring leg extending axially into the first rotor body and/or a second spring leg extending axially into the second rotor body
  • the second leg spring has a first spring leg extending radially into the first rotor body and/or a second spring leg extending radially into the second rotor body
  • the second leg spring has a first spring leg extending axially into the first rotor body and/or a second spring leg extending axially into the second rotor body.
  • the lever element is mounted on a lever shaft so as to be rotatable relative to an annular lever carrier which is positioned coaxially to the rotor shaft and/or the lever element is mounted on a lever shaft which in turn is mounted in at least one of the rotor bodies.
  • the lever element is connected to the lever shaft in a rotationally fixed manner and that the lever shaft is rotatably mounted in a bearing bush of the lever carrier and/or at least one rotor body.
  • the lever shaft is rotatably mounted in the bearing bush by means of a roller bearing.
  • the advantageous effect of this embodiment is based on the fact that the bearing can be designed with particularly low friction, which also has a positive influence on the adjustment characteristic of the field weakening mechanism.
  • the roller bearing is particularly preferred to be designed as a needle bearing.
  • the lever element comprises a first lever disc with the first lever portion and a second lever disk axially spaced from the first lever disk with the second lever portion.
  • the invention can also be further developed in such a way that the rotor has a plurality of lever elements which are arranged circumferentially distributed and each pivotably arranged on the rotor shaft, wherein the lever elements each have a first lever disk and a second lever disk and two first lever disks are arranged on a first lever shaft and two second lever disks are arranged on a second lever shaft.
  • first lever disk and the second lever disk are formed essentially identically. This makes it possible to achieve a particularly cost-efficient design of the rotor through an increased proportion of identical parts.
  • first lever disc and/or the second lever disc are/is punched from a sheet metal, which can contribute to a particularly cost-effective production of the lever discs.
  • the rotor bodies are each constructed in two parts, with an inner ring disk and an outer ring disk coupled to the inner ring disk in a torque-transmitting manner, with the permanent magnets only being arranged in the outer ring disk and the mechanical field weakening mechanism only being arranged in and/or on the inner ring disk.
  • the advantage that results from this is in particular that the mechanical field weakening mechanism can thus be produced independently of the magnetic region of a rotor body, which can improve the flexibility in the design and manufacture of the electrical machine.
  • the inner ring disk is particularly preferably made of steel, in particular hardened steel.
  • the object of the invention is further achieved by an electrical machine comprising a stator and a rotor separated from the stator by an air gap, wherein the rotor is designed according to one of claims 1 -9.
  • Figure 1 shows an electrical machine in a cross-sectional view
  • Figure 2 is a schematic block diagram of a rotor with a mechanical field weakening mechanism
  • Figure 3 shows a rotor in a cross-sectional view
  • Figure 4 shows a detailed view of a rotor in a cross-sectional view
  • Figure 5 shows a first embodiment of a leg spring arrangement with two
  • Figure 6 shows a first embodiment of a leg spring arrangement with two rotor bodies in an assembled state in a perspective view
  • Figure 7 shows a first embodiment of a rotor in a perspective view
  • Figure 8 shows a first embodiment of the rotor in a schematic axial sectional view
  • Figure 9 is a detailed view of the bearing of the lever elements in the first embodiment of the rotor in an axial sectional view
  • Figure 10 shows a first embodiment of the rotor in a first, field-strengthened operating state in a combined cross-sectional view of the first and second rotor bodies
  • Figure 11 shows a first embodiment of the rotor in a second, field-weakened operating state in a combined cross-sectional view of the first and second rotor bodies
  • Figure 12 shows a first embodiment of the rotor in a third field-strengthened operating state in a combined cross-sectional view of the first and second rotor bodies
  • Figure 13 a lever carrier in a perspective view
  • Figure 14 shows a second embodiment of a rotor in a first perspective view
  • Figure 15 shows a second embodiment of a rotor in a second perspective view
  • Figure 16 shows a second embodiment of a rotor in a first schematic axial sectional view
  • Figure 17 shows a second embodiment of a rotor in a second schematic axial sectional view
  • Figure 18 shows a third embodiment of a rotor in a perspective view
  • Figure 19 two lever discs, each in a perspective view.
  • Figure 1 shows an electric machine 1, in particular for use within a drive train of a hybrid or fully electric motor vehicle.
  • the electric machine 1 configured as a radial flux machine, comprises a stator 2 and a rotor 4 separated from the stator 2 by an air gap 3, wherein the rotor 4 has at least a first rotor body 5 with a first group of permanent magnets 6 and a second rotor body 7 with a second group of permanent magnets 8, which can be clearly understood from the combination of Figure 1 with Figure 2.
  • the first rotor body 5 and the second rotor body 7 can be rotated relative to one another against the effect of a first torsional stiffness 9 about a common axis of rotation 10 by means of a mechanical field weakening mechanism 11.
  • the two rotor bodies 5, 7 are essentially formed from identical rotor laminations, wherein the position and the number of the permanent magnets 6 of the first group and the number of the permanent magnets 8 of the second group in the rotor bodies 5, 7 are identical.
  • the field weakening mechanism 11 shown as an example in Figure 2 comprises a lever element (not designated in more detail) that can be pivoted about a pivot point, wherein the first rotor body 5 can be coupled to a first lever section and the second rotor body 7 to a second lever section of the lever element.
  • the first lever section and the second lever section are arranged on opposite sides of the lever, so that the first rotor body 5 and the second rotor body 7 can be rotated relative to one another in a targeted manner by tilting the lever element for a desired adjustment of the mechanical field weakening mechanism 11.
  • This field weakening mechanism 11 is described in detail in DE102022106944 and DE102022106945, so that reference is made here to this document to avoid repetition.
  • the first torsional stiffness 9 is designed as a first leg spring arrangement 12 with a first leg spring 13, which is arranged coaxially to the axis of rotation 10 and thus between the first rotor body 5 and the second rotor body 7. is that the rotation of one of the rotor bodies 5,7 that occurs when the field weakening mechanism 11 is adjusted causes an opening or closing actuation of the first leg spring 13. Even if it is not shown in Figures 2-3, it is still possible for the first leg spring 13 to be arranged between one of the rotor bodies 5,7 and the rotor shaft 16 in a torque-transmitting manner.
  • the rotor bodies 5, 7 are each constructed in two parts, comprising an inner ring disk 28 connected to a rotor shaft 16 in a torque-transmitting manner and an outer ring disk 29 coupled to the inner ring disk 28 in a torque-transmitting manner, wherein the permanent magnets 6, 8 are arranged only in the outer ring disk 29 formed from an electrical sheet.
  • the inner ring disk 28 is made of a steel, in particular a hardened steel.
  • Figure 3 shows an embodiment in which the inner ring disk 28 and the outer ring disk 29 are positively connected to one another in a torque-transmitting manner.
  • the inner ring disk 28 has an external toothing 51 on its outer surface 50, which engages in a corresponding internal toothing 52 on an inner surface 53 of the outer ring disk 29.
  • the external toothing 51 and the internal toothing 52 are designed as plug-in toothing in this embodiment. To make it easier to join this plug-in toothing, the external toothing 51 and/or the internal toothing 52 can have a chamfer.
  • the teeth 54 of the external toothing 51 each have a first undercut 55.
  • the teeth 56 of the internal toothing 52 also have a second undercut 57, whereby the first undercut 55 and the second undercut 57 are designed in such a way that a force can be transmitted in the radial direction between the meshing internal toothing 52 and the external toothing 51.
  • the teeth 54 of the external toothing 51 and the teeth 56 of the internal toothing 52 are shaped like a dovetail in cross-section.
  • the two ring disks 28, 29 only touch on the oblique flanks of the dovetail-shaped teeth. executed teeth 54,56.
  • the high accuracy of the tooth shape for a positive connection is therefore limited to the oblique flanks.
  • the undercut 55,57 is thus created by the oblique lateral flanks of the teeth 54,56.
  • the openings of the tooth gaps in the ring disks 28,29 are wider, which enables simpler and more cost-effective production of the gears, e.g. by broaching, shaping or milling.
  • the external toothing 51 also has a groove 58 with a groove base 59 between two circumferentially adjacent teeth 54, into which a tooth 56 of the internal toothing 52 engages with a tooth head 80, the tooth head 80 having a clearance relative to the groove base 59, which can be clearly seen from the gap shown in Figure 4.
  • an overlap can be deliberately provided in the tooth flanks of the meshing teeth 54, 56, which leads to a pre-stress of the inner ring disk 28 with the outer ring disk 29 inwards during assembly and thus further reduces the stresses in the ring disks 28, 29 under rotational speed.
  • the first rotor body 5 and the second rotor body 7 can be rotated relative to one another against the effect of a first torsional stiffness 9 about a common axis of rotation 10 by means of a mechanical field weakening mechanism 11.
  • the first torsional stiffness 9 is designed as a first leg spring arrangement 12 with a first leg spring 13, which is coaxial with the axis of rotation 10 and is arranged between the first rotor body 5 and the second rotor body 7 in such a way that the rotation of one of the rotor bodies 5, 7 that begins when the field weakening mechanism 11 is adjusted causes the first leg spring 13 to open or close. Even if it is not shown in the figures, it is still possible for the first leg spring 13 to be arranged between one of the rotor bodies 5, 7 and the rotor shaft 16 in a torque-transmitting manner.
  • the first leg spring arrangement 12 has a second leg spring 14 which is arranged coaxially to the axis of rotation 10 of the rotor 4 and between the first rotor body 5 and the second rotor body 7 in such a way that the rotation of one of the rotor bodies 5, 7 which occurs during the adjustment of the field weakening mechanism 11 causes an opening or closing actuation of the second leg spring 14.
  • the first leg spring 13 and the second leg spring 14 are essentially made of the same parts and are arranged rotated by approximately 180° about the axis of rotation 10 relative to one another, so that the first spring leg 17 and the second spring leg 18 of the first leg spring 13 point radially outwards offset by 90° in the circumferential direction and the first spring leg 19 and the second spring leg 20 of the second leg spring 14 are also oriented radially outwards offset by 90° in the circumferential direction.
  • first leg spring 13 has a first spring leg 17 extending radially into the first rotor body 5 and a second spring leg 18 extending radially into the second rotor body 7.
  • second leg spring 14 also has a first spring leg 19 extending radially into the first rotor body 5 and a second spring leg 20 extending radially into the second rotor body 7.
  • the first spring leg 17 of the first leg spring 13 is held in a first receiving shoe 30, which in turn is received in a first receiving pocket 31 of the first rotor body 5 and is fixed to the first rotor body 5 in such a way that the first spring leg 17 of the first leg spring 13 is coupled to the first rotor body 5 without play in the axial and circumferential directions.
  • the first receiving shoe 30 can be inserted into the first receiving pocket 31 with play.
  • Figure 5 also shows that the first receiving shoe 30 has a first receiving groove 32 in which the first spring leg 17 of the first leg spring 13 is arranged without play, for example by means of a press fit.
  • the first spring leg 17 of the first leg spring 13 protrudes from the first receiving groove 32, with the section 33 protruding from the first receiving groove 32 resting against a wall 34 of the first receiving pocket 31.
  • the wall 34 of the first receiving pocket 31 has a convex contour protruding into the first receiving pocket 31, which can also be clearly seen from the detailed illustration in Figure 7. This can be used to ensure, for example, that the position of the spring leg 17 can also be adjusted in the direction of rotation.
  • Figure 5 further shows that the first receiving shoe 30 has a first opening 35 through which a first fastening means 36 passes, by means of which the first receiving shoe 30 is fixed to the first rotor body 5.
  • Direction is coupled to the second rotor body 7 without play.
  • the first spring leg 19 of the second leg spring 14 is also held in an analogous manner in a third receiving shoe 39, which in turn is received in a third receiving pocket of the first rotor body 5 and is fixed to the first rotor body 5 in such a way that the first spring leg 19 of the second leg spring 14 is coupled to the first rotor body 5 without play in the axial and circumferential directions relative to the latter.
  • the second spring leg 20 of the second leg spring 14 is also held in a fourth receiving shoe 41, which in turn is received in a fourth receiving pocket 42 of the second rotor body 7 and is fixed to the second rotor body 7 in such a way that the second spring leg 20 of the second leg spring 14 is coupled to the second rotor body 7 without play in the axial and circumferential directions relative to the latter.
  • first receiving shoe 30, the second receiving shoe 37, the third receiving shoe 39 and the fourth receiving shoe 41 are of identical design.
  • receiving shoes 30,37,39,41 elements are arranged between the spring legs 17,18,19,20 and the rotor bodies 5, which can be adjusted and fixed in their position within a receiving pocket 31,38,42.
  • the receiving shoes 30,37,39,41 are pressed onto the spring legs 17,18,19,20, for example by means of a corresponding oversize, so that they are fixed to one another without play.
  • the spring legs 17,18,19,20 with the pre-assembled receiving shoes 30,37,39,41 can be positioned in the rotor bodies 5,7 using an assembly tool (not shown).
  • the position of the receiving shoes 30, 37, 39, 41 in the receiving pockets 31, 38, 42 is adjustable.
  • the receiving shoes 30, 37, 39, 41 positioned in the receiving pockets 31, 38, 42 can then fixed by the fastening means 36. These are shown as screws in the figures. However, they can also be designed as rivets or the fastening means 36 can be a soldering or welding point.
  • Figure 6 shows the arrangement known from Figure 5 in an assembled state.
  • Figure 7 shows a rotor 4 for an electrical machine 1 with a first rotor body 5 with a first group of permanent magnets 6.
  • the axially adjacent second rotor body 7 is not shown in order to allow a better view of the field weakening mechanism 11.
  • the first rotor body 5 and the second rotor body 7 can be rotated relative to one another about a common axis of rotation 10 by means of the mechanical field weakening mechanism 11 against the effect of a first torsional rigidity 9.
  • the field weakening mechanism 11 comprises a first lever element 60 which can be pivoted about a pivot point, wherein the first rotor body 5 can be coupled to a first lever section 61 and the second rotor body 7 to a second lever section 62 of the lever element 60 and the first lever section 61 and the second lever section 62 are arranged on opposite sides of the lever element 60 in the circumferential direction, so that the first rotor body 5 and the second rotor body 7 can be rotated relative to one another in a targeted manner by tilting the lever element 60 for a desired adjustment of the mechanical field weakening mechanism 11.
  • lever element 60 has a first lever disk 67 with the first lever section 61 and a second lever disk 68 with the second lever section 62, which is axially spaced from the first lever disk 67.
  • the first lever disk 67 and the second lever disk 68 are essentially identical in shape, but are arranged rotated by 180° about their radial axis relative to one another.
  • the rotor 4 has a plurality of lever elements 60, which are arranged circumferentially distributed and pivotable on the rotor shaft 16, wherein the lever elements 60 each have a first lever disk 67 and a second lever disk 68.
  • the lever elements 60 are designed as punchable sheet metal parts which provide the lever sections 61, 62, 71, 72 for the contact points to the rotor shaft 16 or to the rotor bodies 5, 7 in the shape of the sheet thickness on their cutting surface and have an opening 69 for the introduction of a lever shaft 63. Since the contact areas are thereby quite narrow and accordingly have higher pressures during operation, the lever element 60 and the area of the rotor bodies 5, 7 in contact with the lever element 60 are preferably made of made from a hardenable or tempered material and no longer from electrical sheet.
  • the radially acting centrifugal forces of the lever elements 60 in the rotor bodies 5, 7 are supported by the lever shaft 63 and the roller bearing 66.
  • the lever elements 60 experience only slight stresses.
  • the bearing of the lever shaft 63 can be carried out by means of a plain bearing, even if it is not shown in the figures.
  • the lever elements 60 are thus supported on the lever shafts 63, wherein the lever shafts 63 are in contact via the lever elements 60 in a first operating state exclusively with the first rotor body 5 and in a second operating state exclusively with the second rotor body 7 in a torque-transmitting circumferential direction.
  • a first lever disk 67 and a second lever disk 68 are each arranged on a first lever shaft 63.
  • the lever disks 67, 68 of a lever element 60 for adjustment to the two operating states are each seated on a common lever shaft 63, which is mounted in a ring-like lever carrier 64.
  • the lever carrier 64 is supported in a torque-transmitting manner in the circumferential direction via a toothing or via axially penetrating fingers on an inner ring disk 28 of one of the rotor bodies 5, 7, for the other operating state on an inner ring disk 28 of the other rotor body 5, 7.
  • FIG. 10-12 show this embodiment in three different operating states.
  • Figure 10 shows the position of the lever disks 67, 68 in a first, field-strengthened, shear-loaded operating state in a combined cross-sectional view of the first and second rotor bodies 5, 7.
  • Figure 11 shows the same configuration in a field-weakened operating state.
  • Figure 12 shows a field-strengthened, tensile-loaded operating state.
  • Figures 14-17 show a variant in which two first lever disks 67 are arranged on a first lever shaft 63 and two second lever disks 68 are arranged on a second lever shaft 63.
  • a variant in two longitudinal sections of the rotor 4 rotated by 90° to one another about the axis of rotation of the rotor shaft 16, a variant can be seen in which the lever elements 60 for adjustment for both operating states are seated on separate lever shafts 63.
  • lever shafts 63 for an operating state with two centrally seated roller bearings 66, one part of the lever shafts 63 is mounted in bearing seats of the inner ring disks 28 of the first rotor body 5 and is thus supported in a torque-transmitting manner in the circumferential direction via contact points on the corresponding lever shafts 63.
  • the other part of the lever shafts 63 is mounted in bearing seats of the two adjacent inner ring disks 28 of the second rotor body 7 and is thus supported in a torque-transmitting manner in the circumferential direction via other contact points.
  • the inner ring disks 28, each driven by the lever elements 60 can move through recesses provided for this purpose relative to the lever shafts 63 supported in the other ring disks 28, including the lever elements 60, over a sufficiently large angle of rotation without collisions. During transitions between motor and generator operation, the contact points are transferred to the bearings of the other lever shafts 63.
  • Figure 14 shows a perspective view of the mechanical
  • FIG. 16-17 A deflected position of an operating state is shown here, where the lever disks 67 of the lever elements 60 rotate the first rotor body 5 clockwise when the rotor shaft 16 is rotated anti-clockwise.
  • the lever disks 68 of the lever elements 60 are free.
  • Figure 15 shows a deflected position of the other operating state, where the lever disks 68 of the lever elements 60 - mounted in the axially adjacent inner ring disks 28 - rotate the second rotor body 7 anti-clockwise when the rotor shaft 16 is rotated clockwise.
  • the lever disks 67 of the lever element 60 are free.
  • Figure 18 shows a longitudinal section of the rotor 4 of a variant in which the lever elements 60 for adjusting the rotor bodies 5, 7 to the two operating states (field weakening/field strengthening) are mounted on a common lever shaft 63.
  • these lever shafts 63 are supported on the left over a short axial distance and on the right over a longer axial distance in the inner ring disk 28 of the first rotor body 5, transmitting torque in the circumferential direction at the corresponding contact points; for the other operating state, they are supported on the left over a longer axial distance and on the right over a short axial distance in the inner ring disks 28 of the second rotor body 7.
  • the lever shafts 63 can move freely relative to the non-supporting rotor body 5, 7 through recesses provided for this purpose over a sufficiently large angle of rotation relative to the axis of rotation of the rotor shaft 16.
  • the contact points of the other side are transferred to the circumference of the lever shafts 63 at the other axial distances.
  • Figure 19 shows the lever disks 67, 68, which can be produced as simple stamped parts, with their respective lever sections 61, 62 to the rotor shaft 16 and the lever sections 71, 72 to the rotor bodies 5, 7 as well as the openings 69 for receiving the lever shaft 63.
  • the first lever disk 67 and the second lever disk 68 are stamped from a sheet metal.
  • the invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The above description is therefore not to be regarded as restrictive, but as explanatory.
  • the following claims are to be understood in such a way that a named feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of further features. If the claims and the above description define 'first' and 'second' features, this designation serves to distinguish between two similar features without establishing a ranking.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor (4), wobei der Rotor (4) wenigstens einen ersten Rotorkörper (5) mit einer ersten Gruppe von Permanentmagneten (6) und einen zweiten Rotorkörper (7) mit einer zweiten Gruppe von Permanentmagneten (8) aufweist, wobei der erste Rotorkörper (5) und der zweite Rotorkörper (7) relativ zueinander entgegen der Wirkung einer ersten Verdrehsteifigkeit (9) um eine gemeinsame Drehachse (10) mittels eines mechanischen Feldschwächungsmechanismus (11 ) verdrehbar sind, wobei der Feldschwächungsmechanismus (11 ) ein erstes Hebelelement (60) umfasst, das um einen Drehpunkt schwenkbar ist, wobei der erste Rotorkörper (5) mit einem ersten Hebelabschnitt (61 ) und der zweite Rotorkörper (7) mit einem zweiten Hebelabschnitt (62) des Hebelelements (60) koppelbar ist und der erste Hebelabschnitt (61 ) und der zweite Hebelabschnitt (62) auf in Umfangsrichtung entgegengesetzten Seiten des Hebelelements (60) angeordnet sind, so dass der erste Rotorkörper (5) und der zweite Rotorkörper (7) durch ein Kippen des Hebelelements (60) für eine gewünschte Verstellung des mechanischen Feldschwächungsmechanismus (11 ) zielführend, relativ zueinander verdrehbar sind, wobei koaxial innerhalb des ersten Rotorkörpers (5) und des zweiten Rotorkörpers (7) eine Rotorwelle (16) über das Hebelelement (60) drehmomentübertragend mit dem ersten Rotorkörper (5) und dem zweiten Rotorkörper (7) koppelbar ist, wobei das Hebelelement (60) schwenkbar auf der Rotorwelle (16) angeordnet ist.

Description

Rotor und elektrische Maschine
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine, insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrangs eines hybridöder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, wobei der Rotor wenigstens einen ersten Rotorkörper mit einer ersten Gruppe von Permanentmagneten und einen zweiten Rotorkörper mit einer zweiten Gruppe von Permanentmagneten aufweist, wobei der erste Rotorkörper und der zweite Rotorkörper relativ zueinander entgegen der Wirkung einer ersten Verdrehsteifigkeit um eine gemeinsame Drehachse mittels eines mechanischen Feldschwächungsmechanismus verdrehbar sind, wobei der Feldschwächungsmechanismus ein erstes Hebelelement umfasst, das um einen Drehpunkt schwenkbar ist, wobei der erste Rotorkörper mit einem ersten Hebelabschnitt und der zweite Rotorkörper mit einem zweiten Hebelabschnitt des Hebelelements koppelbar ist und der erste Hebelabschnitt und der zweite Hebelabschnitt auf in Umfangsrichtung entgegengesetzten Seiten des Hebelelements angeordnet sind, so dass der erste Rotorkörper und der zweite Rotorkörper durch ein Kippen des Hebelelements für eine gewünschte Verstellung des mechanischen Feldschwächungsmechanismus zielführend, relativ zueinander verdrehbar sind, wobei koaxial innerhalb des ersten Rotorkörpers und des zweiten Rotorkörpers eine Rotorwelle über das Hebelelement drehmomentübertragend mit dem ersten Rotorkörper und dem zweiten Rotorkörper koppelbar ist. Die Erfindung betrifft ferner eine elektrische Maschine.
Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011 , Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge, der wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibarer Antriebsstrang bezeichnet.
Elektrische Maschinen unterliegen bei ihrem Betrieb Verlusten durch Ummagnetisierungen, die als Eisenverluste zusammengefasst werden und den Maschinenwirkungsgrad herabsetzen. In mobilen Anwendungen bedeutet ein niedriger Wirkungsgrad der elektrischen Maschine eine geringere Reichweite des Fahrzeugs bzw. erhöhten Bedarf an Batteriekapazität. Es ist daher vor allem in mobilen Anwendungen mit rein elektrischem Antrieb ein ständiges Ziel, die beschriebenen Eisenverluste zu minimieren.
Beispielhaft für eine derartige, Eisenverluste aufweisende elektrische Maschine, wie sie innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs verwendet werden kann, ist die sogenannte permanenterregte Synchronmaschine. Aufgrund ihrer im Vergleich zu anderen Maschinentypen hohen Leistungsdichte wird sie bevorzugt gerade im Bereich der Elektromobilität verwendet, wo der zur Verfügung stehende Bauraum häufige eine limitierende Größe darstellt. Das Erregerfeld der Maschine wird in der Regel von Permanentmagneten erzeugt, die im Rotor der Maschine angeordnet sind. Auf eine Schleifringkontaktierung, die bei elektrisch erregten Synchronmaschinen notwendig ist, um eine am Rotor angeordnete Erregerspule mit Strom zu versorgen, kann bei der permanenterregten Synchronmaschine verzichtet werden.
Ein Nachteil der Permanenterregung besteht jedoch darin, dass das Erregerfeld nicht ohne Weiteres modifiziert werden kann. Grundsätzlich kann eine Synchronmaschine über ihre Nenndrehzahl hinaus betrieben werden, indem der sogenannte Feldschwächbereich angesteuert wird. In diesem Bereich wird die Maschine mit der maximalen Nennleistung betrieben, wobei mit zunehmender Drehzahl das von der Maschine abgegebene Drehmoment reduziert wird. Elektrisch erregte Synchronmaschinen können sehr einfach im Feldschwächbereich betrieben werden, indem der Erregerstrom reduziert wird. Zwar sind auch bei permanenterregten Maschinen Möglichkeiten bekannt, über eine geeignete Bestromung des Ständers der Maschine eine Luftspaltfeldkomponente zu erzeugen, die dem von den Permanentmagneten erzeugten Erregerfeld entgegenwirkt und dieses somit schwächt. Jedoch bewirkt eine derartige Ansteuerung der Maschine erhöhte Verluste, sodass die Maschine in diesem Bereich nur mit einem reduzierten Wirkungsgrad betrieben werden kann.
Eine wirksame Methode zur Reduktion der Eisenverluste von elektrischen Maschinen besteht in der gezielten Schwächung des magnetischen Feldes zwischen Stator und Rotor für Betriebspunkte mit hohen Drehzahlen, da die Verluste durch hochfrequente Ummagnetisierungen bei schwächerem Magnetfeld geringer sind. Für eine gezielte Feldschwächung existieren neben elektrischen, auch mechanische Ansätze. Aus den Patentschriften US58211710, FR2831345, EP1085644, EP11867030, DE1012011708670, DE1012016103470, CN104600929 und CN 105449969 ist ein senkrecht zur Rotationsachse in mehrere permanentmagnetbestückte, zueinander verdrehbare Rotorscheiben aufgeteilter Rotor einer Radialflussmaschine bekannt, der abhängig von der Relativverdrehung zwischen den Rotorscheiben in einer Stellung mit in axialer Richtung ausgerichteten Magnetpolen das volle Magnetfeld und in einer dazu verdrehten Stellung ein geschwächtes Magnetfeld zur Verfügung stellt. Es sind aktive oder passive Mechanismen beschrieben, die vorgeben, abhängig von Rotordrehzahl oder Moment ein Umschalten zwischen diesen beiden Stellungen bewirken zu können und damit über das gesamte Motorkennfeld betrachtet einen effizienteren Betrieb der elektrischen Maschine zu ermöglichen.
In der DE 10 12021 101 898 ist eine Anordnung beschrieben, in der der Rotor einer Radialflussmaschine in zwei Teilrotoren aufgeteilt ist, deren einzelne Rotorscheiben sich in axialer Richtung abwechseln. Ein Teilrotor ist hierbei direkt, der andere Teilrotor über eine Verdrehsteifigkeit verdrehbar momentübertragend mit der Rotorwelle verbunden. Die Verdrehsteifigkeit ist hierbei so gewählt, dass bei niedrigem Moment eine Verdrehlage der Teilrotoren mit geschwächtem und bei hohem Moment eine Verdrehlage der Teilrotoren mit vollem Magnetfeld herrscht. Die DE 10 12021 101 904 beansprucht ein konstruktiv ausgeführtes mechanisches Modul, das in das Innere der permanentmagnetbestückten Rotorscheiben eingebracht werden kann, die beschriebenen Verbindungen der Teilrotoren zur Rotorwelle herstellt und über die Verdrehsteifigkeit, die mit Federn und rollenbestückten Kurvengetrieben ausgeführt ist, eine Verstellkennlinie definieren lässt.
Alle zuvor genannten passiven Lösungen, die ein Moment als Sensorgröße verwenden, um eine Relativverdrehung zwischen zwei Teilrotoren gegen eine Verdrehsteifigkeit auszulösen, gehen davon aus, dass sich das durch die Statorbestrom ung insgesamt erzeugte elektromagnetische Moment im Fall der initial feldgeschwächten Stellung bei nicht ausgerichteten Magnetpolen in einfacher Weise auf die beiden Teilrotoren aufteilt, etwa entsprechend ihres Anteils an der Gesamtlänge und entsprechend ihrer jeweiligen Phasenlage zum Statorfeld, unabhängig von der Gegenwart des jeweils anderen Teilrotors. Nur dann nämlich könnte ein dem Gesamtmoment proportionales Teilmoment ohne weiteres gegen eine Verdrehsteifigkeit zwischen den Teilrotoren oder einem der Teilrotoren und der Rotorwelle gerichtet werden und die mit steigendem Moment gewünschte Verdrehung in die Stellung mit vollem Magnetfeld bei ausgerichteten Magnetpolen bewirken. Versuche und Modellierungen der Anmelderin haben jedoch gezeigt, dass die tatsächlichen Verhältnisse weit komplizierter sind.
Bereits im unbestromten Fall gibt es Wechselwirkungen zwischen den Rotorscheiben der beiden Teilrotoren in Gestalt magnetischer Abstoßmomente. Die Stellung mit vollem Magnetfeld bei ausgerichteten Magnetpolen stellt ein labiles Gleichgewicht mit verschwindendem Abstoßmoment dar. Mit beginnender Verdrehung aus dieser Gleichgewichtslage kommt ein Abstoßmoment auf, das mit zunehmender Verdrehung wächst, bis es ein Maximum erreicht, um dann bei weiterer Verdrehung wieder abzunehmen. Der Verlauf des Abstoßmoments über den Verdrehwinkel innerhalb einer elektrischen Periode, die Höhe des Maximums und der Verdrehwinkel, bei dem es auftritt, hängen stark von der gewählten Art der Anordnung der Permanentmagnete innerhalb der Rotorscheiben ab. Nichtlinear ist der Verlauf über eine elektrische Periode betrachtet grundsätzlich.
Im Fall der angestrebten effizienten Statorbestrom ung für verschiedene Drehzahlen erhöhen sich diese magnetischen Abstoßmomente drehzahlabhängig in unterschiedlicher Weise zum Teil um ein Vielfaches. Insgesamt resultieren Teilmomente, die in keinem Fall geeignet sind, ohne weiteres gegen eine Verdrehsteifigkeit zwischen den Teilrotoren oder einem der Teilrotoren und der Rotorwelle gerichtet zu werden, um eine Verdrehung der Teilrotoren in die Stellung mit vollem Magnetfeld zu bewirken, da sie wegen des hohen Anteils der magnetischen Abstoßmomente hierfür nicht in die richtige Richtung weisen.
Für ein zuverlässiges Verstellverhalten ist es unter anderem erforderlich, dass die Vestellkennlinie der mechansichen Feldschwächung über dem Motorkennfeld sich weder unerwünscht ändert noch eine zu hohe Hysterese aufweist. Bei den Drehzahlen heutiger Traktionsmaschinen im automobilen Bereich entsteht jedoch durch Fliehkraftwirkung, insbesondere auf die vorhandenen Verdrehsteifigkeiten, die beispielsweise als Druckfeder ausgebildet sein können, eine unerwünscht hohe Verschiebung der Verstellkennlinie hin zu höheren Momenten. Zunehmende Reibungen an Führungselementen der Verdrehsteifigkeiten können ferner zu einer zu hohen Hysterese in der Verstellkennlinie führen.
Um eine funktionsfähige Anordnung im Sinne der zuvor genannten passiven Lösungen zur momentadaptiven Feldschwächung des Rotors einer elektrischen Maschine darzustellen, ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine elektrische Maschine mit einer verbesserten mechanischen Feldschwächung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Rotor für eine elektrische Maschine, insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrangs eines hybridöder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, wobei der Rotor wenigstens einen ersten Rotorkörper mit einer ersten Gruppe von Permanentmagneten und einen zweiten Rotorkörper mit einer zweiten Gruppe von Permanentmagneten aufweist, wobei der erste Rotorkörper und der zweite Rotorkörper relativ zueinander entgegen der Wirkung einer ersten Verdrehsteifigkeit um eine gemeinsame Drehachse mittels eines mechanischen Feldschwächungsmechanismus verdrehbar sind, wobei der Feldschwächungsmechanismus ein erstes Hebelelement umfasst, das um einen Drehpunkt schwenkbar ist, wobei der erste Rotorkörper mit einem ersten Hebelabschnitt und der zweite Rotorkörper mit einem zweiten Hebelabschnitt des Hebelelements koppelbar ist und der erste Hebelabschnitt und der zweite Hebelabschnitt auf in Umfangsrichtung entgegengesetzten Seiten des Hebelelements angeordnet sind, so dass der erste Rotorkörper und der zweite Rotorkörper durch ein Kippen des Hebelelements für eine gewünschte Verstellung des mechanischen Feldschwächungsmechanismus zielführend, relativ zueinander verdrehbar sind, wobei koaxial innerhalb des ersten Rotorkörpers und des zweiten Rotorkörpers eine Rotorwelle über das Hebelelement drehmomentübertragend mit dem ersten Rotorkörper und dem zweiten Rotorkörper koppelbar ist, wobei das Hebelelement schwenkbar auf der Rotorwelle angeordnet ist.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine elektrische Maschine mit einer rein mechanischen Feldschwächungsvorrichtung realisiert werden kann, welche die zu einer bedarfsgerechten Feldschwächung erforderlichen Stellungen von Permanentmagneten innerhalb des Rotors in Abhängigkeit von den Betriebszuständen Drehmoment und Drehzahl zuverlässig und kostengünstig einstellt. Grundsätzlich vermeidet die Erfindung somit auch die Notwendigkeit einer von außen auf oder in den Rotor eingreifenden Aktorik.
Die elektrische Maschine kann insbesondere als Rotationsmaschine ausgebildet sein. Im Falle von als Rotationsmaschinen ausgebildeten elektrischen Maschinen wird insbesondere zwischen Radialflussmaschinen und Axialflussmaschinen unterschieden. Dabei zeichnet sich eine Radialflussmaschine dadurch aus, dass die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator ausgebildeten Luftspalt, sich in radialer Richtung erstrecken, während im Falle einer Axialflussmaschine sich die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator gebildeten Luftspalt in axialer Richtung erstrecken. Es ist im Zusammenhang mit dieser Erfindung möglich, dass die elektrische Maschine als Radialflussmaschine oder Axialflussmaschine konfiguriert ist.
Ein Rotor ist der sich drehende (rotierende) Teil einer elektrischen Maschine. Der Rotor umfasst insbesondere eine Rotorwelle und einen oder mehrere drehfest auf der Rotorwelle angeordnete, aus Rotorblechpaketen gebildete Rotorkörper. Die Rotorwelle kann hohl ausgeführt sein, was zum einen eine Gewichtsersparnis zur Folge hat und was zum anderen die Zufuhr von Schmier- oder Kühlmittel zum Rotorkörper erlaubt. Unter einem Rotorkörper wird im Sinne der Erfindung der Rotor ohne Rotorwelle verstanden. Der Rotorkörper setzt sich demnach insbesondere zusammen aus einem Rotorblechpaket sowie den in die Taschen des Rotorblechpakets eingebrachten oder den umfänglich an dem Rotorblechpaket fixierten Permanentmagneten sowie ggf. vorhandenen axialen Deckelteilen zum Verschließen der der Taschen.
Die Permanentmagnete können bevorzugt in die Taschen des Rotorblechpakets eingebracht sein. Dabei kann pro Tasche ein einziger größerer, als Stabmagnet ausgebildeter Rotormagnet oder mehrere kleinere Permanentmagnetelemente ausgebildete Rotormagnete vorgesehen werden.
Der Rotor weist eine Mehrzahl von Rotorkörpern auf. Besonders bevorzugt sind die Rotorkörper im Wesentlichen gleichteilig, insbesondere im Wesentlichen identisch, ausgebildet. Höchst bevorzugt ist es, dass die Rotorkörper aus gleichteiligen, insbesondere im Wesentlichen identischen Rotorblechen gebildet sind. Die Rotorkörper sind also insbesondere bevorzugt aus einem Rotorblechpaket gebildet, welche aus einer Mehrzahl von in der Regel aus Elektroblech hergestellten laminierten Einzelblechen bzw. Rotorblechen zusammengesetzt sind, die übereinander zu einem Stapel, dem sog. Rotorblechpaket geschichtet und paketiert sind. Die Einzelbleche können in dem Rotorblechpaket durch Verklebung, Verschweißung oder Verschraubung zusammengehalten bleiben. Ein Rotorblechpaket kann insbesondere auch in die Taschen des Rotorblechpakets eingebrachte oder den umfänglich an dem Rotorblechpaket fixierte Permanentmagnete aufweisen.
Mechanische Feldschwächungsmechanismen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Im Zusammenhang mit dieser Erfindung besonders bevorzugte mechanische Feldschwächungsmechanismen sind in der noch nicht veröffentlichten DE102022106 944 und DE102022106945 sowie in den Patentpublikationen der DE102021101904B3, der DE102021101898A1 und der DE102021101900A1 beschrieben und werden hiermit durch Bezugnahme dem Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung hinzugefügt. Es kann ferner bevorzugt werden, dass der erste Rotorkörper und der zweite Rotorkörper relativ zueinander entgegen der Wirkung einer ersten Verdrehsteifigkeit um eine gemeinsame Drehachse mittels eines mechanischen Feldschwächungsmechanismus verdrehbar sind, wobei die erste Verdrehsteifigkeit als eine erste Schenkelfederanordnung mit einer ersten Schenkelfeder ausgebildet ist, welche koaxial zur Drehachse und so zwischen dem ersten Rotorkörper und dem zweiten Rotorkörper oder zwischen einem der Rotorkörper, und einer Rotorwelle angeordnet ist, dass die bei der Verstellung des Feldschwächungsmechanismus einsetzende Verdrehung eines der Rotorkörper, eine öffnende oder schließende Betätigung der ersten Schenkelfeder bewirkt.
Die Ausbildung einer Verdrehsteifigkeit als eine Schenkelfederanordnung zur Definition einer Verstellkennlinie zur Schwächung des Magnetfelds durch eine Relativverdrehung der Rotorkörper erlaubt insbesondere die Reduktion des Zentrifugalkrafteinflusses auf die Verstellkennlinie und deren Hysterese.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Schenkelfederanordnung eine zweite Schenkelfeder aufweist, welche koaxial zur Rotationsachse des Rotors und so zwischen dem ersten Rotorkörper und dem zweiten Rotorkörper oder zwischen einem der Rotorkörper, und der Rotorwelle angeordnet ist, dass die bei der Verstellung des Feldschwächungsmechanismus einsetzende Verdrehung eines der Rotorkörper, eine öffnende oder schließende Betätigung der zweiten Schenkelfeder bewirkt. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass durch eine zweite Schenkelfeder die Verstellkennlinie besonders modellierbar sowie exakt einstellbar wird. Hierbei können die Schenkelfedern im Wesentlichen identisch wie auch voneinander verschieden ausgebildet sein, je nachdem, welche anwendungsspezifischen Erfordernis durch die gewünschte Verstellkennlinie umgesetzt werden müssen. Die Schenkelfedern können hierbei in Reihe oder parallel zueinander verschaltet sein.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die erste Schenkelfeder einen sich radial in den ersten Rotorkörper hineinerstreckenden ersten Federschenkel und/oder einen sich radial in den zweiten Rotorkörper hineinerstreckenden zweiten Federschenkel aufweist, und/oder die erste Schenkelfeder einen sich axial in den ersten Rotorkörper hineinerstreckenden ersten Federschenkel und/oder einen sich axial in den zweiten Rotorkörper hineinerstreckenden zweiten Federschenkel aufweist, und/oder die zweite Schenkelfeder einen sich radial in den ersten Rotorkörper hineinerstreckenden ersten Federschenkel und/oder einen sich radial in den zweiten Rotorkörper hineinerstreckenden zweiten Federschenkel aufweist, und/oder die zweite Schenkelfeder einen sich axial in den ersten Rotorkörper hineinerstreckenden ersten Federschenkel und/oder einen sich axial in den zweiten Rotorkörper hineinerstreckenden zweiten Federschenkel aufweist. Es kann hierdurch erreicht werden, dass sich in Abhängigkeit einer gegebenen Bauraumsituation radial oder axial besonders kompakt bauende Verdrehsteifigkeiten realisieren lassen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Hebelelement an einer Hebelwelle drehbar gegenüber einem ringförmigen Hebelträger gelagert ist, welcher koaxial zur Rotorwelle positioniert ist und/oder das Hebelelement an einer Hebelwelle gelagert ist, welche ihrerseits in wenigstens einem der Rotorkörper gelagert ist.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das Hebelelement drehfest mit der Hebelwelle verbunden und die Hebelwelle drehbar in einer Lagerbüchse des Hebelträgers und/oder wenigstens eines Rotorkörpers gelagert ist.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Hebelwelle mittels einer Wälzlagerung in der Lagerbüchse drehbar gelagert ist. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass die Lagerung so besonders reibungsarm ausgeführt werden kann, was ebenfalls einen positiven Einfluss auf die Verstellkennlinie des Feldschwächungsmechanismus hat. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang die Ausführung der Wälzlagerung als Nadellager.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Hebelelement eine erste Hebelscheibe mit dem ersten Hebelabschnitt und eine von der ersten Hebelscheibe axial beabstandete zweite Hebelscheibe mit dem zweiten Hebelabschnitt aufweist.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass der Rotor eine Mehrzahl von Hebelelementen aufweist, die umfänglich verteilt jeweils schwenkbar auf der Rotorwelle angeordnet sind, wobei die Hebelelemente jeweils eine erste Hebelscheibe und eine zweite Hebelscheibe aufweisen und jeweils zwei erste Hebelscheiben an einer ersten Hebelwelle und jeweils zwei zweite Hebelscheiben an einer zweiten Hebelwelle angeordnet sind.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die erste Hebelscheibe und die zweite Hebelscheibe im Wesentlichen identisch ausgeformt sind. Hierdurch kann eine besonders kosteneffiziente Ausführung des Rotors durch einen gesteigerten Anteil an Gleichteilen erwirkt werden.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die erste Hebelscheibe und/oder die zweite Hebelscheibe aus einem Blech gestanzt sind/ist, was zu einer besonders kostengünstigen Fertigung der Hebelscheiben beitragen kann.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass die Rotorkörper, jeweils zweiteilig aufgebaut sind, mit einer inneren Ringscheibe und einer drehmomentübertragend mit der inneren Ringscheibe gekoppelten äußeren Ringscheibe, wobei die Permanentmagneten, lediglich in der äußeren Ringscheibe und der mechanische Feldschwächungsmechanismus lediglich in und/oder an der inneren Ringscheibe angeordnet sind. Der Vorteil, der sich hierdurch ergibt, ist insbesondere, dass der mechanische Feldschwächungsmechanismus somit unabhängig von dem magnetischen Bereich eines Rotorkörpers herstellbar ist, was die Flexibilität in der Auslegung wie Herstellung der elektrischen Maschine verbessern kann. Besonders bevorzugt ist die innere Ringscheibe aus einem Stahl, insbesondere aus einem gehärteten Stahl, gefertigt. Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch eine elektrische Maschine umfassend einen Stator und einen durch einen Luftspalt vom Stator getrennten Rotor, wobei der Rotor nach einem Ansprüche 1 -9 ausgebildet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigt:
Figur 1 eine elektrische Maschine in einer Querschnittsansicht,
Figur 2 eine schematische Blockschaltansicht eines Rotors mit einem mechanischen Feldschwächungsmechanismus
Figur 3 einen Rotor in einer Querschnittsansicht,
Figur 4 eine Detailansicht auf einen Rotor in einer Querschnittsansicht,
Figur 5 eine erste Ausführungsform einer Schenkelfederanordnung mit zwei
Rotorkörpern in einer perspektivischen Explosionsdarstellung,
Figur 6 eine erste Ausführungsform einer Schenkelfederanordnung mit zwei Rotorkörpern in einem zusammengebauten Montagezustand in einer perspektivischen Ansicht,
Figur 7 eine erste Ausführungsform eines Rotors in einer perspektivischen Darstellung,
Figur 8 eine erste Ausführungsform des Rotors in einer schematischen Axialschnittdarstellung, Figur 9 eine Detailansicht der Lagerung der Hebelelemente in der ersten Ausführungsform des Rotors in einer Axialschnittansicht,
Figur 10 eine erste Ausführungsform des Rotors in einem ersten, feldgestärkten Betriebszustand in einer kombinierten Querschnittsansicht auf den ersten und den zweiten Rotorkörper,
Figur 11 eine erste Ausführungsform des Rotors in einem zweiten, feldgeschwächten Betriebszustand in einer kombinierten Querschnittsansicht auf den ersten und den zweiten Rotorkörper,
Figur 12 eine erste Ausführungsform des Rotors in einem dritten feldgestärkten Betriebszustand in einer kombinierten Querschnittsansicht auf den ersten und den zweiten Rotorkörper,
Figur 13 einen Hebelträger in einer perspektivischen Ansicht,
Figur 14 eine zweite Ausführungsform eines Rotors in einer ersten perspektivischen Darstellung,
Figur 15 eine zweite Ausführungsform eines Rotors in einer zweiten perspektivischen Darstellung,
Figur 16 eine zweite Ausführungsform eines Rotors in einer ersten schematischen Axialschnittdarstellung,
Figur 17 eine zweite Ausführungsform eines Rotors in einer zweiten schematischen Axialschnittdarstellung,
Figur 18 eine dritte Ausführungsform eines Rotors in einer perspektivischen Darstellung,
Figur 19 zwei Hebelscheiben in jeweils einer perspektivischen Ansicht. Die Figur 1 zeigt eine elektrische Maschine 1 , insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrangs eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs. Die als Radialflussmaschine konfigurierte elektrische Maschine 1 umfasst einen Stator 2 und einen durch einen Luftspalt 3 vom Stator 2 getrennten Rotor 4, wobei der Rotor 4 wenigstens einen ersten Rotorkörper 5 mit einer ersten Gruppe von Permanentmagneten 6 und einen zweiten Rotorkörper 7 mit einer zweiten Gruppe von Permanentmagneten 8 aufweist, was sich gut aus der Zusammenschau von Figur 1 mit Figur 2 nachvollziehen lässt.
Der erste Rotorkörper 5 und der zweite Rotorkörper 7 sind relativ zueinander entgegen der Wirkung einer ersten Verdrehsteifigkeit 9 um eine gemeinsame Drehachse 10 mittels eines mechanischen Feldschwächungsmechanismus 11 verdrehbar. Die beiden Rotorkörper 5,7 sind im Wesentlichen aus identischen Rotorblechen ausgebildet, wobei die Position und die Anzahl der Permanentmagnete 6 der ersten Gruppe und die Anzahl der Permanentmagnete 8 der zweiten Gruppe in den Rotorkörpern 5,7 identisch sind.
Der in der Figur 2 exemplarisch gezeigte Feldschwächungsmechanismus 1 1 umfasst ein nicht näher bezeichnetes Hebelelement, das um einen Drehpunkt schwenkbar ist, wobei der erste Rotorkörper 5 mit einem ersten Hebelabschnitt und der zweite Rotorkörper 7 mit einem zweiten Hebelabschnitt des Hebelelements koppelbar ist. Der erste Hebelabschnitt und der zweite Hebelabschnitt sind auf entgegengesetzten Seiten des Hebels angeordnet, so dass der erste Rotorkörper 5 und der zweite Rotorkörper 7 durch ein Kippen des Hebelelements für eine gewünschte Verstellung des mechanischen Feldschwächungsmechanismus 1 1 zielführend, relativ zueinander verdrehbar sind. Dieser Feldschwächungsmechanismus 11 ist detailliert in der DE102022106944 und der DE102022106945 beschrieben, so dass hier zur Vermeidung von Wiederholungen auf diese Schrift verwiesen wird.
Die erste Verdrehsteifigkeit 9 ist als eine erste Schenkelfederanordnung 12 mit einer ersten Schenkelfeder 13 ausgebildet, welche koaxial zur Drehachse 10 und so zwischen dem ersten Rotorkörper 5 und dem zweiten Rotorkörper 7 angeordnet ist, dass die bei der Verstellung des Feldschwächungsmechanismus 11 einsetzende Verdrehung eines der Rotorkörper 5,7 eine öffnende oder schließende Betätigung der ersten Schenkelfeder 13 bewirkt. Auch wenn es in den Figuren 2-3 nicht gezeigt wird, so ist es dennoch möglich, dass die erste Schenkelfeder 13 auch zwischen einem der Rotorkörper 5,7 und der Rotorwelle 16 drehmomentübertragend angeordnet wird.
Wie bereits in der Figur 1 angedeutet, sind die Rotorkörper 5,7 jeweils zweiteilig aufgebaut, umfassend eine mit einer Rotorwelle 16 drehmomentübertragend verbundenen inneren Ringscheibe 28 und einer drehmomentübertragend mit der inneren Ringscheibe 28 gekoppelten äußeren Ringscheibe 29, wobei die Permanentmagnete 6,8 lediglich in der aus einem Elektroblech geformten äußeren Ringscheibe 29 angeordnet sind. Die innere Ringscheibe 28 ist aus einem Stahl, insbesondere einem gehärteten Stahl, gefertigt.
In der Figur 3 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die innere Ringscheibe 28 und die äußere Ringscheibe 29 formschlüssig miteinander drehmomentübertragend verbunden sind. Hierzu weist die innere Ringscheibe 28 an ihrer äußeren Mantelfläche 50 eine Außenverzahnung 51 auf, die in eine korrespondierende Innenverzahnung 52 an einer inneren Mantelfläche 53 der äußeren Ringscheibe 29 eingreift. Die Außenverzahnung 51 und die Innenverzahnung 52 sin in diesem Ausführungsbeispiel als Steckverzahnung ausgebildet. Um das Fügen dieser Steckerzahnung zu erleichtern, kann die Außenverzahnung 51 und/oder die Innenverzahnung 52 eine Fase aufweisen.
Aus der Detaildarstellung der Figur 4 lässt sich erkennen, dass die Zähne 54 der Außenverzahnung 51 jeweils einen ersten Hinterschnitt 55 aufweisen, Auch die Zähne 56 der Innenverzahnung 52 besitzen einen zweiten Hinterschnitt 57, wobei der erste Hinterschnitt 55 und der zweite Hinterschnitt 57 so ausgebildet sind, dass zwischen der im Eingriff stehenden Innenverzahnung 52 und Außenverzahnung 51 eine Kraft in radialer Richtung übertragbar ist. Um dies zu erreichen, sind die Zähne 54 der Außenverzahnung 51 sowie die Zähne 56 der Innenverzahnung 52 im Querschnitt schwalbenschwanzartig ausgeformt. Hierbei berühren sich die beiden Ringscheiben 28,29 nur auf den schrägen Flanken der in Schwalbenschwanzform ausgeführten Zähne 54,56. Die hohe Genauigkeit der Zahnform für eine formschlüssige Verbindung ist damit auf die schrägen Flanken beschränkt. Außerdem können dadurch in den Ringscheiben 28,29 größere Radien im Zahngrund verwendet werden. Dies reduziert die lokalen Spannungen und ermöglicht eine schnellere kostengünstigere Herstellung der Verzahnungen 51 ,52 z.B. durch Wahl eines Fräsers mit größerem Durchmesser. Der Hinterschnitt 55,57 entsteht somit durch die schrägen seitlichen Flanken der Zähne 54,56. Bei dieser Form sind die Öffnungen der Zahnlücken in den Ringscheiben 28,29 breiter, was eine einfachere und kostengünstigere Herstellung der Verzahnung ermöglicht, z.B. durch Räumen, Stoßen oder Fräsen.
Die Außenverzahnung 51 verfügt des Weiteren zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Zähnen 54 jeweils eine Nut 58 mit einem Nutgrund 59, in welche ein Zahn 56 der Innenverzahnung 52 mit einem Zahnkopf 80 eingreift, wobei der Zahnkopf 80 gegenüber dem Nutgrund 59 spielbehaftet ist, was sich gut aus dem in der Figur 4 gezeigten Spalt nachvollziehen lässt. Bei dieser Konstruktion kann gezielt eine Überlappung in den Zahnflanken der im Eingriff stehenden Zähne 54,56 vorgesehen werden, die bei der Montage zu einer Vorspannung der inneren Ringscheibe 28 mit der äußeren Ringscheibe 29 nach innen führt und damit die Spannungen in den Ringscheiben 28,29 unter Drehzahl weiter reduziert.
Die Permanentmagnete 6,8 sind im Querschnitt paarweise V-förmig über den Umfang einer äußeren Ringscheibe 29 verteilt angeordnet, wobei sich die freien Schenkel 81 der V-förmigen Anordnung radial nach innen erstrecken, und die V- förmige Anordnung eine radial verlaufende Spiegelachse 82 aufweist, welche koaxial zu einer radial verlaufenden Spiegelachse 83 eines Zahns 54,56 der Innenverzahnung 52 oder Außenverzahnung 51 verläuft. Gleichzeitig ist zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten V-förmigen Anordnungen eine radial verlaufende Spiegelachse 84 definiert, welche koaxial zu einer radial verlaufenden Spiegelachse 85 eines Zahns 56 der Innenverzahnung 52 oder Außenverzahnung 51 verläuft. Aus der Figur 4 ist in diesem Zusammenhang auch gut zu erkennen, dass die im Eingriff stehenden Zähne 54,56, durch welche die Spiegelachsen 82,83 hindurch verlaufen, in Umfangsrichtung breiter ausgeführt sind als die in Umfangsrichtung benachbarten Zähne 54,56. Gleiches gilt für die die im Eingriff stehenden Zähne 54,56, durch welche die Spiegelachsen 84,85 hindurch verlaufen.
Der erste Rotorkörper 5 und der zweite Rotorkörper 7 sind relativ zueinander entgegen der Wirkung einer ersten Verdrehsteifigkeit 9 um eine gemeinsame Drehachse 10 mittels eines mechanischen Feldschwächungsmechanismus 11 verdrehbar. Dies wird nachfolgend anhand der Figur 5 näher erläutert. Wie man anhand der Figur 5 erkennen kann, ist die erste Verdrehsteifigkeit 9 als eine erste Schenkelfederanordnung 12 mit einer ersten Schenkelfeder 13 ausgebildet, welche koaxial zur Drehachse 10 und so zwischen dem ersten Rotorkörper 5 und dem zweiten Rotorkörper 7 angeordnet ist, dass die bei der Verstellung des Feldschwächungsmechanismus 11 einsetzende Verdrehung eines der Rotorkörper 5,7 eine öffnende oder schließende Betätigung der ersten Schenkelfeder 13 bewirkt. Auch wenn es in den Figuren nicht gezeigt wird, so ist es dennoch möglich, dass die erste Schenkelfeder 13 auch zwischen einem der Rotorkörper 5,7 und der Rotorwelle 16 drehmomentübertragend angeordnet wird.
Die erste Schenkelfederanordnung 12 weist eine zweite Schenkelfeder 14 auf, welche koaxial zur Drehachse 10 des Rotors 4 und so zwischen dem ersten Rotorkörper 5 und dem zweiten Rotorkörper 7 angeordnet ist, dass die bei der Verstellung des Feldschwächungsmechanismus 11 einsetzende Verdrehung eines der Rotorkörper 5,7 eine öffnende oder schließende Betätigung der zweiten Schenkelfeder 14 bewirkt. Wie in der Figur 3 dargestellt, sind die erste Schenkelfeder 13 und die zweite Schenkelfeder 14 im Wesentlichen gleichteilig ausgeführt und um etwa 180° um die Drehachse 10 verdreht zueinander angeordnet, so dass der erste Federschenkel 17 und der zweite Federschenkel 18 der ersten Schenkelfeder 13 in Umfangsrichtung um 90° versetzt radial nach außen weisen sowie der erste Federschenkel 19 und der zweite Federschenkel 20 der zweiten Schenkelfeder 14 ebenfalls um 90° in Umfangsrichtung versetzt radial nach außen orientiert sind.
Hierbei verfügt die erste Schenkelfeder 13 über einen sich radial in den ersten Rotorkörper 5 hineinerstreckenden ersten Federschenkel 17 und einen sich radial in den zweiten Rotorkörper 7 hineinerstreckenden zweiten Federschenkel 18. Analog hierzu besitzt auch die zweite Schenkelfeder 14 einen sich radial in den ersten Rotorkörper 5 hineinerstreckenden ersten Federschenkel 19 und einen sich radial in den zweiten Rotorkörper 7 hineinerstreckenden zweiten Federschenkel 20.
Der erste Federschenkel 17 der ersten Schenkelfeder 13 ist dabei in einem ersten Aufnahmeschuh 30 gehalten, welcher seinerseits so in einer ersten Aufnahmetasche 31 des ersten Rotorkörpers 5 aufgenommen und an dem ersten Rotorkörper 5 fixiert ist, dass der erste Federschenkel 17 der ersten Schenkelfeder 13 in axialer, wie in umfänglicher Richtung spielfrei gegenüber dem ersten Rotorkörper 5 mit diesem gekoppelt ist. Dabei ist der erste Aufnahmeschuh 30 spielbehaftet in die erste Aufnahmetasche 31 einsetzbar.
Der Figur 5 ist ferner entnehmbar, dass der erste Aufnahmeschuh 30 eine erste Aufnahmenut 32 aufweist, in welche der erste Federschenkel 17 der ersten Schenkelfeder 13 spielfrei angeordnet ist, beispielsweise durch eine Presspassung. Der erste Federschenkel 17 der ersten Schenkelfeder 13 ragt aus der ersten Aufnahmenut 32 heraus, wobei der aus der ersten Aufnahmenut 32 herausragende Abschnitt 33 an einer Wandung 34 der ersten Aufnahmetasche 31 anliegt. So kann ein Teil von der Schuhebelastung durch den Rotorkörper 5 aufgenommen werden. Die Wandung 34 der ersten Aufnahmetasche 31 besitzt eine in die erste Aufnahmetasche 31 hineinragende, konvexe Kontur, was sich auch gut aus der Detaildarstellung der Figur 7 entnehmen lässt. Damit kann beispielsweise sichergestellt werden, dass die Position des Federschenkels 17 auch in Drehrichtung einstellbar ist.
In der Figur 5 ist ferner gezeigt, dass der erste Aufnahmeschuh 30 eine erste Öffnung 35 aufweist, welche von einem ersten Befestigungsmittel 36 durchgriffen ist, mittels dessen der erste Aufnahmeschuh 30 an dem ersten Rotorkörper 5 fixiert ist.
Auch ist in der Figur 5 gezeigt, dass der zweite Federschenkel 18 der ersten Schenkelfeder 13 in einem zweiten Aufnahmeschuh 37 gehalten ist, welcher seinerseits so in einer zweiten Aufnahmetasche 38 des zweiten Rotorkörpers 7 aufgenommen und an dem ersten Rotorkörper 7 fixiert ist, dass der zweite Federschenkel 18 der ersten Schenkelfeder 13 in axialer, wie in umfänglicher
Richtung spielfrei gegenüber dem zweiten Rotorkörper 7 mit diesem gekoppelt ist.
Auch der erste Federschenkel 19 der zweiten Schenkelfeder 14 ist in analoger Weise in einem dritten Aufnahmeschuh 39 gehalten, welcher seinerseits so in einer dritten Aufnahmetasche des ersten Rotorkörpers 5 aufgenommen und an dem ersten Rotorkörper 5 fixiert ist, dass der erste Federschenkel 19 der zweiten Schenkelfeder 14 in axialer, wie in umfänglicher Richtung spielfrei gegenüber dem ersten Rotorkörper 5 mit diesem gekoppelt ist.
Schließlich ist auch der zweite Federschenkel 20 der zweiten Schenkelfeder 14 in einem vierten Aufnahmeschuh 41 gehalten, welcher seinerseits so in einer vierten Aufnahmetasche 42 des zweiten Rotorkörpers 7 aufgenommen und an dem zweiten Rotorkörper 7 fixiert ist, dass der zweite Federschenkel 20 der zweiten Schenkelfeder 14 in axialer, wie in umfänglicher Richtung spielfrei gegenüber dem zweiten Rotorkörper 7 mit diesem gekoppelt ist.
Ersichtlich ist aus der Figur 5 ferner, dass der erste Aufnahmeschuh 30, der zweite Aufnahmeschuh 37, der dritte Aufnahmeschuh 39 sowie der vierte Aufnahmeschuh 41 gleichteilig ausgebildet sind.
Mittels der Aufnahmeschuhe 30,37,39,41 werden also zwischen den Federschenkeln 17,18,19,20 und den Rotorkörpern 5, in ihrer Lage innerhalb einer Aufnahmetasche 31 ,38,42 einstellbare und fixierbare Elemente angeordnet. Die Aufnahmeschuhe 30,37,39,41 sind auf die Federschenkeln 17,18,19,20 gepresst, beispielsweise durch ein entsprechendes Übermaß, so dass diese spielfrei zueinander fixiert sind. Die Federschenkeln 17,18,19,20 mit den vormontierten Aufnahmeschuhen 30,37,39,41 können in den Rotorkörpern 5,7 mit einem nicht abgebildeten Montagewerkzeug positioniert werden. Da ein Spalt zwischen den Aufnahmetaschen 31 ,38,42 und den Aufnahmeschuhe 30,37,39,41 ausgebildet ist, die Aufnahmeschuhe 30,37,39,41 also spielbehaftet in die Aufnahmetaschen 31 ,38,42 eingreifen, ist die Lage bzw. Position einstellbar der Aufnahmeschuhe 30,37,39,41 in den Aufnahmetaschen 31 ,38,42 einstellbar. Die dann in den Aufnahmetaschen 31 ,38,42 positionierten Aufnahmeschuhe 30,37,39,41 können dann durch die Befestigungsmittel 36 fixiert werden. Diese sind in den Figuren als Schrauben dargestellt. Sie können jedoch auch als Niet ausgeführt sein oder das Befestigungsmittel 36 ist eine Löt- oder Schweißstelle.
Die Figur 6 zeigt die aus Figur 5 bekannte Anordnung in einem zusammengebauten Montagezustand.
Der mechanische Feldschwächungsmechanismus 11 wird nun nachfolgend anhand der Figuren 7-17 näher erläutert.
Die Figur 7 zeigt einen Rotor 4 für eine elektrische Maschine 1 mit einem ersten Rotorkörper 5 mit einer ersten Gruppe von Permanentmagneten 6. Der axial benachbarte zweite Rotorkörper 7 ist nicht gezeigt, um eine bessere Sicht auf den Feldschwächungsmechanismus 11 zu erlauben.
Der erste Rotorkörper 5 und der zweite Rotorkörper 7 sind relativ zueinander entgegen der Wirkung einer ersten Verdrehsteifigkeit 9 um eine gemeinsame Drehachse 10 mittels des mechanischen Feldschwächungsmechanismus 11 verdrehbar. Der Feldschwächungsmechanismus 1 1 umfasst ein erstes Hebelelement 60, das um einen Drehpunkt schwenkbar ist, wobei der erste Rotorkörper 5 mit einem ersten Hebelabschnitt 61 und der zweite Rotorkörper 7 mit einem zweiten Hebelabschnitt 62 des Hebelelements 60 koppelbar ist und der erste Hebelabschnitt 61 und der zweite Hebelabschnitt 62 auf in Umfangsrichtung entgegengesetzten Seiten des Hebelelements 60 angeordnet sind, so dass der erste Rotorkörper 5 und der zweite Rotorkörper 7 durch ein Kippen des Hebelelements 60 für eine gewünschte Verstellung des mechanischen Feldschwächungsmechanismus 11 zielführend, relativ zueinander verdrehbar sind.
Hierbei ist koaxial innerhalb des ersten Rotorkörpers 5 und des zweiten Rotorkörpers 7 eine Rotorwelle 16 über das Hebelelement 60 drehmomentübertragend mit dem ersten Rotorkörper 5 und dem zweiten Rotorkörper 7 koppelbar. Das Hebelelement 60 ist ferner schwenkbar auf der Rotorwelle 16 angeordnet. Das Hebelelement 60 ist an einer Hebelwelle 63 drehbar gegenüber einem ringförmigen Hebelträger 64 gelagert, welcher koaxial zur Rotorwelle 16 positioniert ist. Das Hebelelement 60 ist in der gezeigten Ausführungsform drehfest mit der Hebelwelle 63 verbunden und die Hebelwelle 63 ist ihrerseits drehbar mittels einer Wälzlagerung 66 in einer Lagerbüchse 65 des Hebelträgers 64 gelagert.
Die Figur 7 zeigt des Weiteren, dass das Hebelelement 60 eine erste Hebelscheibe 67 mit dem ersten Hebelabschnitt 61 und eine von der ersten Hebelscheibe 67 axial beabstandete zweite Hebelscheibe 68 mit dem zweiten Hebelabschnitt 62 aufweist. Die erste Hebelscheibe 67 und die zweite Hebelscheibe 68 sind hierbei im Wesentlichen identisch ausgeformt, jedoch um 180° gedreht um ihre Radialachse zueinander angeordnet.
Der Rotor 4 verfügt in der gezeigten Ausführungsform der Erfindung über eine Mehrzahl von Hebelelementen 60, die umfänglich verteilt jeweils schwenkbar auf der Rotorwelle 16 angeordnet sind, wobei die Hebelelemente 60 jeweils eine erste Hebelscheibe 67 und eine zweite Hebelscheibe 68 aufweisen
Es existiert somit ein Kontaktpunkt vom Hebelelement 60 (innen) zur Rotorwelle 16 und ein Kontaktpunkt vom Hebelelement 60 radial außen zu einem der beiden Rotorkörper 5,7 Diese radial äußeren Kontaktpunkte sind Kontaktpunkte eines nach wie vor abwälzenden Kontakts und bewegen sich während des Verstellens mit zunehmender Verkippung des Hebelelements 60 nach radial außen. Der innere Kontaktpunkt hingegen verändert seine radiale Lage nicht, da er auf dem gleichen radialen Abstand zur Drehachse der Rotorwelle 16 bleibt wie die Drehmittelpunkte der Hebelwellen 63, die die Kippachse der Hebelelemente 60 bilden.
Die Hebelelemente 60 sind als stanzbare Blechteile ausgebildet, die die Hebelabschnitte 61 ,62,71 ,72 für die Kontaktpunkte zur Rotorwelle 16 bzw. zu den Rotorkörpern 5,7 in Gestalt der Blechdicke an ihrer Schnittfläche zur Verfügung stellen und eine Öffnung 69 zur Einbringung einer Hebelwelle 63 aufweisen. Da die Kontaktbereiche hierdurch recht schmal sind und dementsprechend im Betrieb höhere Pressungen aufweisen, ist das Hebelelement 60 und die mit dem Hebelelement 60 in Kontakt stehenden Bereich der Rotorkörper 5,7 bevorzugt aus einem härtbaren oder vergüteten Material hergestellt und nicht mehr aus Elektroblech.
Über Hebelwelle 63 und die Wälzlagerung 66 sind die radial wirkenden Fliehkräfte der Hebelelemente 60 in den Rotorkörpern 5,7 abgestützt. Die Hebelelemente 60 erfahren dabei nur geringe Spannungen. Die Lagerung der Hebelwelle 63 kann, auch wenn es in den Figuren nicht gezeigt ist, mittels eines Gleitlagers erfolgen.
Die Lagerung der Hebelelemente 60 erfolgt also auf den Hebelwellen 63, wobei die Hebelwellen 63 über die Hebelelemente 60 in einem ersten Betriebszustand ausschließlich mit dem ersten Rotorkörper 5 und in einem zweiten Betriebszustand ausschließlich mit dem zweiten Rotorkörper 7 momentübertragend in Umfangsrichtung in Kontakt stehen.
Im Folgenden sind drei Ausführungsvananten beschrieben, bei denen die Übergabe der Kontaktpunkte bei Übergängen zwischen den Betriebszuständen des Rotors abweichend voneinander realisiert ist.
In der Ausführungsform, die in den Figuren 7-12 gezeigt ist, sind jeweils eine erste Hebelscheibe 67 und eine zweite Hebelscheibe 68 an einer ersten Hebelwelle 63 angeordnet. Hier sitzen die Hebelscheiben 67,68 eines Hebelelements 60 zur Verstellung in die beiden Betriebszustände jeweils auf einer gemeinsamen Hebelwelle 63, die in einem ringartigen Hebelträger 64 gelagert sind. Für den einen Betriebszustand ist der Hebelträger 64 über eine Verzahnung oder über axial durchgreifende Finger an einer inneren Ringscheibe 28 eines der Rotorkörper 5,7 momentübertragend in Umfangsrichtung abgestützt, für den anderen Betriebszustand an einer inneren Ringscheibe 28 des anderen Rotorkörpers 5,7. Die jeweils durch die Hebelelemente 60 angetriebenen Ringscheiben 28 können sich durch hierfür vorgesehene Aussparungen relativ zu den Fingern oder Verzahnungen des Hebelträgers 64 über einen ausreichend großen Drehwinkel ohne Kollisionen bewegen. Bei Übergängen zwischen Motor- und Generatorbetrieb werden die Kontaktpunkte jeweils der Verzahnung oder den Fingern an anderer Stelle des Hebelträgers 64 übergeben. Über die Hebelwellen 63 sind die radial wirkenden Fliehkräfte der Hebelelemente 60 im Hebelträger 64 abgestützt. Die Figuren 10-12 zeigen diese Ausführungsform in drei verschiedenen Betriebszuständen. In der Figur 10 ist die Stellung der Hebelscheiben 67,68 in einem ersten, feldgestärkten schubbeanspruchten Betriebszustand in einer kombinierten Querschnittsansicht auf den ersten und den zweiten Rotorkörper 5,7 zu sehen. Figur 11 zeigt die gleiche Konfiguration in einem feldgeschwächten Betriebszustand. In der Figur 12 ist ein feldgestärkter, zugbeanspruchter Betriebszustand abgebildet.
In den Figuren 14-17 ist eine Ausführungsvariante gezeigt, bei der jeweils zwei erste Hebelscheiben 67 an einer ersten Hebelwelle 63 und jeweils zwei zweite Hebelscheiben 68 an einer zweiten Hebelwelle 63 angeordnet sind. In diesen Figuren sind in zwei zueinander um 90° um die Rotationsachse der Rotorwelle 16 verdrehten Längsschnitten des Rotors 4 eine Ausführungsvariante zu sehen, wo die Hebelelemente 60 zur Verstellung für beide Betriebszustände auf separaten Hebelwellen 63 sitzen. In der Figur 16 ist für einen Betriebszustand mit zwei mittig sitzenden Wälzlagern 66 der eine Teil der Hebelwellen 63 in Lagersitzen der inneren Ringscheiben 28 des ersten Rotorkörpers 5 gelagert und damit momentübertragend in Umfangsrichtung über Kontaktpunkte an den entsprechenden Hebelwellen 63 abgestützt. In der Figur 17 ist für den anderen Betriebszustand mit zwei axial beabstandeten Wälzlagern 66 der andere Teil der Hebelwellen 63 in Lagersitzen der beiden benachbarten inneren Ringscheiben 28 des zweiten Rotorkörpers 7 gelagert und damit momentübertragend in Umfangsrichtung über andere Kontaktpunkte abgestützt.
Die jeweils durch die Hebelelemente 60 angetriebenen inneren Ringscheiben 28 können sich durch hierfür vorgesehene Aussparungen relativ zu den in den anderen Ringscheiben 28 abgestützten Hebelwellen 63 samt der Hebelelemente 60 über einen ausreichend großen Drehwinkel ohne Kollisionen bewegen Bei Übergängen zwischen Motor- und Generatorbetrieb werden die Kontaktpunkte jeweils der Lagerung der anderen Hebelwellen 63 übergeben.
Figur 14 zeigt in perspektivischer Ansicht den mechanischen
Feldschwächungsmechanismus 11 im Innern des Rotors 4, wie er aus den Figuren 16-17 bekannt ist. Es ist hier eine ausgelenkte Position eines Betriebszustands dargestellt, wo die Hebelscheiben 67 der Hebelelemente 60 den ersten Rotorkörper 5 im Uhrzeigersinn verdrehen, wenn die Rotorwelle 16 im Gegenuhrzeigersinn verdreht wird. Die Hebelscheiben 68 der Hebelelemente 60 sind frei. In der Figur 15 ist eine ausgelenkte Position dem anderen Betriebszustand dargestellt, wo die Hebelscheiben 68 der Hebelelemente 60 - gelagert in den axial benachbarten innen Ringscheiben 28 - den zweiten Rotorkörper 7 im Gegenuhrzeigersinn verdrehen, wenn die Rotorwelle 16 im Uhrzeigersinn verdreht wird. Die Hebelscheiben 67 des Hebelelements 60 sind frei.
Die Figur 18 zeigt im Längsschnitt des Rotors 4 eine Ausführungsvariante, wo die Hebelelemente 60 zur Verstellung der Rotorkörper 5,7 in die beiden Betriebszustände (Feldschwächung/Feldstärkung) auf einer gemeinsamen Hebelwelle 63 gelagert sind. Für einen Betriebszustand sind hier diese Hebelwellen 63 links über einen kurzen axialen Abstand und rechts über einen längeren axialen Abstand in der inneren Ringscheibe 28 der ersten Rotorkörpers 5 momentübertragend in Umfangsrichtung an den entsprechenden Kontaktpunkten abgestützt, für den anderen Betriebszustand links über einen längeren axialen Abstand und rechts über einen kurzen axialen Abstand in den inneren Ringscheiben 28 der zweiten Rotorkörper 7. In der jeweils entgegengesetzten Umfangsrichtung können sich die Hebelwellen 63 relativ zum nicht abstützenden Rotorkörper 5,7 durch hierfür vorgesehene Aussparungen über einen ausreichend großen Drehwinkel bezogen auf die Rotationsachse der Rotorwelle 16 frei bewegen. Bei Übergängen zwischen Motor- und Generatorbetrieb werden die Kontaktpunkte der anderen Seite am Umfang der Hebelwellen 63 auf den anderen axialen Abständen übergeben.
Die Figur 19 zeigt die als einfache Stanzteile herstellbaren Hebelscheiben 67,68 mit ihren jeweiligen Hebelabschnitten 61 ,62 zur Rotorwelle 16 und den Hebelabschnitten 71 ,72 zu den Rotorkörpern 5,7 sowie den Öffnungen 69 zur Aufnahme der Hebelwelle 63. die erste Hebelscheibe 67 und die zweite Hebelscheibe 68 sind hierbei aus einem Blech gestanzt sind. Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezuqszeichenliste
1 elektrische Maschine
2 Stator
3 Luftspalt
4 Rotor
5 Rotorkörper
6 Permanentmagneten
7 Rotorkörper
8 Permanentmagneten
9 Verdrehsteifigkeit
10 Drehachse
11 Feldschwächungsmechanismus
12 Schenkelfederanordnung
13 Schenkelfeder
14 Schenkelfeder
16 Rotorwelle
17 Federschenkel
18 Federschenkel
19 Federschenkel
20 Federschenkel
28 Ringscheibe
29 Ringscheibe
28 Ringscheibe
29 Ringscheibe
30 Aufnahmeschuh
31 Aufnahmetasche
32 Aufnahmenut
33 Abschnitt
34 Wandung
35 Öffnung 36 Befestigungsmittel
37 Aufnahmeschuh
38 Aufnahmetasche
39 Aufnahmeschuh
41 Aufnahmeschuh
42 Aufnahmetasche
50 Mantelfläche
51 Außenverzahnung
52 Innenverzahnung
53 Mantelfläche
54 Zähne
55 Hinterschnitt
56 Zähne
57 Hinterschnitt
58 Nut
59 Nutgrund
60 Hebelelement
61 Hebelabschnitt
62 Hebelabschnitt
63 Hebelwelle
64 Hebelträger
65 Lagerbüchse
66 Wälzlagerung
67 Hebelscheibe
68 Hebelscheibe
69 Öffnung
71 Hebelabschnitt
72 Hebelabschnitt
80 Zahnkopf
81 Schenkel
82 Spiegelachse Spiegelachse Spiegelachse Spiegelachse

Claims

Ansprüche
1 . Rotor (4) für eine elektrische Maschine (1 ), insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrangs eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, wobei der Rotor (4) wenigstens einen ersten Rotorkörper (5) mit einer ersten Gruppe von Permanentmagneten (6) und einen zweiten Rotorkörper (7) mit einer zweiten Gruppe von Permanentmagneten (8) aufweist, wobei der erste Rotorkörper (5) und der zweite Rotorkörper (7) relativ zueinander entgegen der Wirkung einer ersten Verdrehsteifigkeit (9) um eine gemeinsame Drehachse (10) mittels eines mechanischen Feldschwächungsmechanismus (11 ) verdrehbar sind, wobei der Feldschwächungsmechanismus (11 ) ein erstes Hebelelement (60) umfasst, das um einen Drehpunkt schwenkbar ist, wobei der erste Rotorkörper (5) mit einem ersten Hebelabschnitt (61 ) und der zweite Rotorkörper (7) mit einem zweiten Hebelabschnitt (62) des Hebelelements (60) koppelbar ist und der erste Hebelabschnitt (61 ) und der zweite Hebelabschnitt (62) auf in Umfangsrichtung entgegengesetzten Seiten des Hebelelements (60) angeordnet sind, so dass der erste Rotorkörper (5) und der zweite Rotorkörper (7) durch ein Kippen des Hebelelements (60) für eine gewünschte Verstellung des mechanischen Feldschwächungsmechanismus (11 ) zielführend, relativ zueinander verdrehbar sind, wobei koaxial innerhalb des ersten Rotorkörpers (5) und des zweiten Rotorkörpers (7) eine Rotorwelle (16) über das Hebelelement (60) drehmomentübertragend mit dem ersten Rotorkörper (5) und dem zweiten Rotorkörper (7) koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelelement (60) schwenkbar auf der Rotorwelle (16) angeordnet ist.
2. Rotor (4) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelelement (60) an einer Hebelwelle (63) drehbar gegenüber einem ringförmigen Hebelträger (64) gelagert ist, welcher koaxial zur Rotorwelle (16) positioniert ist und/oder das Hebelelement (60) an einer Hebelwelle (63) gelagert ist, welche ihrerseits in wenigstens einem der Rotorkörper (5,7) gelagert ist.
3. Rotor (4) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelelement (60) drehtest mit der Hebelwelle (63) verbunden und die Hebelwelle (63) drehbar in einer Lagerbüchse (65) des Hebelträgers (64) und/oder wenigstens eines Rotorkörpers (5,7) gelagert ist
4. Rotor (4) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelwelle (63) mittels einer Wälzlagerung (66) in der Lagerbüchse (65) drehbar gelagert ist.
5. Rotor (4) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelelement (60) eine erste Hebelscheibe (67) mit dem ersten Hebelabschnitt (61 ) und eine von der ersten Hebelscheibe (67) axial beabstandete zweite Hebelscheibe (68) mit dem zweiten Hebelabschnitt (62) aufweist.
6. Rotor (4) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) eine Mehrzahl von Hebelelementen (60) aufweist, die umfänglich verteilt jeweils schwenkbar auf der Rotorwelle (16) angeordnet sind, wobei die Hebelelemente (60) jeweils eine erste Hebelscheibe (67) und eine zweite Hebelscheibe (68) aufweisen und jeweils zwei erste Hebelscheiben (67) an einer ersten Hebelwelle (63) und jeweils zwei zweite Hebelscheiben (68) an einer zweiten Hebelwelle (63) angeordnet sind.
7. Rotor (4) nach einem der vorherigen Ansprüche 5-6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hebelscheibe (67) und die zweite Hebelscheibe (68) im Wesentlichen identisch ausgeformt sind.
8. Rotor (4) nach einem der vorherigen Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hebelscheibe (67) und/oder die zweite Hebelscheibe (68) aus einem Blech gestanzt sind/ist.
9. Rotor (4) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorkörper (5,7) jeweils zweiteilig aufgebaut sind, mit einer inneren Ringscheibe (28) und einer drehmomentübertragend mit der inneren Ringscheibe (28) gekoppelten äußeren Ringscheibe (29), wobei die Permanentmagneten (6,8) lediglich in der äußeren Ringscheibe (29) und der mechanische Feldschwächungsmechanismus (11 ) lediglich in und/oder an der inneren Ringscheibe (28) angeordnet sind.
10. Elektrische Maschine (1 ) umfassend einen Stator (2) und einen durch einen Luftspalt (3) vom Stator (2) getrennten Rotor (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) nach einem der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist.
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