WO2010054997A1 - Welle für eine elektrische maschine, insbesondere für einen motorgenerator - Google Patents

Welle für eine elektrische maschine, insbesondere für einen motorgenerator Download PDF

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WO2010054997A1
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shaft
stepped
hollow shaft
hollow
hydroforming
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PCT/EP2009/064783
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Denis Kern
Andreas Herzberger
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Robert Bosch Gmbh
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003—Couplings; Details of shafts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/033—Deforming tubular bodies
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • 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
    • H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium

Definitions

  • the invention relates to a shaft for an electric machine, in particular for a motor generator, preferably for a hybrid drive of a vehicle, wherein the shaft is formed as a stepped shaft with different sized outer diameters.
  • the invention further relates to a method for producing such a shaft.
  • Waves of the generic type are produced in the prior art as turned parts, both solid shafts and hollow shafts are known as blanks.
  • Such blanks are turned off in a longitudinal extent with respect to their middle part to a fitting for receiving rotor blade packs and the ends of the blanks on the necessary fit for receiving bearings.
  • At the ends of the blanks further milled for a shaft-hub connection geometries are milled. This results, viewed in the longitudinal extent of the shaft, in the central region of the shaft has a greater wall thickness than in the end regions, and thus a kind
  • the object of the invention is to provide a shaft of the generic type, whose rotating mass is reduced, so that at lower inertia and lower weight of the shaft, a lower bearing load with reduced friction losses and thus a higher overall efficiency of the electric machine can be provided. Furthermore, the proportion of chip waste is to be reduced and the cycle time required for the production of the shaft to be shortened.
  • a shaft for an electric machine in particular for a motor generator, preferably for a hybrid drive of a vehicle, proposed, wherein the shaft is formed as a stepped shaft with different sized outer diameters.
  • the shaft is designed as a stepped hollow shaft substantially equal in thickness to the wall. Consequently, the stepped hollow shaft has, over its axial extent, at least the at least substantially identical wall thickness, as a result of which mass accumulation, in particular in the middle part of the stepped hollow shaft, can be avoided.
  • Such a stepped hollow shaft can be produced by forming processes in which the stages of the stepped hollow shaft are not turned off to the required extent by a blank, but wherein the stepped hollow shaft is brought by the forming process in the desired step contour.
  • the stepped hollow shaft is designed as a hydroforming shaft.
  • a blank for the formation of the shaft is inserted into a mold which corresponds to the negative of the shaft to be created.
  • the ends of the blank are sealed and the interior of the blank is filled with a fluid which is pressed under high pressure into the cavity of the blank until the blank, with plastic flow of its material, adapts to the negative contour of the mold.
  • a fluid which is pressed under high pressure into the cavity of the blank until the blank, with plastic flow of its material, adapts to the negative contour of the mold.
  • a further, with the stepped hollow shaft at least one annulus forming hollow shaft is arranged.
  • the arrangement is preferably carried out such that an inner hollow shaft outside rests against a stepped hollow shaft inside, wherein no such system takes place in a region, but the annular space is formed.
  • the annular space viewed in axial extension of the shaft, formed approximately centrally, ie in the region in which the rotor disk sets of the electric machine are applied.
  • the annular space can form a permeable by a coolant cooling space, wherein the coolant may be liquid or gaseous. This makes it possible to effect a very slight heat dissipation of the waste heat of the rotor disk packs via the coolant flowing through the annular space, so that the thermal problems of such machines known from the prior art can be advantageously solved.
  • the inner hollow shaft has a substantially equal wall thickness.
  • the inner hollow shaft is therefore designed so that it has no different or no significantly different wall thicknesses in their axial course.
  • the inner hollow shaft may also have the same wall thickness or approximately the same wall thickness as the stepped hollow shaft.
  • the hollow inner shaft is formed as a stepped shaft.
  • a stepped shaft Such a design allows the axial securing of the hollow inner shaft in the stepped hollow shaft by forming at least one ring stage of the hollow inner shaft outside dergestalt that the ring stage rests against an inner ring stage of the stepped hollow shaft and so an axially immovable or by common joining and joining techniques easily possible, rotatable connection permits.
  • the hollow inner shaft is formed as a hydroforming shaft.
  • a method for producing a shaft for an electric machine, in particular shaft for a motor generator, preferably for a hybrid drive of a vehicle, wherein the shaft is formed as a stepped shaft with different outside diameters.
  • the method provides that the shaft is formed by a forming process as in the wall thickness substantially equal step hollow shaft.
  • the shaft is therefore not, as usual in the art, made by twisting off a (large to oversized) shaft blank, but by a forming process. In this case, no unwanted mass accumulations are formed, which can lead to imbalance and the formation of imbalances that are difficult to control.
  • a predefined weight is predetermined even at the start of production, which does not change significantly anymore.
  • a process training provides that the forming process is a hydroforming process.
  • a fluid is introduced under high pressure in the hollow shaft blanks, which is sealed at its ends, after the blank has been inserted into a desired contour of the stepped hollow shaft corresponding negative mold.
  • the material of the blank begins to flow until it snuggles into the negative mold and thereby forms the desired contour of the stepped hollow shaft.
  • the cycle times for the production of the stepped hollow shaft can be greatly reduced because the tedious turning larger contours deleted.
  • the stepped hollow shaft thus produced can, after the forming process, still be subjected to a final rotary finish and possibly also an annealing process or another thermal process, in order to possibly result from the deformation To reduce residual stresses.
  • recrystallization annealing for adjusting the previous material properties makes sense, if a cold forming process was used.
  • Step hollow shaft and inner hollow shaft of the annular space results, which can be used for example to flow through a liquid or gaseous coolant to cool applied to the stepped hollow shaft rotor blade packs.
  • the inner hollow shaft is hereby preferably produced by hydroforming, in particular hydroforming. It can be shrunk into the stepped hollow shaft or welded to the stepped hollow shaft.
  • an electron beam or laser beam welding method should be selected as the welding method, whereby only a small heat-affected zone can be ensured.
  • the annular space is provided with inlet and / or outlet openings for a cooling medium flowing through the annular space.
  • the cooling medium in this case flows through an inner space of the inner hollow shaft into the annular space and again, for which the interior of the hollow shaft is preferably provided with a separating element, which forces the coolant into the access openings and out of the outlet openings, without allowing a fluidic short circuit .
  • Rotor disk packs for forming a rotor are preferably applied so that the rotor disk packs are heated and applied by means of shrink fit to the hollow shaft thus produced.
  • the bearing mounting is done by shrinking or pressing.
  • a floating bearing on one or both sides can take place, if necessary after preceding rotary finishing, via a groove for a securing ring.
  • Form-fitting elements are, as known from the prior art, applied to the stepped hollow shaft, in particular by means of a welding process, soldering or gluing process.
  • Figure 1 is a shaft of an electric machine
  • Figure 2 shows such a wave with an intricate annular space.
  • the stepped hollow shaft 2 has, viewed in axial extension, different outer and inner diameter, wherein the diameter in the support region 5 is the largest and in the storage area 4 is the smallest.
  • Wall thickness d is, however, at least substantially constant over the entire axial extent of the stepped hollow shaft 2. Between the individual diameters there are steps 8, which cause the transition from one diameter to another.
  • the formation of the stepped hollow shaft 5 is done in a forming process, in particular in a Hydroforming method, such that a shaft blank in one of the wave contour shown corresponding negative mold introduced, sealed at the end and from the inside with a high fluid pressure is applied until it has adopted the contour of the negative mold.
  • Figure 2 shows a shaft 3 for an electric machine, not shown, which is designed as a stepped hollow shaft 2, and in the inwhack an inner hollow shaft 9 is introduced.
  • the inner hollow shaft 9 is in this case also designed as a stepped shaft 1, wherein it has a circumferential annular step 10 which can be fitted accurately in a step 8 of the stepped hollow shaft 2, so that there is a rotationally fixed connection of stepped hollow shaft 2 and hollow shaft 9.
  • the inner hollow shaft 9 in this case has an inner hollow shaft outer diameter diA, which is dimensioned such that it corresponds to a stepped hollow shaft inner diameter dsi in the storage area 4 or in one of the storage areas 4, wherein the compensation in only one of the storage areas 4 then makes sense if the ring stage 10 shown for positive and rotationally fixed connection of the hollow shaft 9 is provided with the stepped hollow shaft 2.
  • the correspondence is of course for both bearing areas 4, but the stepped hollow shaft inner diameter dsi and inner hollow shaft outer diameter di A may be different in both end regions, depending on the design of the ring stage 10.
  • annulus 11 can be used here preferably as a coolant chamber 14 for the flow with a coolant, not shown (preferably liquid or gaseous), whereby the cooling of the outer periphery in the support area 5 applied to the stepped hollow shaft 2, not shown in Figure 2 rotor blade packs 6 in very advantageous Can be cooled.
  • a coolant not shown (preferably liquid or gaseous)
  • access and exit openings 15 in the region of the hollow inner shaft 9 to the annular space 11 for the flow through the annulus with not shown here coolant can be present.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Welle (3) für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Motorgenerator, vorzugsweise für einen Hybridantrieb eines Fahrzeugs, wobei die Welle (3) als Stufenwelle (1) mit unterschiedlich großen Außendurchmessern ausgebildet ist. Es ist die Ausbildung als in der Wandstärke (d) im Wesentlichen gleich dicke Stufenhohlwelle (2) vorgesehen. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Welle mittels Innenhochdruckformen ( Hydroforming).

Description

Beschreibung
Titel Welle für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen
Motorgenerator
Die Erfindung betrifft eine Welle für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Motorgenerator, vorzugsweise für einen Hybridantrieb eines Fahrzeugs, wobei die Welle als Stufenwelle mit unterschiedlich großen Außendurchmessern ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Welle.
Stand der Technik
Wellen der gattungsgemäßen Art werden im Stand der Technik als Drehteile hergestellt, wobei sowohl Vollwellen als auch Hohlwellen als Rohlinge bekannt sind. Solche Rohlinge werden in einem bezüglich ihrer Längserstreckung mittleren Teil auf ein Passmaß zur Aufnahme von Rotorlamellenpaketen und die Enden der Rohlinge auf den notwendigen Passsitz für die Aufnahme von Lagern abgedreht. An den Enden der Rohlinge werden weiter die für eine Wellen-Nabenverbindung notwendigen Geometrien eingefräst. Hierdurch ergibt sich, in Längserstreckung der Welle betrachtet, im mittleren Bereich der Welle eine stärkere Wanddicke als in den Endbereichen, mithin eine Art
Materialhäufung im Bereich der Rotorlamellenpakete. Dies ist in Hinblick auf die hierdurch bewirkte, große rotierende Masse ungünstig, insbesondere in Hinblick auf deren Wuchtung, die relativ kompliziert und aufwendig ist, sowie in Hinblick auf die durch die hohe Masse verstärkte Neigung zu Unwuchten und die erhöhte Lagerbeanspruchung. Auch ist die unnötig hohe Masseträgheit nachteilig. An der spanenden Bearbeitung ist ferner nachteilig, dass eine solche relativ zeitaufwendig ist und dass sich ein hoher Anteil an Spanabfällen ergibt, mithin relativ dickwandige Rohlinge verwendet werden müssen, wobei die Spanabfälle einer erneuten Verwertung gesondert zugeführt werden müssen. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Welle der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, deren rotierende Masse reduziert ist, damit bei geringerer Masseträgheit und geringerem Gewicht der Welle eine geringere Lagerbelastung mit verminderten Reibungsverlusten und hiermit ein höherer Gesamtwirkungsgrad der elektrischen Maschine bereitgestellt werden kann. Ferner soll der Anteil an Spanabfällen reduziert werden und die Zykluszeit, die für die Herstellung der Welle erforderlich ist, verkürzt werden.
Offenbarung der Erfindung
Hierzu wird eine Welle für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Motorgenerator, vorzugsweise für einen Hybridantrieb eines Fahrzeugs, vorgeschlagen, wobei die Welle als Stufenwelle mit unterschiedlich großen Außendurchmessern ausgebildet ist. Es ist vorgesehen, dass die Welle als in der Wandstärke im Wesentlichen gleich dicke Stufenhohlwelle ausgebildet ist. Die Stufenhohlwelle weist über ihre Axialerstreckung demzufolge überall die zumindest im Wesentlichen gleiche Wandstärke auf, wodurch sich eine Massehäufung insbesondere im Mittelteil der Stufenhohlwelle vermeiden lässt. Eine solche Stufenhohlwelle lässt sich mittels Umformverfahren herstellen, bei denen die Stufen der Stufenhohlwelle nicht auf das erforderliche Maß von einem Rohling abgedreht werden, sondern wobei die Stufenhohlwelle durch das Umformverfahren in die gewünschte Stufenkontur gebracht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Stufenhohlwelle als Hydroformingwelle ausgebildet. Im Hydroforming-Verfahren wird ein Rohling für die Ausbildung der Welle in eine Form eingelegt, die dem Negativ der zu erstellenden Welle entspricht. Die Enden des Rohlings werden dicht verschlossen und der Innenraum des Rohlings wird mit einem Fluid gefüllt, das solange unter hohem Druck in den Hohlraum des Rohlings gepresst wird, bis sich der Rohling unter plastischem Fließen seines Werkstoffes der Negativkontur der Form (des Formwerkzeugs) anpasst. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich über die Axialerstreckung der Welle keine wesentliche Änderung der Wandstärke einstellt, lediglich in Übertrittsstellen zwischen einzelnen Stufen der Stufenwelle können sich geringfügige Wandstärkenänderungen, insbesondere nämlich Reduzierungen im Zug- oder minimale Verdickungen im Querschnittsbereich solcher Ebenen ergeben, die nicht im Wesentlichen parallel zur Drehachse der Welle sind. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, eine ursprünglich vorhandene Wandstärke von 3 mm eines Wellenrohlings auch nach Bearbeitung im Hydroforming-Verfahren beizubehalten. Eine Veränderung des Rohlinggewichts ergibt sich hieraus nicht.
In einer weiteren Ausführungsform ist innerhalb der Stufenhohlwelle eine weitere, mit der Stufenhohlwelle mindestens einen Ringraum ausbildende Innenhohlwelle angeordnet. Die Anordnung erfolgt hierbei bevorzugt so, dass sich eine Innenhohlwellenaußenseite an eine Stufenhohlwelleninnenseite anlegt, wobei in einem Bereich keine solche Anlage erfolgt, sondern der Ringraum ausgebildet wird. Bevorzugt wird der Ringraum, in Axialerstreckung der Welle betrachtet, etwa mittig ausgebildet, also in dem Bereich, in dem die Rotorlamellenpakete der elektrischen Maschine aufgebracht werden. Auf diese Weise lässt sich mittels des Ringraums ein von einem Kühlmittel durchströmbarer Kühlraum ausbilden, wobei das Kühlmittel flüssig oder gasförmig sein kann. Hierdurch lässt sich eine sehr leichte Wärmeabführung der Abwärme der Rotorlamellenpakete über das den Ringraum durchströmende Kühlmittel bewirken, so dass die aus dem Stand der Technik bekannten thermischen Probleme derartiger Maschinen vorteilhaft gelöst werden können.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Innenhohlwelle eine im Wesentlichen gleiche Wandstärke aufweist. Auch die Innenhohlwelle ist demzufolge so ausgebildet, dass sie keine unterschiedlichen oder keine wesentlich unterschiedlichen Wandstärken in ihrem Axialverlauf aufweist.
Bevorzugt kann die Innenhohlwelle auch dieselbe Wandstärke oder annähernd dieselbe Wandstärke wie die Stufenhohlwelle aufweisen.
In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist die Innenhohlwelle als Stufenwelle ausgebildet. Eine solche Ausbildung erlaubt die Axialsicherung der Innenhohlwelle in der Stufenhohlwelle durch Ausbildung mindestens einer Ringstufe der Innenhohlwelle außenseitig dergestalt, dass die Ringstufe an einer innenseitigen Ringstufe der Stufenhohlwelle anliegt und so eine axial unverrückbare beziehungsweise durch gängige Füge- und Verbindungstechniken leicht mögliche, drehfeste Verbindung zulässt. Bevorzugt ist auch die Innenhohlwelle als Hydroformingwelle ausgebildet.
Weiter wird ein Verfahren vorgeschlagen zur Herstellung einer Welle für eine elektrische Maschine, insbesondere Welle für einen Motorgenerator, vorzugsweise für einen Hybridantrieb eines Fahrzeugs, wobei die Welle als Stufenwelle mit unterschiedlich großen Außendurchmessern ausgebildet wird. Das Verfahren sieht vor, dass die Welle durch ein Umformverfahren als in der Wandstärke im Wesentlichen gleiche Stufenhohlwelle ausgebildet wird. Die Welle wird demzufolge nicht, wie im Stand der Technik üblich, durch Abdrehen aus einem (großen bis übergroßen) Wellenrohling hergestellt, sondern durch ein Umformverfahren. Hierbei bilden sich keine unerwünschten Massehäufungen aus, die zur Unwuchtneigung und zur Ausbildung von nur schwer zu beherrschenden Unwuchten führen können. Gleichzeitig wird durch die gleichbleibende Wandstärke der Stufenhohlwelle ein vordefiniertes Gewicht bereits bei Fertigungsbeginn vorgegeben, das sich nicht mehr wesentlich ändert. Hierdurch lassen sich insbesondere Lager und Lagerungen leicht voraus berechnen und in einer solchen Art und Weise ausbilden, dass, ohne dass die Lager überdimensioniert werden müssten, unerwünschte Lagerbelastungen oder -Überlastungen sicher vermieden werden können.
Eine Verfahrensausbildung sieht vor, dass das Umformverfahren ein Hydroforming-Verfahren ist. Hierbei wird in den Hohlwellenrohlingen, der an seinen Enden dicht verschlossen ist, unter hohem Druck ein Fluid eingebracht, nachdem der Rohling in eine der gewünschten Kontur der Stufenhohlwelle entsprechende Negativform eingelegt wurde. Unter entsprechend hoher Druckbeaufschlagung durch das Fluid beginnt das Material des Rohlings zu fließen, bis es sich in die Negativform einschmiegt und hierbei die gewünschte Kontur der Stufenhohlwelle ausbildet. Hierdurch können die Zykluszeiten für die Herstellung der Stufenhohlwelle stark verkürzt werden, da das langwierige Abdrehen größerer Konturen entfällt. Soweit, beispielsweise aus Festigkeitsgründen, erforderlich, kann die so erzeugte Stufenhohlwelle nach dem Umformprozess noch einer abschließenden drehenden Endbearbeitung und gegebenenfalls noch einem Glühverfahren oder einem sonstigen thermischen Verfahren unterzogen werden, um durch die Umformung eventuell entstandene Eigenspannungen zu reduzieren. Insbesondere in den Fällen, in denen Aluminium oder eine Aluminiumlegierung als Werkstoff Verwendung findet, ist ein Rekristallisationsglühen zur Einstellung der vorherigen Werkstoffeigenschaften sinnvoll, sofern ein Kaltumformverfahren genutzt wurde.
In einer weiteren Verfahrensausbildung ist vorgesehen, dass zur Ausbildung der Welle zwei in einem Umformverfahren, insbesondere Hydroforming-Verfahren, ausgebildete Hohlwellen zur Ausbildung eines zumindest bereichsweise zwischen ihnen angeordneten Ringraums ineinander gefügt werden. In die Stufenhohlwelle wird demzufolge eine Innenhohlwelle eingefügt, wobei beide in einem Umformverfahren hergestellt wurden, wie vorstehend beschrieben, um gleiche Wandstärken und gut beherrschbare Masseverteilungen zu erzielen. Die Stufenhohlwellen haben unterschiedliche Geometrien, insbesondere ist die Innenhohlwelle in einem in Axialerstreckung betrachtet mittleren Bereich der Stufenhohlwelle durchgehend ausgebildet, so dass sich zwischen
Stufenhohlwelle und Innenhohlwelle der Ringraum ergibt, der beispielsweise zur Durchströmung einem flüssigen oder gasförmigen Kühlmittel verwendet werden kann, um auf der Stufenhohlwelle aufzubringende Rotorlamellenpakete zu kühlen. Auch die Innenhohlwelle wird hierbei bevorzugt durch eine Innenhochdruckumformung, insbesondere Hydroforming, hergestellt. Sie kann in die Stufenhohlwelle eingeschrumpft werden oder mit der Stufenhohlwelle verschweißt werden. Damit aber im Bereich der Schweißnaht keine unerwünschte Beeinflussung von Festigkeitseigenschaften erfolgt, sollte als Schweißverfahren ein Elektronenstrahl- oder Laserstrahlschweißverfahren gewählt werden, wodurch eine nur kleine Wärmeeinflusszone gewährleistet werden kann.
In einer weiteren Verfahrensausbildung wird der Ringraum mit Zu- und/oder Austrittsöffnungen für ein den Ringraum durchströmendes Kühlmedium versehen. Das Kühlmedium strömt hierbei durch einen Innenraum der Innenhohlwelle in den Ringraum ein und auch wieder ab, wozu der Innenraum der Innenhohlwelle vorzugsweise mit einem Trennelement versehen ist, das das Kühlmittel in die Zutrittsöffnungen hinein und aus den Austrittsöffnungen heraus zwingt, ohne einen strömungstechnischen Kurzschluss zu gestatten. Rotorlamellenpakete zur Ausbildung eines Rotors werden bevorzugt so aufgebracht, dass die Rotorlamellenpakete erwärmt und mittels Schrumpfsitz auf die so hergestellte Stufenhohlwelle aufgebracht werden. Die Lagerbefestigung erfolgt durch Aufschrumpfen oder Aufpressen. Eine Loslagerung auf einer oder beiden Seiten kann, gegebenenfalls nach vorangehender drehender Endbearbeitung, über eine Nut für einen Sicherungsring erfolgen. Auch Formschlusselemente sind, wie aus dem Stand der Technik bekannt, auf die Stufenhohlwelle aufbringbar, insbesondere mittels eines Schweißverfahrens, Lötverfahrens oder Klebeverfahrens.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine Welle einer elektrischen Maschine und
Figur 2 eine solche Welle mit einem inwändigen Ringraum.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Figur 1 zeigt eine als Stufenwelle 1 , nämlich als Stufenhohlwelle 2 ausgebildete Welle 3 für eine nicht dargestellte elektrische Maschine, mit einem jeweils endseitigen Lagerbereich 4 und einem Tragbereich 5, wobei im Lagerbereich 4 jeweils die Lagerung der Welle 3 durch entsprechende Lager und im Tragbereich 5 die außenumfangsseitige Anordnung von Rotorlamellenpaketen 6 zur Ausbildung eines Rotors 7 der nicht dargestellten elektrischen Maschine vorgesehen ist. Die Stufenhohlwelle 2 weist, in Axialerstreckung betrachtet, unterschiedliche Außen- und Innendurchmesser auf, wobei der Durchmesser im Tragbereich 5 am größten und im Lagerbereich 4 am kleinsten ist. Die
Wandstärke d ist jedoch über die gesamte Axialerstreckung der Stufenhohlwelle 2 zumindest im Wesentlichen gleichbleibend. Zwischen den einzelnen Durchmessern ergeben sich Stufen 8, die den Übergang von einem Durchmesser auf einen anderen bewirken. Die Ausbildung der gezeigten Stufenhohlwelle 5 geschieht in einem Umformverfahren, insbesondere in einem Hydroforming-Verfahren, dergestalt, dass ein Wellenrohling in eine der gezeigten Wellenkontur entsprechende Negativform eingebracht, endseitig dicht verschlossen und von innen mit einem hohen Fluiddruck solange beaufschlagt wird, bis er die Kontur der Negativform angenommen hat.
Figur 2 zeigt eine Welle 3 für eine nicht dargestellte elektrische Maschine, die als Stufenhohlwelle 2 ausgebildet ist, und in der inwändig eine Innenhohlwelle 9 eingebracht ist. Die Innenhohlwelle 9 ist hierbei auch als Stufenwelle 1 ausgebildet, wobei sie eine umlaufende Ringstufe 10 aufweist, die in eine Stufe 8 der Stufenhohlwelle 2 passgenau gefügt werden kann, so dass sich eine drehfeste Verbindung von Stufenhohlwelle 2 und Innenhohlwelle 9 ergibt. Die Innenhohlwelle 9 weist hierbei einen Innenhohlwellenaußendurchmesser diA auf, der so bemessen ist, dass er einem Stufenhohlwelleninnendurchmesser dsi im Lagerbereich 4 oder in einem der Lagerbereiche 4 entspricht, wobei die Entsprechnung in nur einem der Lagerbereiche 4 dann sinnvoll ist, wenn die gezeigte Ringstufe 10 zur formschlüssigen und drehfesten Verbindung der Innenhohlwelle 9 mit der Stufenhohlwelle 2 vorhanden ist. Die Entsprechung erfolgt selbstverständlich für beide Lagerbereiche 4, wobei aber die Stufenhohlwelleninnendurchmesser dsi und Innenhohlwellenaußendurchmesser diA in beiden Endbereichen unterschiedlich sein können, abhängig von der Ausbildung der Ringstufe 10. Hierdurch ergibt sich im Tragbereich 5 dadurch, dass im Tragbereich 5 der Innendurchmesser dsT der Stufenhohlwelle 2 deutlich größer ist als der Innenhohlwellenaußendurchmesser diA, ein im Tragbereich 5 umlaufender Ringraum 11 , in dem die Innenhohlwellenaußenseite 12 nicht an der Stufenhohlwelleninnenseite 13 anliegt. Dieser Ringraum 11 lässt sich hier bevorzugt als Kühlmittelraum 14 für die Durchströmung mit einem nicht dargestellten Kühlmittel (bevorzugt flüssig oder gasförmig) verwenden, wodurch die Kühlung der im Tragbereich 5 außenumfangsseitig auf die Stufenhohlwelle 2 aufgebrachten, in Figur 2 nicht dargestellten Rotorlamellenpakete 6 in sehr vorteilhafter Weise gekühlt werden können. Insbesondere können hierzu Zutrittsund Austrittsöffnungen 15 im Bereich der Innenhohlwelle 9 zum Ringraum 11 zur Durchströmung des Ringraums mit hier nicht dargestelltem Kühlmittel vorhanden sein.

Claims

Ansprüche
1. Welle (3) für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen
Motorgenerator, vorzugsweise für einen Hybridantrieb eines Fahrzeugs, wobei die Welle (3) als Stufenwelle (1 ) mit unterschiedlich großen
Außendurchmessern ausgebildet ist, gekennzeichnet durch die Ausbildung als in der Wandstärke (d) im Wesentlichen gleich dicke Stufenhohlwelle (2).
2. Welle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stufenhohlwelle (2) als Hydroformingwelle ausgebildet ist.
3. Welle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Stufenhohlwelle (2) eine weitere, mit der Stufenhohlwelle (2) mindestens einen Ringraum (11 ) ausbildende
Innenhohlwelle (9) angeordnet ist.
4. Welle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhohlwelle (9) eine im Wesentlichen gleiche Wandstärke aufweist.
5. Welle nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhohlwelle (9) als Stufenwelle (1 ) ausgebildet ist.
6. Welle nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhohlwelle (9) eine Hydroformingwelle ist.
7. Welle nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (11 ) Zu- und Austrittsöffnungen (15) für ein den Ringraum (11 ) durchströmendes Kühlmedium aufweist.
8. Verfahren zur Herstellung einer Welle für eine elektrische Maschine, insbesondere Welle für einen Motorgenerator, vorzugsweise für einen Hybridantrieb eines Fahrzeugs, wobei die Welle als Stufenwelle mit unterschiedlich großen Außendurchmessern ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle durch ein Umformverfahren als in der Wandstärke im Wesentlichen gleich dicke Stufenhohlwelle ausgebildet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformverfahren ein Hydroforming-Verfahren ist.
10.Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der Welle zwei in einem Umformverfahren, insbesondere Hydroforming-Verfahren, ausgebildete Hohlwellen zur Ausbildung eines zumindest bereichsweise zwischen ihnen angeordneten Ringraums ineinander gefügt werden.
PCT/EP2009/064783 2008-11-12 2009-11-06 Welle für eine elektrische maschine, insbesondere für einen motorgenerator WO2010054997A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180175704A1 (en) * 2015-11-06 2018-06-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Rotary Machine and Motor Vehicle
US20220166294A1 (en) * 2019-06-20 2022-05-26 Aisin Corporation Rotor manufacturing method and rotor manufacturing apparatus

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9653967B2 (en) * 2013-03-15 2017-05-16 Techtronic Power Tools Technology Limited Cooling arrangement for an electric motor
WO2016172222A1 (en) 2015-04-20 2016-10-27 Dane Technologies, Inc. Adaptable hub motor and related systems and methods
DE102016216479A1 (de) 2016-09-01 2018-03-01 Siemens Aktiengesellschaft Rotorhohlwelle mit Doppelwandung
DE102016218819B4 (de) 2016-09-29 2018-10-11 Audi Ag Kühlsystem
DE102017207056B4 (de) * 2017-04-26 2022-03-31 Magna powertrain gmbh & co kg Elektrische Maschine
EP3534497A1 (de) * 2018-02-28 2019-09-04 ThyssenKrupp Metalúrgica Campo Limpo Ltda. Verfahren zur herstellung einer rotorwelle mit internem kühlsystem
DE102020103875A1 (de) 2020-02-14 2021-08-19 Winkelmann Powertrain Components GmbH & Co. KG. Rotorhohlwelle

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5523635A (en) * 1994-04-20 1996-06-04 Sundstrand Corporation Switched reluctance starter/generator
DE19724623A1 (de) * 1996-06-22 1998-01-02 Volkswagen Ag Gewindespindel mit per Hydroformen eingebrachter Zusatzfunktion
DE10108898A1 (de) * 2001-02-23 2002-09-12 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Formung von Antriebskomponenten an elektrischen Antrieben
EP1369280A2 (de) * 1997-09-12 2003-12-10 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Antriebsvorrichtung für Hybridfahrzeug
US20040251769A1 (en) * 2001-10-02 2004-12-16 Ngoc-Thach Nguyen Electric machine, especially a starter device
JP2006311715A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Oriental Motor Co Ltd リニア・ロータリ複合型モータ

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4203044A (en) * 1978-01-16 1980-05-13 Sundstrand Corporation Double-walled rotor for an oil-cooled electrical machine
US5589720A (en) * 1992-09-10 1996-12-31 Elin Motoren Gmbh Electric motor with cooling device
GB0001121D0 (en) * 2000-01-19 2000-03-08 Rolls Royce Plc Rotor disc
DE10107760A1 (de) * 2000-02-16 2001-09-06 Kessler Franz Kg Elektrische Maschine
AT8876U3 (de) * 2006-08-24 2008-08-15 Avl List Gmbh Elektrische antriebs- und belastungsmaschine für hochleistungs-prüfstände
US7489057B2 (en) * 2007-05-01 2009-02-10 Tesla Motors, Inc. Liquid cooled rotor assembly

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5523635A (en) * 1994-04-20 1996-06-04 Sundstrand Corporation Switched reluctance starter/generator
DE19724623A1 (de) * 1996-06-22 1998-01-02 Volkswagen Ag Gewindespindel mit per Hydroformen eingebrachter Zusatzfunktion
EP1369280A2 (de) * 1997-09-12 2003-12-10 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Antriebsvorrichtung für Hybridfahrzeug
DE10108898A1 (de) * 2001-02-23 2002-09-12 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Formung von Antriebskomponenten an elektrischen Antrieben
US20040251769A1 (en) * 2001-10-02 2004-12-16 Ngoc-Thach Nguyen Electric machine, especially a starter device
JP2006311715A (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Oriental Motor Co Ltd リニア・ロータリ複合型モータ

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180175704A1 (en) * 2015-11-06 2018-06-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Rotary Machine and Motor Vehicle
US11038404B2 (en) * 2015-11-06 2021-06-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Rotary machine and motor vehicle
US20220166294A1 (en) * 2019-06-20 2022-05-26 Aisin Corporation Rotor manufacturing method and rotor manufacturing apparatus
US11962204B2 (en) * 2019-06-20 2024-04-16 Aisin Corporation Rotor manufacturing method and rotor manufacturing apparatus

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DE102008043661A1 (de) 2010-05-20

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