WO2018033415A1 - Vorrichtung für elektrische maschinen, elektrische maschine, fahrzeug mit elektrischer maschine und verfahren für eine elektrische maschine - Google Patents

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WO2018033415A1
WO2018033415A1 PCT/EP2017/069881 EP2017069881W WO2018033415A1 WO 2018033415 A1 WO2018033415 A1 WO 2018033415A1 EP 2017069881 W EP2017069881 W EP 2017069881W WO 2018033415 A1 WO2018033415 A1 WO 2018033415A1
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stationary
electrical machine
electric machine
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Gunter Freitag
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H02K7/086—Structural association with bearings radially supporting the rotor around a fixed spindle; radially supporting the rotor directly
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    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/06—Machines characterised by the presence of fail safe, back up, redundant or other similar emergency arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
  • the present invention be ⁇ meets further an electrical machine according to the preamble of claim 3.
  • the present invention further relates to a vehicle according to the preamble of claim 11.
  • the ahead ⁇ invention relates to Finally, a method according to the preamble of claim 12.
  • wheel hub ⁇ machines are usually stored on only one side. This arrangement can also be advantageous in aircraft drives. Thereby, the mechanical system of a wheel hub motor only slight tilt ⁇ stiffness. This results in higher relative movements of the rotating and stationary assemblies under load to each other. Under standing assembly is the stator or the housing or the housing with stator of the electric machine to understand.
  • Transversely accelerated rotor sections that occur, for example, when cornering. Transversely accelerated rotor sections are fluttering to a certain extent of the rotor.
  • Resonantly excited rotor sections in sequence, for example, of uneven road surfaces.
  • Resonantly excited Ro- Gate sections are fluttering to a certain extent of the rotor.
  • This object is achieved with respect to the device according to the invention by a device having the features specified in the characterizing part of claim 1.
  • This object is achieved with respect to the electrical machine according to the invention by an electric machine having the features specified in the characterizing part of claim 3.
  • This object is achieved with respect to the vehicle according to the invention by a vehicle having the feature specified in the characterizing part of claim 11.
  • This object is finally achieved with respect to the method according to the invention by a method having the method step indicated in the characterizing part of claim 12. All measures lead to electrical machines with smaller and / or less expensive bearings and / or overall designs while maintaining or even increasing the reliability of the electrical machines can be made ge ⁇ future.
  • the inventive device is designed for an electrical Ma ⁇ machine with a rotary and a stationary module.
  • the device is designed as a side dish-like construction part, which has lateral flange surfaces with predetermined inner and outer diameters and has a predetermined thickness. The dimensions are selected so that placement on side portions of the rotating and stationary assemblies between the rotating and the stationary assembly is possible.
  • the device can be attached via one of the flange surfaces either on the rotating or on the stationary assembly.
  • the extent of the device is such that it is at least partially within a maximum circumference of the device. range of the rotating assembly is extended. Between the other of the flange surfaces of the device and either the rotating or the stationary assembly there is a free space of predetermined extent.
  • the predetermined amount corresponds to a predetermined maximum transverse deflection of the lateral maximum circumference of the rotating assembly.
  • a material is used, the sliding or sliding and Stoßdämpfseigen ⁇ properties in a successive sliding abutting a side region of either the stationary or the rotating assembly at a Querauslenkung the lateral maximum extent of the rotating assembly over the predetermined maximum extent has.
  • the electric machine according to the invention with a stationary and a rotating assembly wherein between the rotating and the stationary assembly on the one hand between an end face arranged rotating surface of the rotating assembly and the stationary assembly an air gap vorgege ⁇ benen extent is formed and on the other hand between Be ⁇ ten vom the rotating and the stationary assembly free spaces of predetermined dimensions are formed, has a device, as described above.
  • this device is arranged between respective side regions of the rotating and the stationary assembly, each with correspondingly adapted dimensions and corresponding production material.
  • the vehicle according to the invention with an electric machine has an electric machine, as described above.
  • the method according to the invention for protecting an electrical machine with a rotating and a stationary assembly in the case of lateral transverse deflections of a maximum circumference of a side region of the rotating assembly has a method step in which lateral lateral deflections of the maximum circumference of one of the side parts surface of the rotating assembly beyond a predetermined extent by an inventive Vorrich ⁇ tion described above a symposiumg banksdes abutment of the device and the maximum circumference of the side portion of the turn ⁇ the assembly or the stationary assembly in front of a thrusting abutting one at the rotating Subassembly frontally arranged circumferential surface and the ste ⁇ rising assembly is brought about.
  • Core of the invention are not further stiffening measures to prevent transverse deflections of the rotating assembly, but to allow these Querauslenkungen and thereby prevent harmful contact.
  • the standing assembly for example, the housing is provided with support structures which have a runflat property when in contact with metals and thus do not damage a participating Bau ⁇ part.
  • the touch is usually only for a very short period of time. Statistically, the collisions rarely occur.
  • the measures according to the invention ensure that touches do not lead to damage.
  • the system of the electrical machine is geometrically designed so that the rotor as a moving component and the stator as ste ⁇ hendes component can not touch directly in the air gap between the rotor and stator.
  • Far as she is otherwise word ⁇ tig wanted to touch it is ensured that these contacts are not afflicted with emergency running properties and braking properties, ie with plain or sliding and shock-absorbing properties are affected.
  • the device according to the invention has very specifically brought about Gleit- or sliding and Stoßdämpfseigen ⁇ properties on, for example, the use of very deliberately selected materials. An optimized effect is achieved.
  • Another advantage is that in principle freedom of choice is whether the device according to the invention should be mounted within the electrical machine according to the invention to the rotating or stationary assembly.
  • the bearing of the rotating assembly of the electric machine according to the invention can be designed to be mounted on one side.
  • the rotating assembly smoothly as a rotor from ⁇ can be formed, while it is also easily possible to make the rising ste ⁇ assembly as a stator for the rotor.
  • Figure 1 is a schematic representation of an inventive
  • FIG. 2 shows a representation of geometric relationships in the rotor of an electrical machine according to FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a stop situation with a deflection of the
  • FIG. 1 shows, in a lateral section, a schematic diagram of an electric machine 1 in a housing 2, in which a rotor 4 is mounted on a bearing 3.
  • the rotor 4 is coupled to a shaft 5 which is drivable by the rotor 4.
  • the rotor 4 has a frontally arranged circumferential surface 6, on which a stator 7 is arranged opposite.
  • the stator 7 is mounted on the housing 2 in the present embodiment.
  • the rotor 4 provides a rotating
  • the bearing 3 is formed in such a way that it is a one-sided bearing 3 for the rotor 4.
  • the rotor 4 has side portions 8 and the housing 2 has Be ⁇ ten Harmone 9, which are each in pairs sustain- quietly with a predetermined distance therebetween disposed.
  • the rotor 4 is drawn several times in the figure 1, in addition to the already mentioned basic position in each case also in a left and right deflected position 10, 11, since the rotor 4 during rotation has the tendency to laterally deflect laterally by lateral acceleration forces.
  • the result is that there is a possibility that locations 12 of the front-side peripheral surface 6 ⁇ touch the stator 7 with possibly the result that there is a damage.
  • the electric machine 1 has a device 13, which is designed as a shim-disk-like construction part 14 which has lateral flange surfaces 15, 16 with predetermined inner and outer diameters 17, 18 and has a predetermined thickness 19.
  • the dimensions are chosen such that placement on the side portions 8, 9 of the rotating and stationary assemblies 4, 2 between the rotating and the stationary assembly 4, 2 is possible.
  • the device 13 can be attached via the one 15 of the flange 15,16 either on the rotating or on the stationary assembly 4, 2.
  • the extent of the device is such that it is at least partially expanded within a maximum circumference 20 of the side region 8 of the rotating assembly 4.
  • the predetermined degree corresponds to a pre- ⁇ given maximum transverse deflection of the lateral maximum environmental fangs 20 of the rotating assembly 4.
  • a material is ver ⁇ turns, the sliding or sliding and shock absorbing properties in a sliding on each other abutment of a side portion 8, 9 has either the standing or the rotating assembly 2, 4 at a transverse deflection of the lateral maximum circumference 20 of the rotating assembly 4 beyond the predetermined maximum extent addition.
  • FIG. 2 shows the air gap 22 of length 1 between the rotor 4 and the stator 7.
  • the toli ⁇ che maximum periphery 20 has a height h.
  • the space 21 has a distance s.
  • the rotor 4 has a width b.
  • the rotor 4 has a diagonal 23 in the figure 2 with the dimension d.
  • the diagonal 23 of the rotor 4 closes between it and be ⁇ ner width b an angle ß a. b
  • the ratio width b to height h of the rotor 4 is
  • the device 13 has the distance s to the rotor 4.
  • the support structure formed by the device 13 must stop the rotor 4 in transverse deflections in good time before the rotor 4 and the stator 7 move in the area of the air gap 23 at any point touch.
  • the maximum deflection arises when, as shown in Figure 3, the pivot point on ent ⁇ on the side of the rotor, that is, it must be: x ⁇ h + 1 where x is the resulting radial maximum deflection.
  • the air gap 1 is to be corrected in accordance with a dynamic Verfor ⁇ tion of the material.
  • FIG. 4 shows a graphical representation of s as function b l

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

Zur Vermeidung von großen und/oder teuren Lagern (3) und/oder Gesamtkonstruktionen bei elektrischen Maschinen (1) bei Beibehaltung oder sogar Steigerung der Funktionssicherheit der elektrischen Maschinen (1) wird eine Vorrichtung (13) für solche elektrischen Maschinen (1) vorgeschlagen, die entsprechende Abmessungen aufweist, mit einem besonderen Material gebildet und gezielt in der elektrischen Maschine (1) platziert ist. Mit der Vorrichtung (13) werden seitliche Querauslenkungen des Rotors (4) der elektrischen Maschine (1) unter Aufrechterhaltung von Notlaufeigenschaften begrenzt, bevor die stirnseitig angeordnete Umlauffläche (6) des Rotors (4) den Stator (7) der elektrischen Maschine (1) berührt und Zerstörungen hervorruft.

Description

Beschreibung
Vorrichtung für elektrische Maschinen, elektrische Maschine, Fahrzeug mit elektrischer Maschine und Verfahren für eine elektrische Maschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die vorliegende Erfindung be¬ trifft weiter eine elektrische Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11. Die vor¬ liegende Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12. Für bestimmte Anwendungen ist es günstig, den Rotor als eine sich drehende beziehungsweise rotierende Baugruppe in elekt¬ rischen Maschinen einseitig zu lagern. Zum Beispiel sind Rad¬ nabenmaschinen meist nur einseitig gelagert. Auch in Flugantrieben kann diese Anordnung vorteilhaft sein. Dadurch weist das mechanische System eines Radnabenmotors nur geringe Kipp¬ steifigkeit auf. Hieraus folgen höhere Relativbewegungen der rotierenden und stehenden Baugruppen unter Belastung zueinander. Unter stehender Baugruppe ist dabei der Stator beziehungsweise das Gehäuse beziehungsweise das Gehäuse mit Stator der elektrischen Maschine zu verstehen.
Die Relativbewegungen führen zu Berührungen der rotierenden und stehenden Baugruppen und haben Bauteilschäden zur Folge. Die Belastungen für eine elektrische Maschine mit einseitig gelagertem Rotor sind hier:
- Querbeschleunigte Rotorabschnitte, die zum Beispiel bei Kurvenfahrten auftreten. Querbeschleunigte Rotorabschnitte zeigen sich in einem Flattern gewissen Ausmaßes des Rotors.
- Resonant angeregte Rotorabschnitte in Folge zum Beispiel von unebenen Fahrbahnoberflächen. Auch resonant angeregte Ro- torabschnitte zeigen sich in einem Flattern gewissen Ausmaßes des Rotors.
Bei Fahrzeugen mit Elektromotor und mit einer filigranen Fahrwerksgeometrie werden diese Effekte beim Elektromotor nochmals verstärkt.
Analog treten in Flugantrieben auf: - Resonant angeregte Rotorabschnitte in Folge zum Beispiel von Luftströmungs- und Wettereinflüssen.
Bei Flugzeugen kommt es besonders auf den Leichtbau an. Hier sollen massive Strukturen vermieden werden. Das verstärkt die genannten Effekte zusätzlich.
Große axiale Luftspalte zwischen Rotor und Stator einer elektrischen Maschine mit einseitig gelagertem Rotor sind zur Vermeidung von Berührungen wegen der geforderten geringen Leistungsdichten nicht realisierbar.
Um das Problem der Relativbewegungen der rotierenden und stehenden Baugruppen unter Belastung zueinander zu überwinden ist allgemein bekannt, Konstruktionen zu verwenden bezie- hungsweise Konstruktionsänderungen vorzunehmen, durch die die Steifigkeit bei den Baugruppen erhöht ist, oder es werden neue Materialien wie zum Beispiel Keramik verwendet. Für Flugantriebe wird zudem versucht, Lösungen in Kombination mit Leichtbautechnologien zu finden zur Steigerung der Steifig- keiten, so dass keine Berührungen im Motor auftreten.
Nachteilig dabei ist, dass die Lager und/oder die Gesamtkon¬ struktion dabei entweder groß, teuer oder groß und teuer werden .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ausgehend von einer Vorrichtung, einer elektrischen Maschine, einem Fahrzeug oder einem Verfahren jeweils der eingangs genannten Art jeweils eine Verbesserung in einfacher Art und Weise dahingehend an¬ zugeben, dass große und/oder teure Lager und/oder Gesamtkonstruktionen bei elektrischen Maschinen bei Beibehaltung oder sogar Steigerung der Funktionssicherheit der elektrischen Ma- schinen vermieden sind.
Diese Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, die die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist. Diese Aufgabe wird bezüglich der elektrischen Maschine erfindungsgemäß durch eine elektrische Maschine gelöst, die die im Kennzeichen des Anspruchs 3 angegebenen Merkmale aufweist. Diese Aufgabe wird bezüglich des Fahrzeugs erfindungsgemäß durch ein Fahrzeug gelöst, das das im Kennzeichen des Anspruchs 11 angegebene Merkmal aufweist. Diese Aufgabe wird schließlich bezüglich des Verfahrens erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, das den im Kennzeichen des Anspruchs 12 angegebenen Verfahrensschritt aufweist. Sämtliche Maßnahme führen dazu, dass elektrische Maschinen mit kleineren und/oder preisgünstigeren Lagern und/oder Gesamtkonstruktionen bei Beibehaltung oder sogar Steigerung der Funktionssicherheit der elektrischen Maschinen zukünftig ge¬ fertigt werden können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist für eine elektrische Ma¬ schine mit einer sich drehenden und einer stehenden Baugruppe ausgelegt. Die Vorrichtung ist ausgebildet als ein beilagen- scheibenartiges Konstruktionsteil, das seitliche Flanschflä- chen mit vorgegebenen Innen- und Außendurchmessern aufweist und eine vorgegebene Stärke hat. Die Abmessungen sind derart gewählt, dass eine Platzierung an Seitenbereichen der sich drehenden und der stehenden Baugruppen zwischen der sich drehenden und der stehenden Baugruppe möglich ist. Dabei kann die Vorrichtung über die eine der Flanschflächen entweder an der sich drehenden oder an der stehenden Baugruppe befestigt sein. Die Ausdehnung der Vorrichtung ist so, dass sie wenigstens noch zum Teil innerhalb eines maximalen Umfangs des Sei- tenbereiches der sich drehenden Baugruppe ausgedehnt ist. Zwischen der anderen der Flanschflächen der Vorrichtung und entweder der sich drehenden oder der stehenden Baugruppe ist ein Freiraum vorgegebenen Ausmaßes vorhanden. Das vorgegebene Ausmaß entspricht einer vorgegebenen maximalen Querauslenkung des seitlichen maximalen Umfangs der sich drehenden Baugruppe. Für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ein Material verwendet, das Gleit- oder Gleit- und Stoßdämpfungseigen¬ schaften bei einem aneinander vorbeigleitenden Anstoßen eines Seitenbereiches entweder der stehenden oder der sich drehenden Baugruppe bei einer Querauslenkung des seitlichen maximalen Umfangs der sich drehenden Baugruppe über das vorgegebene maximale Ausmaß hinaus hat.
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit einer stehenden und einer sich drehenden Baugruppe, wobei zwischen der sich drehenden und der stehenden Baugruppe einerseits zwischen einer stirnseitig angeordneten Umlauffläche der sich drehenden Baugruppe und der stehenden Baugruppe ein Luftspalt vorgege¬ benen Ausmaßes ausgebildet ist und andererseits zwischen Sei¬ tenflächen der sich drehenden und der stehenden Baugruppe Freiräume vorgegebener Ausmaße ausgebildet sind, weist eine Vorrichtung auf, wie so oben beschrieben ist. Dabei ist diese Vorrichtung zwischen jeweiligen Seitenbereichen der sich drehenden und der stehenden Baugruppe mit jeweils entsprechend angepassten Ausmaßen und entsprechendem Fertigungsmaterial angeordnet .
Das erfindungsgemäße Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine weist eine elektrische Maschine auf, wie sie oben beschrieben ist .
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schützen einer elektrischen Maschine mit einer sich drehenden und einer stehenden Baugruppe bei seitlichen Querauslenkungen eines maximalen Umfangs eines Seitenbereiches der sich drehenden Baugruppe weist einen Verfahrensschritt auf, bei dem bei seitlichen Querauslenkungen des maximalen Umfangs eines der Seitenberei- che der sich drehenden Baugruppe über ein vorgegebenes Ausmaß hinaus durch eine oben beschriebene erfindungsgemäße Vorrich¬ tung ein aneinander vorbeigleitendes Anstoßen der Vorrichtung und des maximalen Umfangs des Seitenbereichs der sich drehen¬ den Baugruppe oder der stehenden Baugruppe vor einem aneinander vorbeigleitenden Anstoßen einer an der sich drehenden Baugruppe stirnseitig angeordneten Umlauffläche und der ste¬ henden Baugruppe herbeigeführt wird.
Kern der Erfindung sind nicht weitere Versteifungsmaßnahmen, um Querauslenkungen der rotierenden Baugruppe zu verhindern, sondern diese Querauslenkungen zuzulassen und dabei aber schädliche Berührungen zu verhindern.
Die stehende Baugruppe, zum Beispiel das Gehäuse, wird mit Stützstrukturen versehen, die bei Berührung mit Metallen eine Notlaufeigenschaft aufweisen und somit kein beteiligtes Bau¬ teil schädigen. Die Berührung ist meist nur von sehr kurzer Zeitdauer. Statistisch treten die Kollisionen selten auf.
Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen wird dafür gesorgt, dass Berührungen nicht zum Schaden führen. Insbesondere wird das System der elektrischen Maschine geometrisch so ausgelegt, dass der Rotor als bewegtes Bauteil und der Stator als ste¬ hendes Bauteil sich im Bereich des Luftspalts zwischen Rotor und Stator nicht direkt berühren können. Soweit es anderwei¬ tig gewollt zu Berührungen kommt, ist dafür gesorgt, dass diese Berührungen mit Notlaufeigenschaften und nicht mit Bremseigenschaften behaftet sind, das heißt mit Gleit- oder Gleit- und Stoßdämpfungseigenschaften behaftet sind.
Es ist bei elektrischen Maschinen nicht notwendig, einseitige Lagerungen komplett schwingsteif auszuführen. Der so genannte „worst-case" einer resonanten Anregung ist entschärft. Die mechanische Struktur von Gehäuse und Lagerung einer betref¬ fenden elektrischen Maschine kann in einem vernünftigen Massen- und Volumenverhältnis bezogen auf die Leistung ausgelegt werden. Es können kleinere Lager ausgewählt werden. Der Bauraum solcher hochintegrierten Maschinen ist sehr knapp und kleinere Lager sind von Vorteil. Auch das Gewicht solcher Ma¬ schinen reduziert sich in vorteilhafter Weise. Es können Standard-Lager mit üblichen Materialen genutzt werden, wodurch ein Kostenvorteil entsteht, weil keine Sonder¬ bauteile nötig sind. Damit verringert sich auch der Aufwand der Qualifizierung. Im Überlastungsfall, auch für speziell entwickelte Lager, bleiben die kritischen Komponenten der elektrischen Maschine geschützt. Es wird keine Bandage am Ro¬ tor benötigt und es kommt zu keinen Absplitterungen oder Schrammen am Rotor.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Danach weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ganz gezielt herbeigeführte Gleit- oder Gleit- und Stoßdämpfungseigen¬ schaften auf durch zum Beispiel die Verwendung von ganz ge- zielt ausgewählten Materialien. Ein optimierter Effekt wird dadurch erzielt.
Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ist durch Einstellung betreffender Stärken der erfindungsgemäßen Vor- richtung sichergestellt, dass stets ein Luftspalt zwischen der stirnseitig angeordneten Umlauffläche der sich drehenden Baugruppe und der stehenden Baugruppe gegeben ist.
Weiter vorteilhaft ist, dass grundsätzlich Wahlfreiheit darin besteht, ob die erfindungsgemäße Vorrichtung innerhalb der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine an der sich drehenden oder stehenden Baugruppe anmontiert sein soll.
Vorteilhaft ist auch, dass die Lagerung der sich drehenden Baugruppe der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine einseitig gelagert ausgeführt sein kann. Die sich drehende Baugruppe ist problemlos als ein Rotor aus¬ bildbar, während es ebenso problemlos möglich ist, die ste¬ hende Baugruppe als einen Stator für den Rotor auszubilden. Dabei ist es gleichzeitig weiter problemlos möglich, die Statorausbildung mit einer Gehäuseausbildung für die erfindungsgemäße Maschine zu verknüpfen.
Insgesamt können die erfindungsgemäßen Maßnahmen besonders vorteilhaft bei einem Radnabenmotor eingesetzt werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Figur 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen
elektrischen Maschine mit einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung in seitlicher Schnittdarstellung,
Figur 2 eine Darstellung geometrischer Verhältnisse im Rotor einer elektrischen Maschine nach Figur 1,
Figur 3 eine Anschlagssituation bei einer Auslenkung des
Rotors nach der Figur 2, und b
Figur 4 eine grafische Darstellung von s als Funktion von —
h l
in Abhängigkeit von — bei geometrischen Verhältnis- h
sen im Rotor nach der Figur 2.
Figur 1 zeigt im seitlichen Schnitt eine Prinzipdarstellung eine elektrische Maschine 1 in einem Gehäuse 2, in dem auf einem Lager 3 ein Rotor 4 gelagert ist. Der Rotor 4 ist mit einer Welle 5 gekoppelt, die durch den Rotor 4 antreibbar ist. Der Rotor 4 weist eine stirnseitig angeordnete Umlauf- fläche 6 auf, der gegenüberliegend ein Stator 7 angeordnet ist. Der Stator 7 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel am Gehäuse 2 anmontiert. Der Rotor 4 stellt eine sich drehende
Baugruppe dar. Der Stator 7 und daneben das Gehäuse 2 stellen jeweils und im vorliegenden Ausführungsbeispiel insgesamt ei¬ ne stehende Baugruppe dar.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Lager 3 in der Weise ausgebildet, dass es für den Rotor 4 ein einseitiges Lager 3 ist.
Der Rotor 4 hat Seitenbereiche 8 und das Gehäuse 2 hat Sei¬ tenbereiche 9, die jeweils paarweise einander gegenüberlie- gend mit einem vorgegebenen Abstand zwischen sich angeordnet sind .
Der Rotor 4 ist in der Figur 1 mehrfach gezeichnet, und zwar neben der bereits erwähnten Grundstellung jeweils auch noch in einer linken und rechten ausgelenkten Stellung 10, 11, da der Rotor 4 beim Drehen die Tendenz hat, seitlich durch Quer- beschleunigungskräfte seitlich auszulenken. Die Folge davon ist, dass die Möglichkeit besteht, dass Stellen 12 der stirn¬ seitigen Umlauffläche 6 den Stator 7 berühren mit möglicher- weise der Folge, dass es einen Schaden gibt.
Wie die Figur 1 weiter zeigt, weist die elektrische Maschine 1 eine Vorrichtung 13 auf, die ausgebildet ist als ein beilagenscheibenartiges Konstruktionsteil 14, das seitliche Flanschflächen 15, 16 mit vorgegebenen Innen- und Außendurchmessern 17, 18 aufweist und eine vorgegebene Stärke 19 hat. Die Abmessungen sind derart gewählt, dass eine Platzierung an den Seitenbereichen 8, 9 der sich drehenden und der stehenden Baugruppen 4, 2 zwischen der sich drehenden und der stehenden Baugruppe 4, 2 möglich ist. Dabei kann die Vorrichtung 13 über die eine 15 der Flanschflächen 15,16 entweder an der sich drehenden oder an der stehenden Baugruppe 4, 2 befestigt sein. Die Ausdehnung der Vorrichtung ist so, dass sie wenigstens noch zum Teil innerhalb eines maximalen Umfangs 20 des Seitenbereiches 8 der sich drehenden Baugruppe 4 ausgedehnt ist. Zwischen der anderen 16 der Flanschflächen 15, 16 der Vorrichtung 13 und entweder der sich drehenden oder der stehenden Baugruppe 4, 2 ist ein Freiraum 21 vorgegebenen Ausma- ßes vorhanden. Das vorgegebene Ausmaß entspricht einer vorge¬ gebenen maximalen Querauslenkung des seitlichen maximalen Um- fangs 20 der sich drehenden Baugruppe 4. Für die erfindungsgemäße Vorrichtung 13 ist ein Material ver¬ wendet, das Gleit- oder Gleit- und Stoßdämpfungseigenschaften bei einem aneinander vorbeigleitenden Anstoßen eines Seitenbereiches 8, 9 entweder der stehenden oder der sich drehenden Baugruppe 2, 4 bei einer Querauslenkung des seitlichen maxi- malen Umfangs 20 der sich drehenden Baugruppe 4 über das vorgegebene maximale Ausmaß hinaus hat.
Zwischen der stirnseitig angeordneten Umlauffläche 6 des Ro¬ tors 4 und dem dieser Umlauffläche 6 gegenüberliegenden
Stator 7 ist ein Luftspalt 22 ausgebildet.
Figur 2 zeigt den Luftspalt 22 mit der Länge 1 zwischen Rotor 4 und Stator 7. Wie die Figur 2 weiter zeigt hat der seitli¬ che maximale Umfang 20 eine Höhe h. Außerdem hat der Freiraum 21 eine Strecke s. Weiter hat der Rotor 4 eine Breite b. Der Rotor 4 hat in der Figur 2 eine Diagonale 23 mit dem Maß d. Die Diagonale 23 des Rotors 4 schließt zwischen sich und sei¬ ner Breite b einen Winkel ß ein. b
Das Verhältnis Breite b zu Höhe h des Rotors 4 ist
h
Für den Winkel ß , den die Strecke d der Diagonale 23 und die Breite b des Rotors 4 einschließen, gilt: b
cot ß
h
Die Diagonale 23 mit der Länge d ergibt sich zu: h
d =
sin ß Die Vorrichtung 13 hat den Abstand s zum Rotor 4.
Damit die rotierenden Teile nicht im Bereich des Luftspaltes 22 zu Schaden kommen, muss die mit der Vorrichtung 13 gebil- dete Stützstruktur den Rotor 4 in Querauslenkungen rechtzeitig stoppen, bevor sich der Rotor 4 und der Stator 7 im Bereich des Luftspalts 23 an irgend einer Stelle berühren.
Mit Hilfe der Figur 3 kann ermittelt werden, wie die Maße zu sein haben, damit diese Bedingung erfüllt ist.
Die maximale Auslenkung entsteht, wenn, wie in der Figur 3 dargestellt, der Pivot-Punkt an auf der Seite des Rotors ent¬ steht, das heißt, es muss gelten: x < h + 1 wobei x die resultierende radiale maximale Auslenkung ist. Der Luftspalt 1 ist entsprechend um eine dynamische Verfor¬ mung des Materials zu korrigieren.
Wie man leicht sieht, lässt sich daraus die zu beachtende Be¬ dingung mit den messbaren Größen und ß und den Designgrößen 1, h und b des Motors unter Beachtung der Beziehungen:
X
sin ( +β) = — und:
a
(h+l)
sin ( +ß) <
Figure imgf000011_0001
Figure imgf000012_0001
h * sin .
Figur 4 zeigt eine grafische Darstellung von s als Funktion b l
von — in Abhängigkeit von — = {0,001, 0,005, 0,01, 0,02} be h h
geometrischen Verhältnissen im Rotor nach den Figuren 2 beziehungsweise 3.

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung (13) für eine elektrische Maschine (1) mit ei¬ ner sich drehenden und einer stehenden Baugruppe (4; 2, 7), gekennzeichnet durch
eine Ausbildung als ein beilagenscheibenartiges
Konstruktionsteil (14), das aufweist:
seitliche Flanschflächen (15, 16),
einen vorgegebenen Innen- und Außendurchmesser (17, 18) ,
eine vorgegebene Stärke (19), und
Abmessungen
für eine Platzierung an Seitenbereichen (8, 9) der sich drehenden und der stehenden Baugruppen (4; 2, 7) zwischen der sich drehenden und der stehenden Baugruppe (4; 2, 7) über die eine (15) der Flanschflächen (15, 16) entweder an der sich drehenden oder an der stehenden Baugruppe (4; 2, 7) mit Ausdehnung wenigstens noch zum Teil innerhalb eines maximalen Umfangs (20) des Seitenbe¬ reiches (8) der sich drehenden Baugruppe (4) derart, dass
ein Freiraum (21) vorgegebenen Ausmaßes zwischen der anderen (16) der Flanschflächen (15, 16) und entweder der sich drehenden oder der stehenden Baugruppe (4; 2, 7) gegeben ist derart, dass
dieses Ausmaß einer vorgegebenen maximalen Querauslenkung des seitlichen maximalen Umfangs (20) der sich drehenden Baugruppe (4) entspricht, und
eine Materialverwendung mit Gleit- oder Gleit- und Sto߬ dämpfungseigenschaften bei einem aneinander vorbeigleitenden Anstoßen eines Seitenbereiches (8; 9) entweder der stehenden oder der sich drehenden Baugruppe (2, 7; 4) bei einer Querauslenkung des seitlichen maximalen Umfangs (20) der sich drehenden Baugruppe (4) über das vorgegebene ma¬ ximale Ausmaß hinaus .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
ein bezüglich Gleit- oder Gleit- und Stoßdämpfungseigenschaften verwendetes optimiertes Material.
3. Elektrische Maschine (1) mit einer stehenden und einer sich drehenden Baugruppe (2, 7; 4), wobei zwischen der sich drehenden und der stehenden Baugruppe (4; 2, 7) einerseits zwischen einer stirnseitig angeordneten Umlauffläche (6) der sich drehenden Baugruppe (4) und der stehenden Baugruppe (2, 7) ein Luftspalt (22) vorgegebenen Ausmaßes ausgebildet ist und andererseits zwischen Seitenflächen (8, 9) der sich drehenden und der stehenden Baugruppe (4; 2, 7) Freiräume (21) vorgegebener Ausmaße ausgebildet sind, gekennzeichnet durch - Vorrichtungen (13) nach Anspruch 1 oder 2, angeordnet zwischen jeweiligen Seitenbereichen (8, 9) der sich drehenden und der stehenden Baugruppe (4; 2, 7) mit jeweils entspre¬ chend angepassten Ausmaßen und entsprechendem Fertigungsmaterial .
4. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch
Stärken (19) der Vorrichtungen (13) derart, dass stets ein Luftspalt (22) zwischen der stirnseitig angeordneten Umlauf- fläche (6) der sich drehenden Baugruppe (4) und der stehenden Baugruppe (2, 7) gegeben ist.
5. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung (13) an der stehenden Baugruppe (2, 7) anmontiert ist.
6. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
dass die Vorrichtung (13) an der sich drehenden Baugruppe (4) anmontiert ist.
7. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die sich drehende Baugruppe (4) zum Drehen in einem einseitig gelagerten Lager (3) gelagert ist.
8. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass die sich drehende Baugruppe (4) als ein Rotor (4) ausge¬ bildet ist.
9. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 3 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet,
dass die stehende Baugruppe (2, 7) als ein Gehäuse (2) ausge¬ bildet ist, das die sich drehende Baugruppe (4) umschließt mit gegenüberliegend und zugewandt der stirnseitigen Umlauf- fläche (6) der sich drehenden Baugruppe (4) einer Ausbildung als ein Stator (7) .
10. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, gekennzeichnet durch
eine Ausbildung als ein Radnabenmotor.
11. Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine (1), dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrische Maschine (1) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 10 ausgebildet ist.
12. Verfahren zum Schützen einer elektrischen Maschine (1) mit einer sich drehenden und einer stehenden Baugruppe (4; 2, 7) bei seitlichen Querauslenkungen eines maximalen Umfangs (20) eines Seitenbereiches (8) der sich drehenden Baugruppe (4), dadurch gekennzeichnet,
dass bei seitlichen Querauslenkungen des maximalen Umfangs (20) eines der Seitenbereiche (8) der sich drehenden Baugrup- pe (4) über ein vorgegebenes Ausmaß hinaus durch eine Vor¬ richtung (13) nach Anspruch 1 oder 2 ein aneinander vorbeigleitendes Anstoßen der Vorrichtung (13) und des maximalen Umfangs (20) des Seitenbereichs (8) der sich drehenden Bau- gruppe (4) oder der stehenden Baugruppe (2, 7) vor einem aneinander vorbeigleitenden Anstoßen einer an der sich drehenden Baugruppe (4) stirnseitig angeordneten Umlauffläche (6) und der stehenden Baugruppe (2, 7) herbeigeführt wird.
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