WO2018036842A1 - Rotor für eine elektromaschine eines fahrzeugs, elektromaschine sowie fahrzeug - Google Patents

Rotor für eine elektromaschine eines fahrzeugs, elektromaschine sowie fahrzeug Download PDF

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WO2018036842A1
WO2018036842A1 PCT/EP2017/070433 EP2017070433W WO2018036842A1 WO 2018036842 A1 WO2018036842 A1 WO 2018036842A1 EP 2017070433 W EP2017070433 W EP 2017070433W WO 2018036842 A1 WO2018036842 A1 WO 2018036842A1
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WO
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rotor
retaining
laminated core
shaft
central shaft
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PCT/EP2017/070433
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English (en)
French (fr)
Inventor
Malte Estorf
Fritz Weikard
Original Assignee
Volkswagen Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • 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
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • H02K1/30—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures using intermediate parts, e.g. spiders
    • H—ELECTRICITY
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a rotor for an electric machine of a vehicle, comprising at least a central shaft, a first retaining disk and a second retaining disk, wherein the first retaining disk and the second retaining disk are arranged coaxially to the central shaft and axially spaced from each other on the central shaft, further comprising a laminated core which is arranged between the retaining washers. Furthermore, the invention relates to an electric machine for a vehicle with a rotor, the rotor at least comprising a central shaft, a first retaining disk and a second retaining disk, wherein the first
  • Retaining disc and the second retaining disc coaxial with the central shaft and axially spaced from each other are arranged on the central shaft, further comprising a laminated core which is arranged between the retaining discs.
  • the invention relates to a vehicle with an electric machine.
  • Electric machines used as electric motors and / or generators often have rotors with a laminated core, which is for example lamellar, on.
  • a torque acting on this laminated core is generated by electric and / or magnetic fields, which then has to be transmitted to a shaft or hub of the electric machine.
  • the holding disks can be braced against one another via the connecting elements in order to clamp the laminated core between the holding disks.
  • the disadvantage here is that due to the additional connecting elements of the resulting rotor for a mechanically complex design and thus a mounting of such a rotor is time-consuming and thus costly.
  • the connecting elements increase an inertial moment of the rotor without contributing to an improved performance of the rotor.
  • the centrifugal forces caused by the connecting elements must be additionally compensated by mechanical stresses.
  • the connecting elements are arranged in the interior of the laminated core, so that this can not be optimally designed for generating a torque and thus for one of the actual main purposes of an electric machine.
  • the object of the present invention is therefore to remedy the above-described disadvantages of a rotor for an electric machine of a vehicle at least partially.
  • Claim 9 and a vehicle according to claim 10. In this case, features that apply in
  • a rotor for an electric machine of a vehicle comprising at least one central shaft, a first retaining disk and a second retaining disk, wherein the first retaining disk and the second retaining disk coaxial with the central shaft and axially spaced from each other Central shaft are arranged, further comprising a laminated core, which is arranged between the retaining disks.
  • a rotor according to the invention is characterized in that the first retaining disk and the second retaining disk each comprise a spring element, wherein the Laminated core is frictionally secured by a force acting on the laminated core clamping force of the spring elements between the retaining disks.
  • a rotor according to the invention is intended for use in an electric machine of a vehicle.
  • the vehicle may preferably be designed as a motor vehicle, in particular a trackless agricultural vehicle.
  • a rotor according to the invention can also be arranged in other, in particular stationary,
  • a rotor according to the invention has a
  • Central shaft which runs through the entire rotor.
  • This central shaft can be formed in one piece or alternatively consist of several elements.
  • the central shaft in addition to two shaft ends, the
  • Output side of the electric machine also have a central element.
  • This central element can be designed, for example, as a central hollow tube or as decentralized clamping elements.
  • Holding disc arranged, which are preferably at least substantially rotationally symmetrical.
  • the retaining disks are coaxial with the central shaft and thus, in the preferred embodiment, arranged coaxially with the axis of the rotor.
  • the retaining disks are also preferably arranged such that their disk surfaces, which face one another, are oriented parallel or at least substantially parallel to one another. An imbalance of the rotor can thereby be at least significantly reduced or preferably avoided.
  • the holding discs are spaced from each other at the central shaft. In other words, an arrangement region is thus formed between the holding disks. In this arrangement region, a laminated core is now arranged in a rotor according to the invention. The laminated core contacts both retaining washers and is held by them in position. Any further direct contact or contact with the laminated core and the central shaft is not absolutely necessary.
  • first retaining disk and the second retaining disk each comprise a spring element, wherein the laminated core by a force acting on the laminated core clamping force of the spring elements
  • a spring element in the sense of the invention can be designed as far as desired, as the spring element is designed to exert a clamping force on the laminated core.
  • the respective spring element may, for example, constitute an additional element to the rest of the retaining disk, for example formed as a leaf spring.
  • an embodiment of the retaining disks, completely or at least partially, as a spring element is possible.
  • the clamping forces are in particular so large that during operation of the electric machine, a transmission of torque from the laminated core on the retaining disks on the central shaft or vice versa takes place and is ensured. Additional fastening devices can thus be avoided. Also, devices for clamping the two retaining disks against each other are not absolutely necessary in a rotor according to the invention. Furthermore, by the clamping forces of the spring elements a setting behavior of the laminated core, for example, caused by
  • an inventive rotor is mechanically simple and compact. Also a montage of a
  • the rotor according to the invention is simplified since the laminated core only has to be arranged between the retaining washers and the actual fastening of the laminated core is automatically provided by the spring elements. Furthermore, no fasteners are needed on which the laminated core arranged, in particular must be threaded. In the planning and construction of the laminated core this can thus optimally to the expected
  • Boundary conditions that would be generated by such fasteners must be taken into account.
  • An improved operation of an electric machine with such a rotor according to the invention can thus be provided.
  • the holding disks are designed as disk springs.
  • the retaining disks themselves are designed as spring elements.
  • a further increased simplicity and compactness of a rotor according to the invention can be achieved thereby.
  • the clamping force can be exerted radially circumferentially on the laminated core by a diaphragm spring particularly simple. The laminated core is thus applied over the entire circumference of the plate spring and thus the retaining disc with the clamping force, creating a particularly good and secure attachment of the laminated core between the
  • Holding discs can be provided.
  • a rotor according to the invention may be designed such that an axial thickness of the holding disks decreases at least in sections radially outwardly.
  • an axial extension of the retaining disks so an extension parallel to the central shaft, at least partially near the central shaft larger than farther away from the
  • Holding discs are designed as disc springs. In an arrangement of the laminated core between the retaining disks may lead to deformation of the retaining disks. By a, in particular appropriately trained, decrease in an axial thickness of the
  • Retaining washers can be achieved in that the resulting by the deformation stresses in the retaining disks over a radial extent of the retaining disks are constant or at least substantially constant. Optimum utilization or distribution of a stress of the material of the retaining disks by uniformly high stresses in the interior of the retaining disks can thereby be provided.
  • the retaining disks each have a balancing region, wherein the balancing region is arranged in particular on a radial edge of the respective retaining disk.
  • a rotor according to the invention is provided in particular for an electric machine which is to be operated at high speeds. For this it is necessary or at least advantageous to design the rotor without imbalance or at least substantially without imbalance. To reduce an unbalance, which can often not be completely avoided during assembly of a rotor, or in particular even to remove it completely, a rotor according to the invention can be balanced.
  • a rotor according to the invention has a balancing area.
  • the balancing area can be locally changed by adding or removing material to make a balancing of the rotor. Due to the arrangement of the balancing region, preferably circumferentially on a radial edge of the respective retaining disk, a particularly large radial distance of the balancing region from the axis of rotation of the rotor can be provided, whereby the balancing can be carried out particularly effectively and simply.
  • a rotor according to the invention may be further developed in that the
  • Balancing the respective holding disc is formed by a, in particular radially encircling, thickening of the retaining disc. Such a thickening can thereby
  • the thickening is rotationally symmetrical.
  • thickening can be a subtractive
  • Balancing that is a balancing by a removal of material, are made particularly easy. By thickening can be ensured in particular that despite such a removal of material no reduction in the stability of the
  • Balancing area and thus the entire holding disk occurs.
  • the material such as a balance weight
  • Balancing range is not an additional subtractive balancing Space required for the balance weight.
  • Even complex connections of a balance weight at the balancing area for example, by fasteners such as grub screws or by a cohesive connection such as by a welding point, can by a balancing area for a subtractive
  • Balancing be avoided.
  • the balancing process of a rotor according to the invention can thus be significantly simplified by an inventive design of a rotor.
  • the balancing areas each have an arrangement section for arranging the laminated core, the arrangement sections each having in particular an insulation element.
  • the balancing areas represent particularly stable sections of the retaining disks, in particular if they are designed as thickenings of the retaining disks. An arrangement of the laminated core at these sections is thus particularly safe and stable.
  • the balancing areas can furthermore preferably be located radially on the outside of the holding disks and, moreover, can preferably be designed as thickenings.
  • Balancing areas for arranging the laminated core further increased.
  • the arrangement sections may have a correspondingly formed surface in order to increase friction with the laminated core. Slippage and / or displacement of the laminated core relative to the retaining discs can be prevented or at least significantly more difficult. Due to the presence of an insulation element, it is furthermore possible to provide an electrically and / or magnetically insulating embodiment of the arrangement sections. An electrical and / or magnetic insulation of the laminated core of the retaining disks can be achieved in this way particularly easy. An introduction of electrical and / or
  • a rotor according to the invention may be designed so that the central shaft is formed in at least three parts and has a first shaft end, a second shaft end and a central element, wherein the first retaining disk with the first shaft end and the second retaining disk with the second shaft end in one piece, in particular monolithic, are formed, and wherein the central element between the first and the second shaft end and is arranged coaxially thereto, and wherein in particular the central element is formed as a hollow tube.
  • the central shaft is formed in at least three parts and has a first shaft end, a second shaft end and a central element, wherein the first retaining disk with the first shaft end and the second retaining disk with the second shaft end in one piece, in particular monolithic, are formed, and wherein the central element between the first and the second shaft end and is arranged coaxially thereto, and wherein in particular the central element is formed as a hollow tube.
  • the rotor according to the invention are in particular the holding disks and the shaft ends in each case formed as a one-piece component.
  • the respective retaining disk and the respective shaft end are preferably made monolithic, that is, manufactured in a single, common manufacturing process.
  • transmission of torque from the retaining disks to the shaft ends, and thus to the central shaft can be provided in a particularly easy lossless manner.
  • the central element which is arranged between the shaft ends, a stability of the entire rotor can be achieved or at least improved.
  • the central element is preferably attached to both shaft ends and thus fixes their axial distance. Particularly preferred may be caused by the central element, a tensile stress between the two shaft ends and thus between the two retaining disks, which clamps the laminated core between the retaining disks.
  • the clamping force of the spring elements can also be caused and / or reinforced by this tension.
  • the central element may preferably be arranged without torque between the retaining disks.
  • the central element can be freed in this way from the function of the torque transmission between the laminated core and the shaft ends of the central shaft.
  • a particularly thin-walled embodiment of the central element can thereby be made possible, whereby a part of the spring action between the two holding disks can be provided or generated by the central element itself.
  • the central element is designed as a hollow shaft, whereby a weight of a rotor according to the invention can be reduced. This is particularly advantageous for achieving particularly high speeds.
  • a rotor according to the invention can be further developed such that the
  • Central element riveted to the shaft ends and / or screwed and / or welded provision can be made, in particular, for the central element to be connected in a rotationally fixed manner to the two shaft ends or to be fastened thereto. A rotation of the two shaft ends and thus the two holding discs against each other can be particularly easily avoided in this way. A torque that occurs during operation of the
  • Electric machine acts on the laminated core, can thus be derived directly through the central shaft, without losses due to an internal rotation of the central shaft or their components occur. It is according to the invention under the aforementioned
  • Central screw is formed, particularly preferred. This is due to the fact that by such a screw connection, an axial distance of the shaft ends and thus the retaining disks in a mounting of a rotor according to the invention particularly simple and in particular can be set at least partially variable. In particular, the above-mentioned additional tension between the holding disks can be provided by such a screwing of the central element with the shaft ends particularly simple.
  • the object is achieved by a
  • Electric machine for a vehicle with a rotor at least comprising a central shaft, a first retaining disk and a second retaining disk, wherein the first
  • Retaining disc and the second retaining disc coaxial with the central shaft and axially spaced from each other are arranged on the central shaft, further comprising a laminated core which is arranged between the retaining discs.
  • An electric machine according to the invention is characterized in that the rotor is designed according to the first aspect of the invention.
  • an electric machine according to the invention according to the second aspect of the invention brings the same advantages as described in detail with reference to a
  • the object is achieved by a vehicle having an electric machine.
  • An inventive vehicle is characterized in that the electric machine is designed according to the second aspect of the invention.
  • the electric machine according to the invention is formed according to the second aspect of the invention with a rotor according to the first aspect of the invention.
  • a vehicle according to the invention may preferably be designed as a motor vehicle, in particular as a trackless land vehicle.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a rotor according to the invention
  • FIG. 2 shows a partial view of a second embodiment of a rotor according to the invention
  • FIG. 3 shows a partial view of a third embodiment of a rotor according to the invention
  • FIG. 4 shows a vehicle according to the invention.
  • Fig. 1 shows a rotor 1 according to the invention, in an inventive
  • Electric machine 20 (not shown) can be used. It has the
  • Rotor 1 a central shaft 2, which is formed in three parts in this embodiment.
  • a first shaft end 4 and a second shaft end 5 form the ends of the central shaft 2.
  • the shaft ends 4, 5 are rotatably mounted in bearing devices 9.
  • a central element 6 is arranged, which is formed in this embodiment as a hollow tube 7.
  • the shaft ends 4, 5 and the central element 6 are arranged in pairs coaxially with each other, so that these elements are arranged coaxially with the central shaft 2 as a whole.
  • a thread 8 can for fastening the
  • the illustrated rotor 1 has a first retaining disk 10 and a second
  • Retaining washer 1 1 wherein the first retaining disk 10 are formed integrally with the first shaft end 4 and the second retaining disk 1 1 with the second shaft end 5 respectively.
  • the holding disks 10, 1 1 and the respectively corresponding shaft end 4, 5 are monolithically produced in a single manufacturing process.
  • the holding disks 10, 1 1 each have a spring element 12, wherein in the illustrated preferred
  • the holding disks 10, 1 1 are themselves formed as disc springs 13 and thus as spring elements 12. Between the holding disks 10, 1 1, a laminated core 3 is arranged. During operation of the electric machine 20, a torque is exerted on the laminated core 3 by electric fields, which is transmitted via the retaining washers 10, 11 into the central shaft 2. To be able to provide this, the laminated core 3 is acted upon by the spring elements 12 or by the disk washers 13 formed as holding disks 10, 1 1 with a clamping force and secured in this way between the retaining disks 10, 1 1 non-positively.
  • Additional holding devices for example arrangement elements on which the laminated core 3 is arranged and which extend, for example, between the holding disks 10, 11 and through the laminated core 3 are not necessary. It can be provided by an at least partially existing decrease in the axial thickness 14 of the retaining disks 10, 1 1 and the disc springs 13 radially outward that occur in the generation of the clamping force
  • Strains in the holding disks 10, 1 1 are at least substantially constant.
  • a rotor 1 according to the invention can by the
  • the holding disks 10, 1 1 as shown can have a locating portion 18 which is preferably designed specifically for arranging the laminated core 3, for example by a non-slip surface or the like. Also by this feature, the attachment of the laminated core 3 in the rotor 1 can be further improved.
  • the arrangement section 18 can comprise an insulation element 19, by means of which an electrical and / or magnetic insulation can be provided between the laminated core 3 and the retaining disks 10, 11.
  • the arrangement section 18 is arranged on a balancing area 16 of the holding disks 10, 11.
  • the balancing areas 16 each represent a section of the holding disks 10, 11, which is provided for balancing the rotor 1.
  • the balancing regions 16 are arranged on a radial edge 15 of the holding disks 10, 11. Also, they are designed as radially encircling thickening 17 at the edge of the holding disks 10, 1 1. This brings in particular two advantages.
  • subtractive balancing that is to say balancing by removal of material of the balancing regions 16, can be carried out without a stability of the elements
  • Balancing areas 16 and the entire holding disks 10, 1 1 to endanger are particularly stable overall, so that they are particularly suitable as carriers of the arrangement sections 18.
  • the illustrated rotor 1 according to the invention is mechanically simple and compact. Also, an assembly of a rotor 1 according to the invention is simplified, since the laminated core 3 only between the retaining disks 10, 1 1 must be arranged and the actual attachment of the laminated core 3 automatically by the spring elements 12, in the embodiment shown by the disc plates 13 formed as retaining disks 10th , 1 1, is provided. Furthermore, no additional fasteners are needed on which the laminated core 3 arranged, in particular must be threaded. In the planning and construction of the laminated core 3, this can thus be optimally designed for the expected electric fields in the electric machine 20, without being affected by such Fastening elements generated boundary conditions must be considered. An improved operation of an electric machine 20 with such a rotor 1 according to the invention can thus be provided.
  • FIGS. 2 and 3 show further advantageous embodiments of a rotor 1 according to the invention.
  • the illustrated embodiments differ only in the shape of the respective retaining disks 10, 1 1, of which only the first retaining disk 10 is shown.
  • the two Figs. 2, 3 are therefore described together below, wherein on
  • the retaining disk 10 shown in FIG. 2 is designed such that, like the retaining disk 10 shown in FIG. 1, it has a decrease in the axial thickness 14 in the radial direction to the outside.
  • the holding plate 10 is formed symmetrically in the axial direction and not inclined in the direction of the central element 6, as the holding plate 10 shown in FIG. 1 in this embodiment.
  • FIG. 3 Another advantageous embodiment of a retaining plate 10 is shown in Fig. 3.
  • an axial thickness 14 is even constant over the radial extension of the retaining disk 10.
  • formed as a thickening 17 balancing area 16 is not centrally located at the edge of the retaining disk 10 , but laterally offset.
  • a rotor 1 according to the invention can be adapted particularly well to the respective operating conditions in the electric machine 20 (not shown), for which the respective rotor 1 is provided.
  • FIG. 4 shows a vehicle 30 according to the invention with an electric machine 20 according to the invention, the electric machine 1 having a rotor 1 according to the invention.
  • the vehicle 30 may preferably be designed as a motor vehicle, in particular a trackless land vehicle, as shown.
  • electric machines 20 are exposed to high loads and often have to be operated at high speeds.
  • a rotor 1 according to the invention by its mechanically simple structure and in particular by the frictional attachment of the laminated core 3 to the holding disks 10, 1 1, by the additional arrangement devices or Verspannetti can be avoided, such high speeds can be particularly easily provided or enabled.

Landscapes

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

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor (1) für eine Elektromaschine (20) eines Fahrzeugs (30), zumindest aufweisend eine Zentralwelle (2), eine erste Haltescheibe (10) und eine zweite Haltescheibe (11), wobei erste Haltescheibe (10) und die zweite Haltescheibe (11) koaxial zur Zentralwelle (2) und zueinander axial beabstandet an der Zentralwelle (2) angeordnet sind, ferner aufweisend ein Blechpaket (3), das zwischen den Haltescheiben (10, 11) angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Elektromaschine (20) für ein Fahrzeug (30) mit einem Rotor (1), der Rotor (1) zumindest aufweisend eine Zentralwelle (2), eine erste Haltescheibe (10) und eine zweite Haltescheibe (11), wobei erste Haltescheibe (10) und die zweite Haltescheibe (11) koaxial zur Zentralwelle (2) und zueinander axial beabstandet an der Zentralwelle (2) angeordnet sind, ferner aufweisend ein Blechpaket (3), das zwischen den Haltescheiben (10, 11) angeordnet ist sowie ein Fahrzeug (30) mit einer Elektromaschine (20).

Description

Beschreibung
Rotor für eine Elektromaschine eines Fahrzeugs, Elektromaschine sowie Fahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für eine Elektromaschine eines Fahrzeugs, zumindest aufweisend eine Zentralwelle, eine erste Haltescheibe und eine zweite Haltescheibe, wobei die erste Haltescheibe und die zweite Haltescheibe koaxial zur Zentralwelle und zueinander axial beabstandet an der Zentralwelle angeordnet sind, ferner aufweisend ein Blechpaket, das zwischen den Haltescheiben angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Elektromaschine für ein Fahrzeug mit einem Rotor, der Rotor zumindest aufweisend eine Zentralwelle, eine erste Haltescheibe und eine zweite Haltescheibe, wobei die erste
Haltescheibe und die zweite Haltescheibe koaxial zur Zentralwelle und zueinander axial beabstandet an der Zentralwelle angeordnet sind, ferner aufweisend ein Blechpaket, das zwischen den Haltescheiben angeordnet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer Elektromaschine.
In der modernen Technik werden Elektromaschinen in verschiedensten Einsatzgebieten verwendet. So werden insbesondere in Fahrzeugen, beispielsweise Kraftfahrzeugen,
Elektromaschinen als Elektromotoren und/oder Generatoren eingesetzt. Dabei weisen derartige Elektromaschinen oftmals Rotoren mit einem Blechpaket, welches beispielsweise lamellenartig aufgebaut ist, auf. Bei einem Betrieb der Elektromaschine wird durch elektrische und/oder magnetische Felder ein auf dieses Blechpaket wirkende Drehmoment erzeugt, dass dann an eine Welle beziehungsweise Nabe der Elektromaschine übertragen werden muss.
Dabei ist bekannt, das Blechpaket in einem Presssitz an der Welle anzuordnen und auf diese Weise das Drehmoment vom Blechpaket auf die Welle zu übertragen. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass für diesen Presssitz die jeweiligen Durchmesser des Blechpakets und der Welle exakt aufeinander abgestimmt sein müssen. Durch die damit einhergehenden geringen
Toleranzen bei der Herstellung und Montage des Rotors entstehen jedoch hohe
Fertigungskosten. Alternativ ist bekannt, für eine Übertragung eines Drehmoments das
Blechpaket und die Welle über eine Passfeder miteinander mechanisch zu verbinden. Für eine derartige Passfeder muss jedoch die Welle eine ausreichende Dicke aufweisen, wodurch ein Materialeinsatz bei derartig ausgebildeten Rotoren erhöht ist. Auch damit gehen erhöhte Fertigungskosten einher. Ferner muss in allen Ausgestaltungen einer Anordnung des
Blechpakets an der Welle berücksichtigt werden, dass die Funktion der
Drehmomentübertragung insbesondere auch drehzahlabhängig ist, da die Bleche des
Blechpakets und die Welle unter der Fliehkraft eine unterschiedliche Aufweitung erfahren. Um diese Nachteile zu beheben ist bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2009 046 838 A1 , das Blechpaket zwischen zwei Haltescheiben anzuordnen. Das Blechpaket ist dabei zusätzlich an Verbindungselementen, die sich zwischen den Haltescheiben erstrecken, angeordnet.
Ferner können die Haltescheiben über die Verbindungelemente gegeneinander verspannt werden, um das Blechpaket zwischen den Haltescheiben einzuklemmen. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass durch die zusätzlichen Verbindungselemente der resultierende Rotor zum einen mechanisch aufwändig ausgebildet ist und somit eine Montage eines derartigen Rotors zeit- und damit kostenintensiv ist. Zusätzlich vergrößern insbesondere die Verbindungselemente ein Trägheitsmoment des Rotors, ohne dass sie zu einer verbesserten Leistung des Rotors beitragen. So müssen insbesondere auch die durch die Verbindungselemente hervorgerufenen Fliehkräfte zusätzlich durch mechanische Spannungen kompensiert werden. Auch sind die Verbindungselemente im Inneren des Blechpakets angeordnet, so dass dieses nicht optimal für eine Generierung eines Drehmoments und damit für einen der eigentlichen Hauptzwecke einer Elektromaschine ausgelegt werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die voranstehend beschriebenen Nachteile eines Rotors für eine Elektromaschine eines Fahrzeugs zumindest teilweise zu beheben.
Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rotor für eine Elektromaschine eines Fahrzeugs bereitzustellen, der in einfacher und kostengünstiger weise mechanisch möglichst einfach ausgestaltet ist.
Die voranstehende Aufgabe wird durch einen Rotor gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. In diesem Zusammenhang steht auch eine Elektromaschine gemäß
Anspruch 9 sowie ein Fahrzeug gemäß Anspruch 10. Dabei gelten Merkmale, die im
Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Rotor beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Elektromaschine, dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen
Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch einen Rotor für eine Elektromaschine eines Fahrzeugs, zumindest aufweisend eine Zentralwelle, eine erste Haltescheibe und eine zweite Haltescheibe, wobei die erste Haltescheibe und die zweite Haltescheibe koaxial zur Zentralwelle und zueinander axial beabstandet an der Zentralwelle angeordnet sind, ferner aufweisend ein Blechpaket, das zwischen den Haltescheiben angeordnet ist. Ein erfindungsgemäßer Rotor ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Haltescheibe und die zweite Haltescheibe jeweils ein Federelement umfassen, wobei das Blechpaket durch eine auf das Blechpaket wirkende Klemmkraft der Federelemente kraftschlüssig zwischen den Haltescheiben befestigt ist.
Ein erfindungsgemäßer Rotor ist zur Anwendung in einer Elektromaschine eines Fahrzeugs vorgesehen. Dabei kann das Fahrzeug bevorzugt als ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein gleisloses Landkraftfahrzeug, ausgebildet sein. Soweit technisch sinnvoll und möglich kann ein erfindungsgemäßer Rotor auch bei weiteren, insbesondere stationär angeordneten,
Elektromaschinen eingesetzt werden. Dabei weist ein erfindungsgemäßer Rotor eine
Zentralwelle auf, die den gesamten Rotor durchzieht. Diese Zentralwelle kann dabei einteilig ausgebildet sein oder alternativ auch aus mehreren Elementen bestehen. So kann eine derartige mehrteilige Ausgestaltung einer Zentralwelle neben zwei Wellenenden, die
insbesondere für eine mechanische Wirkverbindung des Rotors zum Beispiel zu einer
Abtriebsseite der Elektromaschine vorgesehen sind, auch ein Zentralelement aufweisen. Dieses Zentralelement kann dabei beispielsweise als ein zentrales Hohlrohr oder als dezentrale Spannelemente ausgebildet sein. Durch die Zentralwelle, deren Achse bevorzugt koaxial zur Achse des Rotors ist beziehungsweise durch die diese Achse des Rotors gebildet ist, erlangt der Rotor Stabilität. An der Zentralwelle sind eine erste Haltescheibe und eine zweite
Haltescheibe angeordnet, die bevorzugt zumindest im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet sind. Die Haltescheiben sind dabei koaxial zur Zentralwelle und somit, in der bevorzugten Ausgestaltungsform, koaxial zur Achse des Rotors angeordnet. Auch sind die Haltescheiben bevorzugt derart angeordnet, dass ihre Scheibenflächen, die einander zugewandt sind, parallel oder zumindest im Wesentlichen parallel zueinander orientiert sind. Eine Unwucht des Rotors kann dadurch zumindest deutlich vermindert oder bevorzugt vermieden werden. Ferner sind die Haltescheiben zueinander beabstandet an der Zentralwelle angeordnet. Mit anderen Worten ist somit zwischen den Haltescheiben ein Anordungsbereich gebildet. In diesem Anordnungsbereich ist nun bei einem erfindungsgemäßen Rotor ein Blechpaket angeordnet. Das Blechpaket kontaktiert dabei beide Haltescheiben und wird durch diese in Position gehalten. Ein darüber hinausgehender direkter Kontakt beziehungsweise ein Berühren des Blechpakets und der Zentralwelle ist nicht zwingend nötig.
Besonders bedeutsam ist bei einem erfindungsgemäßen Rotor vorgesehen, dass die erste Haltescheibe und die zweite Haltescheibe jeweils ein Federelement umfassen, wobei das Blechpaket durch eine auf das Blechpaket wirkende Klemmkraft der Federelemente
kraftschlüssig zwischen den Haltescheiben befestigt ist. Ein Federelement im Sinne der Erfindung kann dabei insoweit beliebig ausgebildet sein, als das Federelement zum Ausüben einer Klemmkraft auf das Blechpaket ausgebildet ist. Das jeweilige Federelement kann dabei beispielsweise ein zur restlichen Haltescheibe zusätzliches Element darstellen, beispielsweise ausgebildet als eine Blattfeder. Auch eine Ausgestaltung der Haltescheiben, vollständig oder zumindest teilweise, als Federelement ist möglich. Durch die Federelemente wird jeweils eine Klemmkraft auf das Blechpaket ausgeübt. Dabei sind die beiden Klemmkräfte der ersten und der zweiten Haltescheibe bevorzugt einander entgegengesetzt. Auf diese Weise kann bereitgestellt werden, dass das Blechpaket zwischen beziehungsweise an den Haltescheiben kraftschlüssig befestigt ist. Die Klemmkräfte sind dabei insbesondere derart groß ausgebildet, dass während eines Betriebs der Elektromaschine eine Übertragung eines Drehmoments vom Blechpaket über die Haltescheiben auf die Zentralwelle beziehungsweise umgekehrt erfolgt und sichergestellt ist. Zusätzliche Befestigungsvorrichtungen können somit vermieden werden. Auch Vorrichtungen zum Verspannen der beiden Haltescheiben gegeneinander sind bei einem erfindungsgemäßen Rotor nicht zwingend erforderlich. Ferner kann durch die Klemmkräfte der Federelemente ein Setzverhalten des Blechpakets, beispielsweise hervorgerufen durch
Temperaturschwankungen oder Reibung, besonders einfach und sicher ausgeglichen werden. Eine sichere Befestigung des Blechpakets zwischen den Haltescheiben kann somit durch die Federelemente zu jeder Zeit bereitgestellt werden. Insgesamt ist somit ein erfindungsgemäßer Rotor mechanisch einfach und kompakt aufgebaut. Auch eine Montage eines
erfindungsgemäßen Rotors ist vereinfacht, da das Blechpaket nur zwischen den Haltescheiben angeordnet werden muss und die eigentliche Befestigung des Blechpakets automatisch durch die Federelemente bereitgestellt wird. Ferner sind auch keine Befestigungselemente nötig, an denen das Blechpaket angeordnet, insbesondere aufgefädelt werden muss. Bei der Planung und Konstruktion des Blechpakets kann dieses somit optimal an die zu erwartenden
elektrischen Felder in der Elektromaschine und an die mechanischen Spannungen, die durch Fliehkräfte im Blechpaket hervorgerufen werden, ausgelegt werden, ohne dass
Randbedingungen, die durch derartige Befestigungselemente erzeugt werden würden, berücksichtigt werden müssen. Ein verbesserter Betrieb einer Elektromaschine mit einem derartigen erfindungsgemäßen Rotor kann somit bereitgestellt werden.
Bevorzugt kann bei einem erfindungsgemäßen Rotor vorgesehen sein, dass die Haltescheiben als Tellerfedern ausgebildet sind. Auf diese Weise kann besonders einfach bereitgestellt werden, dass die Haltescheiben selbst als Federelemente ausgebildet sind. Eine nochmals gesteigerte Einfachheit und Kompaktheit eines erfindungsgemäßen Rotors kann dadurch erreicht werden. Ferner kann durch eine Tellerfeder besonders einfach die Klemmkraft radial umlaufend auf das Blechpaket ausgeübt werden. Das Blechpaket wird somit über den gesamten Umfang der Tellerfeder und damit der Haltescheibe mit der Klemmkraft beaufschlagt, wodurch eine besonders gute und sichere Befestigung des Blechpakets zwischen den
Haltescheiben bereitgestellt werden kann.
Auch kann ein erfindungsgemäßer Rotor dahingehend ausgebildet sein, dass eine axiale Dicke der Haltescheiben zumindest abschnittsweise radial nach außen abnimmt. Mit anderen Worten ist eine axiale Erstreckung der Haltescheiben, also eine Erstreckung parallel zur Zentralwelle, zumindest abschnittsweise nahe der Zentralwelle größer als weiter entfernt von der
Zentralwelle. Diese Ausgestaltungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die
Haltescheiben als Tellerfedern ausgebildet sind. Bei einer Anordnung des Blechpakets zwischen den Haltescheiben kann es zu einer Verformung der Haltescheiben kommen. Durch eine, insbesondere entsprechend ausgebildete, Abnahme einer axialen Dicke der
Haltescheiben kann dabei erreicht werden, dass die durch die Verformung entstehenden Spannungen in den Haltescheiben über eine radiale Erstreckung der Haltescheiben konstant oder zumindest im Wesentlichen konstant sind. Eine optimale Ausnutzung beziehungsweise Verteilung einer Beanspruchung des Materials der Haltescheiben durch gleichmäßig hohe Spannungen im Inneren der Haltescheiben kann dadurch bereitgestellt werden.
Ferner kann bei einem erfindungsgemäßen Rotor vorgesehen sein, dass die Haltescheiben jeweils einen Wuchtungsbereich aufweisen, wobei der Wuchtungsbereich insbesondere an einem radialen Rand der jeweiligen Haltescheibe angeordnet ist. Ein erfindungsgemäßer Rotor ist insbesondere für eine Elektromaschine vorgesehen, die mit hohen Drehzahlen betrieben werden soll. Dazu ist es notwendig oder zumindest vorteilhaft, den Rotor unwuchtfrei oder zumindest im Wesentlichen unwuchtfrei auszugestalten. Um eine Unwucht, die bei der Montage eines Rotors oftmals nicht vollständig vermieden werden kann, zu verringern oder insbesondere sogar gänzlich zu entfernen, kann ein erfindungsgemäßer Rotor ausgewuchtet werden. Dafür weist ein erfindungsgemäßer Rotor einen Wuchtungsbereich auf. Der Wuchtungsbereich kann dabei lokal durch eine Hinzufügung oder Wegnahme von Material verändert werden, um ein Auswuchten des Rotors vorzunehmen. Durch die Anordnung des Wuchtungsbereichs bevorzugt umlaufend an einem radialen Rand der jeweiligen Haltescheibe kann ein besonders großer radialer Abstand des Wuchtungsbereichs von der Drehachse des Rotors bereitgestellt werden, wodurch die Auswuchtung besonders effektiv und einfach vorgenommen werden kann.
Ein erfindungsgemäßer Rotor kann ferner dahingehend weiterentwickelt sein, dass der
Wuchtungsbereich der jeweiligen Haltescheibe durch eine, insbesondere radial umlaufende, Verdickung der Haltescheibe ausgebildet ist. Eine derartige Verdickung kann dabei
beispielsweise zylinderartig oder torusartig ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Verdickung drehsymmetrisch ausgebildet. Durch eine derartige Verdickung kann ein subtraktives
Auswuchten, also ein Auswuchten durch eine Entfernung von Material, besonders einfach vorgenommen werden. Durch die Verdickung kann insbesondere sichergestellt werden, dass trotz einer derartigen Entfernung von Material keine Verminderung der Stabilität des
Wuchtungsbereichs und damit der gesamten Haltescheibe auftritt. Im Vergleich zu einer additiven Auswuchtung, bei der Material, beispielsweise ein Ausgleichsgewicht, dem
Wuchtungsbereich hinzugefügt wird, ist bei einer subtraktiven Auswuchtung kein zusätzlicher Bauraum für das Ausgleichsgewicht erforderlich. Auch aufwändige Verbindungen eines Ausgleichsgewichts am Wuchtungsbereich, beispielsweise durch Verbindungselemente wie zum Beispiel Madenschrauben oder durch eine stoffschlüssige Verbindung wie zum Beispiel durch einen Schweißpunkt, können durch einen Wuchtbereich für eine subtraktive
Auswuchtung vermieden werden. Der Auswuchtvorgang eines erfindungsgemäßen Rotors kann somit durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Rotors deutlich vereinfacht werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung eines erfindungsgemäßen Rotors kann ferner vorgesehen sein, dass die Wuchtungsbereiche jeweils einen Anordnungsabschnitt für ein Anordnen des Blechpakets aufweisen, wobei die Anordnungsabschnitte insbesondere jeweils ein Isolationselement aufweisen. Dabei stellen die Wuchtungsbereiche besonders stabile Abschnitte der Haltescheiben dar, insbesondere wenn sie als Verdickungen der Haltescheiben ausgebildet sind. Eine Anordnung des Blechpakets an diesen Abschnitten ist somit besonders sicher und stabil. Wie oben bereits ausgeführt können sich die Wuchtungsbereiche ferner bevorzugt radial außen an den Haltescheiben befinden und können darüber hinaus bevorzugt als Verdickungen ausgebildet sein. Durch diese Merkmale wird eine Eignung der
Wuchtungsbereiche für ein Anordnen des Blechpakets weiter gesteigert. Durch speziell vorgesehene Anordnungsabschnitte kann dabei das Anordnen und Befestigen des Blechpakets an den Haltescheiben noch weiter verbessert werden. So können die Anordnungsabschnitte beispielsweise eine entsprechend ausgebildete Oberfläche aufweisen, um eine Reibung mit dem Blechpaket zu vergrößern. Ein Verrutschen und/oder Verschieben des Blechpakets relativ zu den Haltescheiben kann dadurch verhindert oder zumindest deutlich erschwert werden. Durch das Vorhandensein eines Isolationselements kann ferner auch eine elektrisch und/oder magnetisch isolierende Ausgestaltung der Anordnungsabschnitte bereitgestellt werden. Eine elektrische und/oder magnetische Isolierung des Blechpakets von den Haltescheiben kann auf diese Weise besonders einfach erreicht werden. Ein Einleiten elektrischer und/oder
magnetischer Störungen über die Haltescheiben in die restliche Elektromaschine
beziehungsweise darüber hinaus kann auf diese Weise verhindert oder zumindest deutlich eingeschränkt werden.
Ferner kann ein erfindungsgemäßer Rotor dahingehend ausgebildet sein, dass die Zentralwelle zumindest dreiteilig ausgebildet ist und ein erstes Wellenende, ein zweites Wellenende und ein Zentralelement aufweist, wobei die erste Haltescheibe mit dem ersten Wellenende und die zweite Haltescheibe mit dem zweiten Wellenende einstückig, insbesondere monolithisch, ausgebildet sind, und wobei das Zentralelement zwischen dem ersten und dem zweiten Wellenende und koaxial zu diesen angeordnet ist, und wobei insbesondere das Zentralelement als ein Hohlrohr ausgebildet ist. In dieser bevorzugten Ausgestaltungsform eines
erfindungsgemäßen Rotors sind insbesondere die Haltescheiben und die Wellenenden jeweils als ein einstückiges Bauteil ausgebildet. Bevorzugt sind dabei die jeweilige Haltescheibe und das jeweilige Wellenende monolithisch angefertigt, also in einem einzigen, gemeinsamen Herstellungsprozess gefertigt. Dadurch kann eine Übertragung eines Drehmoments von den Haltescheiben auf die Wellenenden, und damit auf die Zentralwelle, besonders einfach verlustfrei bereitgestellt werden. Durch das Zentralelement, das zwischen den Wellenenden angeordnet ist, kann eine Stabilität des gesamten Rotors erreicht oder zumindest verbessert werden. Insbesondere durch die koaxiale Anordnung der beiden Wellenenden und des
Zentralelements bilden diese drei Elemente bevorzugt die Zentralwelle eines
erfindungsgemäßen Rotors. Dabei ist das Zentralelement bevorzugt an beiden Wellenenden befestigt und fixiert somit deren axialen Abstand. Besonders bevorzugt kann dabei durch das Zentralelement eine Zugspannung zwischen den beiden Wellenenden und damit zwischen den beiden Haltescheiben hervorgerufen werden, die das Blechpaket zwischen den Haltescheiben einspannt. Die Klemmkraft der Federelemente kann durch diese Zugspannung ebenfalls hervorgerufen und/oder verstärkt werden. Eine Steigerung einer Sicherheit der Befestigung des Blechpakets zwischen den Haltescheiben kann auf diese Weise besonders einfach
bereitgestellt werden. Auch kann auf diese Weise das Zentralelement bevorzugt momentfrei zwischen den Haltescheiben angeordnet sein. Mit anderen Worten kann das Zentralelement auf diese Weise von der Funktion der Momentenübertragung zwischen dem Blechpaket und den Wellenenden der Zentralwelle befreit werden. Eine besonders dünnwandige Ausgestaltung des Zentralelements kann dadurch ermöglicht werden, wodurch durch das Zentralelement selbst ein Teil der Federwirkung zwischen den beiden Haltescheiben bereitgestellt beziehungsweise erzeugt werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Zentralelement als eine Hohlwelle ausgebildet, wodurch ein Gewicht eines erfindungsgemäßen Rotors vermindert werden kann. Dies ist insbesondere für ein Erreichen besonders hoher Drehzahlen von Vorteil.
Auch kann ein erfindungsgemäßer Rotor dahingehend weiterentwickelt sein, dass das
Zentralelement mit den Wellenenden vernietet und/oder verschraubt und/oder verschweißt ist. Erfindungsgemäß kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Zentralelement drehfest mit den beiden Wellenenden verbunden beziehungsweise an diesen befestigt ist. Ein Verdrehen der beiden Wellenenden und somit der beiden Haltescheiben gegeneinander kann auf diese Weise besonders einfach vermieden werden. Ein Drehmoment, das beim Betrieb der
Elektromaschine auf das Blechpaket wirkt, kann somit direkt über die Zentralwelle abgeleitet werden, ohne dass Verluste durch ein internes Verdrehen der Zentralwelle beziehungsweise deren Bauelemente auftreten. Dabei ist erfindungsgemäß unter vorgenannten
Verbindungsarten eine Verschraubung, bei der insbesondere das Zentralelement als
Zentralschraube ausgebildet ist, besonders bevorzugt. Dies ist darin begründet, da durch eine derartige Verschraubung ein axialer Abstand der Wellenenden und damit der Haltescheiben bei einer Montage eines erfindungsgemäßen Rotors besonders einfach und insbesondere zumindest teilweise variabel eingestellt werden kann. Insbesondere die oben bereits angeführte zusätzliche Zugspannung zwischen den Haltescheiben kann durch ein derartiges Verschrauben des Zentralelements mit den Wellenenden besonders einfach bereitgestellt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine
Elektromaschine für ein Fahrzeug mit einem Rotor, der Rotor zumindest aufweisend eine Zentralwelle, eine erste Haltescheibe und eine zweite Haltescheibe, wobei die erste
Haltescheibe und die zweite Haltescheibe koaxial zur Zentralwelle und zueinander axial beabstandet an der Zentralwelle angeordnet sind, ferner aufweisend ein Blechpaket, das zwischen den Haltescheiben angeordnet ist. Eine erfindungsgemäße Elektromaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Damit bringt eine erfindungsgemäße Elektromaschine gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf einen
erfindungsgemäßen Rotor gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeug mit einer Elektromaschine. Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Damit bringt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung die die gleichen Vorteile mit sich, wie eine erfindungsgemäße Elektromaschine gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung. Ferner ist eine erfindungsgemäße Elektromaschine gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung mit einem Rotor gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet. Somit bringt ein Fahrzeug gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung, das eine erfindungsgemäße
Elektromaschine gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung aufweist, die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf einen erfindungsgemäßen Rotor gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Dabei kann ein erfindungsgemäßes Fahrzeug bevorzugt als ein Kraftfahrzeug, insbesondere als ein gleisloses Landkraftfahrzeug, ausgebildet sein.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen
Kombinationen bedeutsam, insbesondere erfindungswesentlich, sein. Elemente mit gleicher Funktion und/oder Wirkungsweise sind dabei in den Figuren 1 bis 4 mit denselben
Bezugszeichen versehen. Es zeigen jeweils schematisch:
Fig. 1 eine erste Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Rotors, Fig. 2 eine Teilansicht einer zweiten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Rotors, Fig. 3 eine Teilansicht einer dritten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Rotors, und Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Rotor 1 , der in einer erfindungsgemäßen
Elektromaschine 20 (nicht mit abgebildet) eingesetzt werden kann. Dabei weist der
erfindungsgemäße Rotor 1 eine Zentralwelle 2 auf, die in dieser Ausgestaltungsform dreiteilig ausgebildet ist. So bilden ein erstes Wellenende 4 und ein zweites Wellenende 5 die Enden der Zentralwelle 2. Die Wellenenden 4, 5 sind in Lagervorrichtungen 9 drehbar gelagert. Zwischen den Wellenenden 4, 5 ist ein Zentralelement 6 angeordnet, das in dieser Ausgestaltungsform als Hohlrohr 7 ausgebildet ist. Die Wellenenden 4, 5 und das Zentralelement 6 sind jeweils paarweise koaxial zueinander angeordnet, so dass diese Elemente insgesamt auch koaxial zur Zentralwelle 2 angeordnet sind. Durch ein Gewinde 8 können für die Befestigung die
Wellenenden 4, 5 und das Zentralelements 6 miteinander verschraubt werden. In diesem Fall ist das Zentralelement 6 als Zentralschraube ausgebildet. Alternativ kann das Zentralelement 6 mit den Wellenenden 4, 5 beispielsweise auch vernietet oder verschweißt sein. Ferner weist der abgebildete erfindungsgemäße Rotor 1 eine erste Haltescheibe 10 und eine zweite
Haltescheibe 1 1 auf, wobei die erste Haltescheibe 10 mit dem ersten Wellenende 4 und die zweite Haltescheibe 1 1 mit dem zweiten Wellenende 5 jeweils einstückig ausgebildet sind. Bevorzugt sind die Haltescheiben 10, 1 1 und das jeweils entsprechende Wellenende 4, 5 monolithisch in einem einzigen Herstellungsprozess gefertigt. Die Haltescheiben 10, 1 1 weisen dabei jeweils ein Federelement 12 auf, wobei in der abgebildeten bevorzugten
Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Rotors 1 die Haltescheiben 10, 1 1 selbst als Tellerfedern 13 und damit als Federelemente 12 ausgebildet sind. Zwischen den Haltescheiben 10, 1 1 ist ein Blechpaket 3 angeordnet. Während des Betriebs der Elektromaschine 20 wird durch elektrische Felder auf das Blechpaket 3 ein Drehmoment ausgeübt, dass über die Haltescheiben 10, 1 1 in die Zentralwelle 2 übertragen wird. Um dies bereitstellen zu können, wird das Blechpaket 3 durch die Federelemente 12 beziehungsweise durch die als Tellerfedern 13 ausgebildeten Haltescheiben 10, 1 1 mit einer Klemmkraft beaufschlagt und auf diese Weise zwischen den Haltescheiben 10, 1 1 kraftschlüssig befestigt. Zusätzliche Haltevorrichtungen, beispielsweise Anordnungselemente, an denen das Blechpaket 3 angeordnet ist und die sich zum Beispiel zwischen den Haltescheiben 10, 1 1 und durch das Blechpaket 3 erstrecken, sind nicht nötig. Dabei kann durch eine zumindest abschnittsweise vorhandene Abnahme der axialen Dicke 14 der Haltescheiben 10, 1 1 beziehungsweise der Tellerfedern 13 radial nach außen bereitgestellt werden, dass die bei der Erzeugung der Klemmkraft auftretenden
Spannungen in den Haltescheiben 10, 1 1 zumindest im Wesentlichen konstant sind. Bei der dargestellten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Rotors 1 kann durch die
Verschraubung zwischen dem Zentralelement 6 und den Wellenenden 4, 5 zusätzlich eine Vorspannung erzeugt werden, durch die die Klemmkraft der Federelemente 12, also der als Tellerfedern 13 ausgebildeten Haltescheiben 10, 1 1 , unterstützt beziehungsweise verstärkt wird. Eine noch sicherere Befestigung des Blechpakets 3 zwischen den Haltescheiben 10, 1 1 kann dadurch bereitgestellt werden.
Ferner können die Haltescheiben 10, 1 1 wie abgebildet einen Anordnungsabschnitt 18 aufweisen, der bevorzugt speziell für ein Anordnen des Blechpakets 3 ausgebildet ist, beispielsweise durch eine rutschfeste Oberfläche oder ähnliches. Auch durch dieses Merkmal kann die Befestigung des Blechpakets 3 im Rotor 1 weiter verbessert werden. Ferner kann der Anordnungsabschnitt 18 ein Isolationselement 19 umfassen, durch das eine elektrische und/oder magnetische Isolierung zwischen dem Blechpaket 3 und den Haltescheiben 10, 1 1 bereitgestellt werden kann. Der Anordnungsabschnitt 18 ist dabei an einem Wuchtungsbereich 16 der Haltescheiben 10, 1 1 angeordnet. Die Wuchtungsbereiche 16 stellen dabei jeweils einen Abschnitt der Haltescheiben 10, 1 1 dar, der für ein Auswuchten des Rotors 1 vorgesehen ist. Vorteilhafterweise sind daher die Wuchtungsbereiche 16 an einem radialen Rand 15 der Haltescheiben 10, 1 1 angeordnet. Auch sind sie als radial umlaufende Verdickung 17 am Rand der Haltescheiben 10, 1 1 ausgebildet. Dies bringt insbesondere zwei Vorteile mit sich. So können zum einen subtraktive Auswuchtungen, also Auswuchtungen durch eine Entfernung von Material der Wuchtungsbereiche 16, vorgenommen werden, ohne eine Stabilität der
Wuchtungsbereiche 16 und der gesamten Haltescheiben 10, 1 1 zu gefährden. Ferner sind durch die Verdickung 17 die Wuchtungsbereiche 16 insgesamt besonders stabil, so dass sie sich als Träger der Anordnungsabschnitte 18 besonders gut eignen.
Insgesamt ist der dargestellte erfindungsgemäße Rotor 1 mechanisch einfach und kompakt aufgebaut. Auch eine Montage eines erfindungsgemäßen Rotors 1 ist vereinfacht, da das Blechpaket 3 nur zwischen den Haltescheiben 10, 1 1 angeordnet werden muss und die eigentliche Befestigung des Blechpakets 3 automatisch durch die Federelemente 12, in der gezeigten Ausgestaltungform durch die als Tellerfedern 13 ausgebildeten Haltescheiben 10, 1 1 , bereitgestellt wird. Ferner sind auch keine zusätzlichen Befestigungselemente nötig, an denen das Blechpaket 3 angeordnet, insbesondere aufgefädelt werden muss. Bei der Planung und Konstruktion des Blechpakets 3 kann dieses somit optimal an die zu erwartenden elektrischen Felder in der Elektromaschine 20 ausgelegt werden, ohne dass durch derartige Befestigungselemente erzeugte Randbedingungen berücksichtigt werden müssen. Ein verbesserter Betrieb einer Elektromaschine 20 mit einem derartigen erfindungsgemäßen Rotor 1 kann somit bereitgestellt werden.
In den Fig. 2 und 3 sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen eines erfindungsgemäßen Rotors 1 gezeigt. Dabei unterscheiden sich die abgebildeten Ausgestaltungsformen nur in der Form der jeweiligen Haltescheiben 10, 1 1 , von denen nur die erste Haltescheibe 10 gezeigt ist. Die beiden Fig. 2, 3 werden daher im Folgenden gemeinsam beschrieben, wobei auf
Unterschiede näher eingegangen wird. Für eine Beschreibung der restlichen Elemente der dargestellten erfindungsgemäßen Rotoren 1 wird auf die Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen.
Die in Fig. 2 dargestellte Haltescheibe 10 ist derart ausgebildet, dass sie wie die in Fig. 1 dargestellte Haltescheibe 10 eine Abnahme der axialen Dicke 14 in radialer Richtung nach außen aufweist. Dabei ist in dieser Ausgestaltungsform die Haltescheibe 10 in axialer Richtung auch symmetrisch ausgebildet und nicht in Richtung des Zentralelements 6 geneigt, wie die in Fig. 1 gezeigte Haltescheibe 10.
Eine weitere, vorteilhafte Ausgestaltungsform einer Haltescheibe 10 ist in Fig. 3 gezeigt. Bei dieser Haltescheibe 10 ist eine axiale Dicke 14 sogar konstant über die radiale Erstreckung der Haltescheibe 10. Auch ist, anders als in den in Fig. 1 , 2 gezeigten Ausführungsbeispielen, der als Verdickung 17 ausgebildete Wuchtungsbereich 16 nicht mittig am Rand der Haltescheibe 10 angeordnet, sondern seitlich versetzt.
Insgesamt können durch die verschiedenen Ausgestaltungen der Haltescheiben 10, die insbesondere als Tellerfedern 12 ausgebildet sind, unterschiedliche und insbesondere bedarfsangepasste Klemmkräfte auf das Blechpaket 3 bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann ein erfindungsgemäßer Rotor 1 besonders gut an die jeweilige Einsatzbedingungen in der Elektromaschine 20 (nicht mit abgebildet) angepasst werden, für die der jeweilige Rotor 1 vorgesehen ist.
Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 30 mit einer erfindungsgemäßen Elektromaschine 20, wobei die Elektromaschine 1 einen erfindungsgemäßen Rotor 1 aufweist. Das Fahrzeug 30 kann dabei bevorzugt, wie dargestellt, als ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein gleisloses Landkraftfahrzeug, ausgebildet sein. Insbesondere in Fahrzeugen 30 sind Elektromaschinen 20 hohen Belastungen ausgesetzt und müssen oftmals mit hohen Drehzahlen betrieben werden. Durch einen erfindungsgemäßen Rotor 1 , der durch seinen mechanisch einfachen Aufbau und insbesondere durch die kraftschlüssige Befestigung des Blechpakets 3 an den Haltescheiben 10, 1 1 , durch das zusätzliche Anordungsvorrichtungen beziehungsweise Verspannelemente vermieden werden können, können derartige hohe Drehzahlen besonders einfach bereitgestellt beziehungsweise ermöglicht werden.
Bezugszeichenliste Rotor
Zentralwelle
Blechpaket
erstes Wellenende
zweites Wellenende
Zentralelement
Hohlrohr
Gewinde
Lagervorrichtung erste Haltescheibe
zweite Haltescheibe
Federelement
Tellerfeder
axiale Dicke
radialer Rand
Wuchtungsbereich
Verdickung
Anordnungsabschnitt
Isolationselement Elektromaschine
Fahrzeug

Claims

Patentansprüche
1 . Rotor (1 ) für eine Elektromaschine (20) eines Fahrzeugs (30), zumindest aufweisend eine Zentralwelle (2), eine erste Haltescheibe (10) und eine zweite Haltescheibe (1 1 ), wobei die erste Haltescheibe (10) und die zweite Haltescheibe (1 1 ) koaxial zur
Zentralwelle (2) und zueinander axial beabstandet an der Zentralwelle (2) angeordnet sind, ferner aufweisend ein Blechpaket (3), das zwischen den Haltescheiben (10, 1 1 ) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Haltescheibe (10) und die zweite Haltescheibe (1 1 ) jeweils ein
Federelement (12) umfassen, wobei das Blechpaket (3) durch eine auf das Blechpaket (3) wirkende Klemmkraft der Federelemente (12) kraftschlüssig zwischen den
Haltescheiben (10, 1 1 ) befestigt ist.
2. Rotor (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Haltescheiben (10, 1 1 ) als Tellerfedern (13) ausgebildet sind.
3. Rotor (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine axiale Dicke (14) der Haltescheiben (10, 1 1 ) zumindest abschnittsweise radial nach außen abnimmt.
4. Rotor (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Haltescheiben (10, 1 1 ) jeweils einen Wuchtungsbereich (16) aufweisen, wobei der Wuchtungsbereich (16) insbesondere an einem radialen Rand (15) der jeweiligen Haltescheibe (10, 1 1 ) angeordnet ist.
5. Rotor (1 ) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Wuchtungsbereich (16) der jeweiligen Haltescheibe (10, 1 1 ) durch eine, insbesondere radial umlaufende, Verdickung (17) der Haltescheibe (10, 1 1 ) ausgebildet ist.
6. Rotor (1 ) nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wuchtungsbereiche (16) jeweils einen Anordnungsabschnitt (18) für ein Anordnen des Blechpakets (3) aufweisen, wobei die Anordnungsabschnitte (18) insbesondere jeweils ein Isolationselement (19) aufweisen.
7. Rotor (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zentralwelle (2) zumindest dreiteilig ausgebildet ist und ein erstes Wellenende
(4) , ein zweites Wellenende (5) und ein Zentralelement (6) aufweist, wobei die erste Haltescheibe (10) mit dem ersten Wellenende (4) und die zweite Haltescheibe (1 1 ) mit dem zweiten Wellenende (5) einstückig, insbesondere monolithisch, ausgebildet sind, und wobei das Zentralelement (6) zwischen dem ersten und dem zweiten Wellenende
(5) und koaxial zu diesen angeordnet ist, und wobei insbesondere das Zentralelement
(6) als ein Hohlrohr (7) ausgebildet ist.
8. Rotor (1 ) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Zentralelement (6) mit den Wellenenden (4, 5) vernietet und/oder verschraubt und/oder verschweißt ist.
9. Elektromaschine (20) für ein Fahrzeug (30) mit einem Rotor (1 ), der Rotor (1 ) zumindest aufweisend eine Zentralwelle (2), eine erste Haltescheibe (10) und eine zweite
Haltescheibe (1 1 ), wobei die erste Haltescheibe (10) und die zweite Haltescheibe (1 1 ) koaxial zur Zentralwelle (2) und zueinander axial beabstandet an der Zentralwelle (2) angeordnet sind, ferner aufweisend ein Blechpaket (3), das zwischen den Haltescheiben (10, 1 1 ) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rotor (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgebildet ist.
10. Fahrzeug (30) mit einer Elektromaschine (20),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Elektromaschine (20) nach Anspruch 9 ausgebildet ist.
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