WO2019020277A1 - Rotor für eine elektrische maschine sowie elektrische maschine - Google Patents

Rotor für eine elektrische maschine sowie elektrische maschine Download PDF

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WO2019020277A1
WO2019020277A1 PCT/EP2018/066127 EP2018066127W WO2019020277A1 WO 2019020277 A1 WO2019020277 A1 WO 2019020277A1 EP 2018066127 W EP2018066127 W EP 2018066127W WO 2019020277 A1 WO2019020277 A1 WO 2019020277A1
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WO
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rotor
feather keys
carrier
feather
recesses
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PCT/EP2018/066127
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English (en)
French (fr)
Inventor
Barlas Turgay
Thomas Boeker
Farshid Karim Pour
Jochen Schechterle
David Philipp Morisco
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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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
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    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect

Definitions

  • the present invention relates to a rotor for an electric machine. Moreover, the invention relates to an electric machine comprising such a rotor, wherein the electric machine is provided in particular as a drive or auxiliary drive of a vehicle.
  • a rotor package which usually consists of several individual sheets and can accommodate permanent magnet or windings pressed by pressing fit on a shaft. If the rotor is driven, the shaft is also rotated.
  • a press fit inherently induces high mechanical stresses in the rotor which reduce the speed stability of the rotor.
  • the press connection also provides a steel-to-steel connection because the rotor core and shaft are not electrically isolated from each other. This leads to the risk of electric pitting, through the bearing, in particular ball bearings, the shaft can be damaged.
  • the rotor enables operation at high speeds with simultaneously increased service life and low-maintenance operation.
  • the rotor according to the invention for an electric machine comprises a rotor carrier and a rotor core as well as a plurality of first keyways and at least one second keyway.
  • the term comprising includes a synonym to understand.
  • the rotor carrier serves for the output of the rotational energy of the electric machine.
  • Rotor carrier can therefore be a shaft, for example.
  • the rotor core is designed to receive permanent magnets and / or electromagnets, so that the rotor core is connected to a stator of the electrical machine
  • Sheets are assembled by stacking the sheets on top of each other.
  • the first feather keys and the at least one second feather key serves for the positive connection of the rotor core and the rotor blades.
  • the rotor core is formed concentrically with the rotor carrier. It is provided that rotor core and rotor carrier are rotatable about a common center axis. A radially inner side of the rotor stack is arranged opposite a radially outer side of the rotor carrier. The direction indication radially is to be regarded relative to the common center axis.
  • the rotor package surrounds the rotor carrier, since the rotor package radially outside of
  • Rotor carrier is arranged. Particularly preferred is between rotor armature and rotor core, that means between the radial inner side of the rotor core and the radially outer side of the rotor arm, a gap exists.
  • the radially inner side of the rotor core has first recesses in the radial direction
  • the radially outer side of the rotor arm has second recesses in the radial direction.
  • a first key or second key is arranged simultaneously in a first recess and second recess.
  • the first feather keys are made of plastic, while the at least one second feather key is made of one
  • plastic allows a simple and low-effort production of the first feather keys.
  • plastic has a natural damping effect, so that a transmission of vibrations between
  • Rotor package and rotor carrier is difficult or prevented. Therefore, you can Resonance phenomena in operation do not cause dangerous resonant peaks and consequently not dangerous for the electric machine.
  • the positive connection between the rotor core and the rotor carrier is additionally effected by the at least one second feather key. This can be exposed to higher loads, so that a risk of failure of the positive connection between rotor arm and rotor package is reduced.
  • the first feather keys and the at least one second key are electrically non-conductive.
  • the first feather keys and the at least one second key are electrically from the
  • Rotor carrier and the rotor package isolated.
  • a long life of bearings used is guaranteed.
  • the first feather keys are advantageously made of epoxy resin and / or a thermosetting plastic.
  • Thermosets can be particularly simple and
  • thermoset has advantageous damping properties in order to
  • thermosetting plastic usually has a strength up to 200 ° C, which is sufficient for transmitting power from the rotor core to the rotor carrier. Since such temperatures are not achieved in electric machines for motor vehicles, the strength properties of the thermosetting plastic are sufficient.
  • the at least one second key is preferably made of metal and / or ceramic.
  • the strength of the first feather keys in particular if these consist of a Duroplast are made, is no longer sufficient.
  • a higher strength is required, which is achieved by the at least one second key.
  • the advantages of plastic-made first feather keys remain.
  • Feather key is made, a non-magnetic steel.
  • a high strength of the at least one second key is ensured compared to plastic.
  • high loads are transferable even at high speeds of the rotor between rotor core and rotor carrier.
  • the second key made of non-magnetic steel is electrically insulated, in particular provided with an electrically insulating coating.
  • the number of first feather keys is in particular greater than the number of second feather keys.
  • the first feather keys are due to their
  • the first keyways are inherently non-electrically conductive and therefore do not need to be insulated to electrically isolate the rotor carrier from the rotor core.
  • the number of first feather keys is at least twice, preferably at least three times, in particular at least five times as large as the number of second feather keys.
  • the first recesses and the second recesses are preferably arranged rotationally symmetrically about the central axis.
  • the first feather keys and at least two second feather keys are preferably arranged in a regularly repeating pattern about the central axis.
  • the regularly repeating patterns avoid imbalances within the rotor.
  • the rotor can be operated even at high rotational speeds, in particular at rotational speeds greater than 19,000 revolutions per minute.
  • the invention also relates to an electrical machine.
  • the electric machine has a rotor as described above and a stator. It is provided that the electric machine is used in particular as a drive or auxiliary drive of a vehicle. By using the previously described feather keys is thus ensured that the electric machine can produce high speeds and torques, at the same time is easy and low to produce.
  • bearings of the electric machine due to the electrical insulation of rotor core and rotor carrier on a long life.
  • Figure 1 is a schematic illustration of a portion of an electrical
  • the electric machine 1 shows schematically a part of an electrical machine 1.
  • the electric machine 1 comprises a rotor 6 according to an embodiment of the invention and a stator 7.
  • Rotor 6 and stator 7 cooperate to generate a rotational movement of the rotor 6 about a central axis 100. This rotational movement is particularly useful for driving vehicles.
  • the rotor 6 includes a rotor carrier 3, which is used for output, via the rotor carrier 3, a rotation of the rotor 6 to another
  • the rotor 6 comprises a rotor core 2.
  • the rotor core 2 is manufactured in particular by stacking a plurality of metal sheets and comprises recesses 12 for
  • the permanent magnets may cooperate with the stator 7 so as to generate a rotation of the rotor core 2.
  • first feather keys 4 and second feather keys 5 are positively connected with each other. This connection is made via first feather keys 4 and second feather keys 5.
  • the rotor core 2 surrounds the rotor arm 3, rotor core 2 and rotor arm 3 being arranged concentrically with respect to the central axis 100.
  • a radially inner surface 10 of the rotor core 2 is arranged opposite to a radially outer surface 1 1 of the rotor carrier 3.
  • the radially inner surface 10 of the rotor core 2 has first recesses 8 in the radial direction, while the radially outer surface 1 1 of the rotor carrier. 3 in the radial direction second
  • Recesses 9 has. The first recesses 8 and the second
  • Recesses 9 have in particular the same dimensions.
  • first feather keys 4 or second feather keys 5 is in both a first recess 8 and in a second recess 9
  • first recesses 8 and the second recesses 9 and thus also the first key springs 4 and the second key springs 5 are arranged uniformly about the central axis 100.
  • first keys 4 and second keys 5 are mounted in a repeating pattern about the central axis. Thus, a symmetry is achieved, are avoided by the imbalance within the rotor 6.
  • Rotor package 2 and rotor carrier 3 sixteen feather keys 4, 5 used, of which fourteen first feather keys 4 and two second feather keys 9.
  • the first feather keys 4 are made of a thermosetting plastic. From such a material, the first keyways 4 can be easily produced by a casting process, such as an injection molding process, since the plastic is thin and thus reliably fills a mold. Up to about 200 ° C, the first feather keys 4 are mechanically loaded to transmit a rotation of the rotor core 2 to the rotor carrier 3. This temperature is not exceeded in the electric machine 1, so no
  • Feathers 4 carry an equal load.
  • the rotor 6 can be rotated at speeds of more than 19,000 revolutions per minute. At such speeds, a mechanical strength of the first feather keys 4 is no longer sufficient. Therefore, the second feather keys 5 have a higher mechanical strength than the first feather keys.
  • the second feather keys are made of ceramic and / or a
  • the first feather keys 4 also have a damping effect. This dampening effect is due to the fact that the first feather keys 4 are made of a plastic, in particular duroplastic plastic. Resonance phenomena during operation of the electric machine 1 can thus not dangerous
  • the rotor 6 according to the exemplary embodiment of the invention has the following advantages:

Landscapes

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

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor (6) für eine elektrische Maschine aufweisend einen Rotorträger (3) und ein Rotorpaket (2) sowie eine Vielzahl von ersten Passfedern (4) und zumindest eine zweite Passfeder (5) zum formschlüssigen Verbinden von Rotorpaket (2) und Rotorträger (3), wobei das Rotorpaket (2) konzentrisch zu dem Rotorträger (3) ausgebildet ist und Rotorpaket (2) und Rotorträger (3) um eine gemeinsame Mittelachse (100) rotierbar sind, wobei eine radial innere Seite (10) des Rotorpakets (2) gegenüber einer radial äußeren Seite (11) des Rotorträgers (3) angeordnet ist, wobei die radial innere Seite (10) des Rotorpakets (2) erste Ausnehmungen (8) in radialer Richtung und die radial äußere Seite (11) des Rotorträgers (3) zweite Ausnehmungen (9) in radialer Richtung aufweist, wobei jeweils eine erste Passfeder (4) oder zweite Passfeder (5) gleichzeitig in einer ersten Ausnehmung (8) und zweiten Ausnehmung (9) angeordnet ist, und wobei die ersten Passfedern (4) aus Kunststoff gefertigt sind und die zweite Passfeder (5) aus einem Material mit höherer Festigkeit als der Kunststoff gefertigt ist.

Description

Beschreibung
Titel
Rotor für eine elektrische Maschine sowie elektrische Maschine Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine. Außerdem betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine umfassen einen solchen Rotor, wobei die elektrische Maschine insbesondere als Antrieb oder Hilfsantrieb eines Fahrzeugs vorgesehen ist.
In Kraftfahrzeugen können elektrische Maschinen als Antrieb oder Hilfsantrieb verwendet werden. Dazu wird ein Rotorpaket, das üblicherweise aus mehreren einzelnen Blechen besteht und Permanentmagnet oder Wicklungen aufnehmen kann, per Presssitz auf eine Welle gepresst. Wird der Rotor angetrieben, so wird auch die Welle rotiert. Allerdings induziert ein Presssitz von Natur aus hohe mechanische Spannungen im Rotor, die die Drehzahlfestigkeit des Rotors reduzieren. Durch die Pressverbindung ist außerdem eine Stahl-Stahl- Verbindung vorhanden, da Rotorpaket und Welle nicht gegeneinander elektrisch isoliert sind. Dies führt zu der Gefahr von Elektro-Pitting, durch das Lager, insbesondere Kugellager, der Welle beschädigt werden können.
Offenbarung der Erfindung Der erfindungsgemäße Rotor ermöglicht ein Isolieren des Rotorpakets von der
Welle. Außerdem ermöglicht der Rotor einen Betrieb bei hohen Drehzahlen mit gleichzeitig erhöhter Lebensdauer und wartungsarmen Betrieb.
Der erfindungsgemäße Rotor für eine elektrische Maschine umfasst einen Rotorträger und ein Rotorpaket sowie eine Vielzahl von ersten Passfedern und zumindest eine zweite Passfeder. Im Rahmen dieser Veröffentlichung ist unter dem Begriff umfassen ein Synonym zu aufweisen zu verstehen. Der Rotorträger dient zum Abtrieb der Rotationsenergie der elektrischen Maschine. Der
Rotorträger kann daher beispielsweise eine Welle sein. Das Rotorpaket ist zum Aufnehmen von Permanentmagneten und/oder Elektromagneten ausgebildet, sodass das Rotorpaket mit einem Stator der elektrischen Maschine
zusammenwirken kann. Besonders vorteilhaft ist das Rotorpaket aus mehreren
Blechen zusammengesetzt, indem die Bleche übereinander gestapelt werden. Die ersten Passfedern und die zumindest eine zweite Passfeder dient zum formschlüssigen Verbinden von Rotorpaket und Rotorträge. Das Rotorpaket ist konzentrisch zu dem Rotorträger ausgebildet. Dabei ist vorgesehen, dass Rotorpaket und Rotorträger um eine gemeinsame Mittelachse rotierbar sind. Eine radial innere Seite des Rotorpakets ist gegenüber einer radial äußeren Seite des Rotorträgers angeordnet. Die Richtungsangabe radial ist dabei relativ zu der gemeinsamen Mittelachse anzusehen. Somit umgibt das Rotorpaket den Rotorträger, da das Rotorpaket radial außerhalb des
Rotorträgers angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist zwischen Rotorträger und Rotorpaket, das bedeutet zwischen der radialen inneren Seite des Rotorpakets und der radialen äußeren Seite des Rotorträgers, ein Spalt vorhanden. Um den Rotorträger mit dem Rotorpaket zu verbinden, weist die radial innere Seite des Rotorpakets erste Ausnehmungen in radialer Richtung auf, während die radial äußere Seite des Rotorträgers zweite Ausnehmungen in radialer Richtung aufweist. Jeweils eine erste Passfeder oder zweite Passfeder ist gleichzeitig in einer ersten Ausnehmung und zweiten Ausnehmung angeordnet. Somit ist eine formschlüssige Verbindung zwischen Rotorträger und Rotorpaket etabliert, da sich Rotorträger und Rotorpaket aufgrund der in sowohl eine erste Ausnehmung als auch zweite Ausnehmung eingreifenden Passfedern nicht mehr
gegeneinander bewegen lassen. Insbesondere wirkt auf jede der Passfedern eine gleich große Kraft, um somit ein Drehmoment und eine Drehzahl von dem Rotorpaket auf den Rotorträger zu übertragen. Die ersten Passfedern sind aus Kunststoff gefertigt, während die zumindest eine zweite Passfeder aus einem
Material mit höherer Festigkeit als der Kunststoff gefertigt ist.
Durch die Verwendung von Kunststoff ist eine einfache und aufwandsarme Herstellung der ersten Passfedern ermöglicht. Außerdem wirkt der Kunststoff von Natur aus dämpfend, sodass eine Übertragung von Schwingungen zwischen
Rotorpaket und Rotorträger erschwert oder verhindert ist. Daher können Resonanzerscheinungen im Betrieb keine gefährlichen Resonanzüberhöhungen bewirken und folglich für die elektrische Maschine nicht gefährlich werden.
Da Kunststoff bei hohen Drehzahlen des Rotors die Festigkeitsanforderungen für einen Betrieb des Rotors nicht mehr erfüllen kann, erfolgt der Formschluss zwischen Rotorpaket und Rotorträger zusätzlich durch die zumindest eine zweite Passfeder. Diese kann höheren Belastungen ausgesetzt werden, sodass eine Gefahr eines Versagens der formschlüssigen Verbindung zwischen Rotorträger und Rotorpaket verringert ist.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Bevorzugt sind die ersten Passfedern und die zumindest eine zweite Passfeder elektrisch nicht leitend ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich sind die ersten Passfedern und die zumindest eine zweite Passfeder elektrisch von dem
Rotorträger und dem Rotorpaket isoliert. Somit ist keine elektrische Verbindung zwischen Rotorträger und Rotorpaket vorhanden. Die vermeidet insbesondere Probleme wie das zuvor beschriebene Elektro-Pitting. Somit ist eine lange Lebensdauer von verwendeten Lagern gewährleistet.
Die ersten Passfedern sind vorteilhafterweise aus Epoxidharz und/oder einen Duroplast gefertigt. Duroplaste lassen sich insbesondere einfach und
aufwandsarm verarbeiten, beispielsweise durch Spritzgießen. Somit sind die ersten passfedern einfach und aufwandsarm herstellbar. Gleichzeitig weist ein Duroplast vorteilhafte Dämpfungseigenschaften auf, um die
Leistungsübertragung zwischen Rotorträger und Rotorpaket schwingungsfrei auszugestalten. Ein duroplastischer Kunststoff weist üblicherweise bis 200°C eine Festigkeit auf, die zum Übertragen von Leistung von dem Rotorpaket auf den Rotorträger ausreicht. Da solche Temperaturen in elektrischen Maschinen für Kraftfahrzeuge nicht erreicht werden, sind die Festigkeitseigenschaften des duroplastischen Kunststoffs ausreichend.
Die zumindest eine zweite Passfeder ist bevorzugt aus Metall und/oder Keramik gefertigt. So kann es insbesondere bei hohen Drehzahlen, beispielsweise bei Drehzahlen oberhalb von 19000 Umdrehungen pro Minute, der Fall sein, dass die Festigkeit der ersten Passfedern, insbesondere wenn diese aus einem Duroplast gefertigt sind, nicht mehr ausreicht. Für eine Leistungsübertragung zwischen Rotorpaket und Rotorträger ist somit eine höhere Festigkeit benötigt, was durch die zumindest eine zweite Passfeder erreicht wird. Gleichzeitig bleiben die Vorteile der aus Kunststoff gefertigten ersten Passfedern bestehen.
Besonders vorteilhaft ist das Metall, aus dem die zumindest eine zweite
Passfeder gefertigt ist, ein nichtmagnetischer Stahl. Somit ist eine verglichen mit Kunststoff hohe Festigkeit der zumindest einen zweiten Passfeder sichergestellt. Dadurch sind hohe Lasten auch bei hohen Drehzahlen des Rotors zwischen Rotorpaket und Rotorträger übertragbar. Besonders vorteilhaft ist die aus nichtmagnetischem Stahl gefertigte zweite Passfeder elektrisch isoliert, insbesondere mit einem elektrisch isolierenden Überzug versehen.
Die Anzahl an ersten Passfedern ist insbesondere größer ist als die Anzahl an zweiten Passfedern. Insbesondere sind die ersten Passfedern aufgrund ihrer
Fertigung aus Kunststoff einfacher und kostengünstiger zu fertigen als die zweiten Passfedern. Außerdem sind die ersten Passfedern insbesondere von Natur aus nicht elektrisch leitend und müssen daher nicht isoliert werden, um den Rotorträger galvanisch von dem Rotorpaket zu trennen.
Vorteilhafterweise ist die Anzahl an ersten Passfedern zumindest doppelt, bevorzugt zumindest dreimal, insbesondere zumindest fünfmal so groß ist wie die Anzahl an zweiten Passfedern. Somit ist sichergestellt, dass der Rotor einfach und aufwandsarm herstellbar ist, gleichzeitig eine ausreichende
Dämpfung zwischen Rotorträger und Rotorpaket vorhanden ist.
Die ersten Ausnehmungen und die zweiten Ausnehmungen sind bevorzugt rotationssymmetrisch um die Mittelachse angeordnet. Somit erfolgt auch eine Drehmomentübertragung zwischen Rotorpaket und Rotorträger durch
gleichmäßige Kraftübertragung an den Passfedern, die in den Ausnehmungen angeordnet sind. Außerdem ist vermieden, dass durch unregelmäßige
Anordnungen der Passfedern innerhalb des Rotors Unwuchten entstehen, die zu Beschädigungen des Rotors oder von verwendeten Lagern führen können.
Die ersten Passfedern und zumindest zwei zweite Passfedern sind bevorzugt in einem regelmäßig wiederholenden Muster um die Mittelachse angeordnet. Durch das sich regelmäßig wiederholende Muster sind Unwuchten innerhalb des Rotors vermieden. Somit kann der Rotor auch bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten, insbesondere bei Rotationsgeschwindigkeiten größer als 19000 Umdrehungen pro Minute, betrieben werden.
Die Erfindung betrifft außerdem eine elektrische Maschine. Die elektrische Maschine weist einen Rotor wie zuvor beschrieben und einen Stator auf. Dabei ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine insbesondere als Antrieb oder Hilfsantrieb eines Fahrzeugs verwendet wird. Durch die Verwendung der zuvor beschriebenen Passfedern ist somit sichergestellt, dass die elektrische Maschine hohe Drehzahlen und Drehmomente erzeugen kann, gleichzeitig einfach und aufwandsarm herstellbar ist. Außerdem weisen insbesondere Lager der elektrischen Maschine aufgrund der elektrischen Isolierung von Rotorpaket und Rotorträger eine lange Lebensdauer auf.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Abbildung eines Teils einer elektrischen
Maschine mit einem Rotor gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsform der Erfindung
Figur 1 zeigt schematisch einen Teil einer elektrischen Maschine 1. Die elektrische Maschine 1 umfasst einen Rotor 6 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie einen Stator 7. Rotor 6 und Stator 7 wirken zusammen, um eine Rotationsbewegung des Rotors 6 um eine Mittelachse 100 zu generieren. Diese Rotationsbewegung ist insbesondere zum Antreiben von Fahrzeugen verwendbar.
Der Rotor 6 umfasse einen Rotorträger 3, der zum Abtrieb verwendet wird, kann über den Rotorträger 3 eine Rotation des Rotors 6 an weitere
Komponenten der elektrischen Maschine 1 übertragen werden. Außerdem umfasst der Rotor 6 ein Rotorpaket 2. Das Rotorpaket 2 ist insbesondere durch Stapeln mehrerer Bleche gefertigt und umfasst Aussparungen 12 für
Permanentmagnete 13. Die Permanentmagnete können mit dem Stator 7 zusammenwirken, um so eine Rotation des Rotorpakets 2 zu generieren.
Um die Rotation von dem Rotorpaket 2 auf den Rotorträger 3 zu übertragen, sind Rotorpaket 2 und Rotorträger 3 formschlüssig miteinander verbunden. Diese Verbindung wird über erste Passfedern 4 und zweite Passfedern 5 hergestellt.
Das Rotorpaket 2 umgibt den Rotorträger 3, wobei Rotorpaket 2 und Rotorträger 3 bezüglich der Mittelachse 100 konzentrisch angeordnet sind. Somit ist eine radial innere Fläche 10 des Rotorpakets 2 gegenüberliegend angeordnet zu einer radial äußeren Fläche 1 1 des Rotorträgers 3. Die radial innere Fläche 10 des Rotorpakets 2 weist in radialer Richtung erste Ausnehmungen 8 auf, während die radial äußere Fläche 1 1 des Rotorträgers 3 in radialer Richtung zweite
Ausnehmungen 9 aufweist. Die ersten Ausnehmungen 8 und die zweiten
Ausnehmungen 9 weisen insbesondere dieselben Abmessungen auf.
Jeweils eine der ersten Passfedern 4 oder zweiten Passfedern 5 ist in sowohl einer ersten Ausnehmung 8 als auch in einer zweiten Ausnehmung 9
angeordnet, somit ist ein Formschluss zwischen Rotorträger 3 und Rotorpaket 2 realisiert. Der Formschluss erlaubt somit das Übertragen von Rotationsenergie zwischen Rotorpaket 2 und Rotorträger 3.
Die ersten Ausnehmungen 8 und die zweiten Ausnehmungen 9 und damit auch die ersten Passfedern 4 und die zweiten Passfedern 5 sind gleichmäßig um die Mittelachse 100 angeordnet. Außerdem sind erste Passfedern 4 und zweite Passfedern 5 in einem sich wiederholenden Muster um die Mittelachse angebracht. Somit wird eine Symmetrie erreicht, durch die Unwuchten innerhalb des Rotors 6 vermieden sind.
In dem in Figur 1 gezeigten Beispiel weist werden zur Verbindung von
Rotorpaket 2 und Rotorträger 3 sechszehn Passfedern 4, 5 verwendet, davon vierzehn erste Passfedern 4 und zwei zweite Passfedern 9. Die ersten
Passfedern 4 und die zweiten Passfedern 5 unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Festigkeit. So sind die ersten Passfedern 4 aus einem duroplastischen Kunststoff gefertigt. Aus einem solchen Material lassen sich die ersten Passfedern 4 einfach durch einen Gussprozess, beispielsweise einen Spritzgussprozess, herstellen, da der Kunststoff dünnflüssig ist und somit eine Form zuverlässig ausfüllt. Bis etwa 200°C sind die ersten Passfedern 4 mechanisch belastbar, um eine Rotation von dem Rotorpaket 2 auf den Rotorträger 3 zu übertragen. Diese Temperatur wird bei der elektrischen Maschine 1 nicht überschritten, sodass keine
festigkeitsverringernde Wirkung aufgrund Erhitzung auftritt. Die ersten
Passfedern 4 tragen eine gleich große Last.
Der Rotor 6 kann mit Drehzahlen von mehr als 19000 Umdrehungen pro Minute rotiert werden. Bei solchen Drehzahlen reicht eine mechanische Festigkeit der ersten Passfedern 4 nicht mehr aus. Daher weisen die zweiten Passfedern 5 eine höhere mechanische Festigkeit auf als die ersten Passfedern. Insbesondere sind die zweiten Passfedern dazu aus Keramik und/oder einem
nichtmagnetischen Stahl gefertigt. Um eine elektrische Isolierung zwischen Rotorpaket 2 und Rotorträger 3 zu ermöglichen, ist außerdem eine elektrische Isolierung vorhanden, mit der die zweiten Passfedern 5, sofern diese aus einem elektrische leitfähigen Material gefertigt sind, abgeschirmt sind. Somit ist verhindert, dass Lager der elektrischen Maschine 1 durch Elektro-Pitting
Schaden nehmen.
Durch die zweiten Passfedern 5 erfolgt eine Kraftübertragung zwischen
Rotorträger 3 und Rotorpaket 2 auch bei hohen Drehzahlen wie oben
beschrieben. Somit kann auch bei hohen Drehzahlen ein Betrieb der elektrischen Maschine sichergestellt werden.
Die ersten Passfedern 4 wirken außerdem dämpfend. Diese Dämpfwirkung rührt daher, dass die ersten Passfedern 4 aus einem Kunststoff, insbesondere aus duroplastischem Kunststoff, gefertigt sind. Resonanzerscheinungen im Betrieb der elektrischen Maschine 1 können somit keine gefährlichen
Resonanzüberhöhungen bewirken, die zu einer Beschädigung der elektrischen Maschine 1 führen können. Gegenüber bisher verwendeten Presspassungen zum Verbinden von Rotorträger und Rotorpaket weist der Rotor 6 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung die folgenden Vorteile auf:
• Eliminierung des drehzahlreduzierenden Einflusses der Pressspannungen · Isolierung des Rotorträgers 3 vom Rotorpaket 2 und damit Eliminierung von schlechten Eigenschaften hinsichtlich elektromagnetischer Verträglichkeit
• Vermeidung von elektrischer Erosion an (Kugel-)Lagern der elektrischen Maschine 1 durch elektrische Isolierung von Rotorträger 3 und Rotorpaket 2
• Dämpfung der Rotoranordnung und dadurch Reduzierung oder Eliminierung des Einflusses von Resonanzkräften

Claims

Ansprüche
1 . Rotor (6) für eine elektrische Maschine aufweisend einen Rotorträger (3) und ein Rotorpaket (2) sowie eine Vielzahl von ersten Passfedern (4) und zumindest eine zweite Passfeder (5) zum formschlüssigen Verbinden von Rotorpaket (2) und Rotorträger (3),
• wobei das Rotorpaket (2) konzentrisch zu dem Rotorträger (3)
ausgebildet ist und Rotorpaket (2) und Rotorträger (3) um eine gemeinsame Mittelachse (100) rotierbar sind,
• wobei eine radial innere Seite (10) des Rotorpakets (2) gegenüber einer radial äußeren Seite (1 1 ) des Rotorträgers (3) angeordnet ist,
• wobei die radial innere Seite (10) des Rotorpakets (2) erste
Ausnehmungen (8) in radialer Richtung und die radial äußere Seite (1 1 ) des Rotorträgers (3) zweite Ausnehmungen (9) in radialer Richtung aufweist,
• wobei die ersten Passfedern (4) und die zumindest eine zweite
Passfeder (5) jeweils sowohl in einer der ersten Ausnehmungen (8) des Rotorpakets (2) als auch in einer der zweiten Ausnehmungen (9) des Rotorträgers (3) angeordnet sind, und
• wobei die ersten Passfedern (4) aus Kunststoff gefertigt sind und die zweite Passfeder (5) aus einem Material mit höherer Festigkeit als der Kunststoff gefertigt ist.
2. Rotor (6) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die ersten
Passfedern (4) und die zweite Passfeder (5) elektrisch nicht leitend ausgebildet und/oder elektrisch von dem Rotorträger (2) und dem
Rotorpaket (2) isoliert sind.
3. Rotor (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die ersten Passfedern (4) aus Epoxidharz und/oder einen Duroplast gefertigt sind. Rotor (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die zweite Passfeder (5) aus Metall und/oder Keramik gefertigt ist.
Rotor (6) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall ein nichtmagnetischer Stahl ist.
Rotor (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Anzahl an ersten Passfedern (4) größer ist als die Anzahl an zweiten Passfedern (5).
Rotor (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Anzahl an ersten Passfedern (4) zumindest doppelt, bevorzugt zumindest dreimal, insbesondere zumindest fünfmal so groß ist wie die Anzahl an zweiten Passfedern (5).
Rotor (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die ersten Ausnehmungen (8) und die zweiten Ausnehmungen (9) rotationssymmetrisch um die Mittelachse (100) angeordnet sind.
Rotor (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die ersten Passfedern (4) und zumindest zwei zweite Passfedern (5) in einem regelmäßig wiederholenden Muster um die Mittelachse (100) angeordnet sind.
0. Elektrische Maschine (1 ) aufweisend einen Rotor (6) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche und einen Stator (7).
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