WO2019192805A1 - Rotor für eine elektrische maschine mit integriertem radial- und axialschwingungstilger - Google Patents

Rotor für eine elektrische maschine mit integriertem radial- und axialschwingungstilger Download PDF

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WO2019192805A1
WO2019192805A1 PCT/EP2019/056078 EP2019056078W WO2019192805A1 WO 2019192805 A1 WO2019192805 A1 WO 2019192805A1 EP 2019056078 W EP2019056078 W EP 2019056078W WO 2019192805 A1 WO2019192805 A1 WO 2019192805A1
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WO
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rotor
rubber
elastic element
vibration damper
absorber mass
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PCT/EP2019/056078
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English (en)
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Inventor
Holger Fröhlich
Original Assignee
Cpt Zwei Gmbh
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/003Couplings; Details of shafts
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • H02K1/30Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures using intermediate parts, e.g. spiders

Definitions

  • the invention relates to a rotor for arrangement in an electric machine, wherein the rotor has an integrated axial vibration damper and integrated
  • Radial vibration damper has.
  • the invention also relates to an electrical machine with the rotor according to the invention.
  • Electric machines with a rotor are well known.
  • the known electrical machines generally have a stator and a rotatable in the stator about a rotor axis rotatable rotor.
  • Bending vibrations and vibrations in the axial direction of the rotor may occur, which may have adverse effects on the electric machine or on a motor vehicle.
  • a rotating electric machine in which a torsional vibration damper integrated into the rotating electrical machine.
  • the electric machine has a rotor core with a first end and a second end. The integrated
  • Torsional vibration damper consists of a torsionally flexible coupling and a torsion damper and provides a mechanical damping.
  • the integrated torsional vibration damper is attached to the rotary shaft of the electric machine by a flange.
  • the rotor lamination stack is suitable with the first end on the integrated torsional vibration damper
  • Structural elements such as a mounting flange, attached and is not directly attached to the rotatable shaft.
  • a rotor is provided for arrangement in an electric machine, with a hollow-cylindrical shaped laminated core carrier, on the outer peripheral surface thereof
  • Rotor laminated core can be arranged, and at the respective axial end of the laminated core carrier is arranged in each case an end flange, wherein the respective end flange has a shaft journal for supporting the rotor, and in the hollow cylindrical shaped laminated core a Radialschwingungstilger and a
  • Axialschwingungstilger arranged and / or is formed.
  • a rotor for an electric machine having a hollow cylindrical shaped laminated core.
  • This can be, for example, a hollow rotor shaft.
  • At least one rotor core can be arranged and / or arranged on the laminated core carrier.
  • the rotor laminated core can preferably be arranged rotationally fixed on the laminated core and transmit a torque to the laminated core.
  • At the respective axial ends of the laminated core carrier is a
  • Has shaft journal which is usually coaxial with
  • Rotor axis is formed.
  • Blechobiums, or the hollow rotor shaft are the
  • Radial vibration damper and the Axialschwingungstilger arranged.
  • About the Axialschwingungstilger can shocks and / or vibrations, preferably in
  • the Radialschwingungstilger and the Axialschwingungstilger act directly on the rotor or on the hollow rotor shaft, so that the Radialschwingungstilger and the Axialschwingungstilger reduce unwanted vibrations and / or noise at the place of origin and thus can positively influence the operating characteristics of the rotor.
  • the vibrations causing the vibrations of the rotor can be applied to the radial vibration damper and / or the Axialschwingungstilger be transmitted.
  • the design of the radial vibration absorber and / or the Axialschwingungstilgers is preferably tuned to the frequencies that may occur during operation of the rotor. These can preferably be determined in advance by simulations and / or tests. In this way, a rotor with an integrated
  • Axialschwingungstilger provided, which can have a reduced space and increased operating characteristics. In addition to the space-saving design, the manufacturing costs can also be reduced. In addition, the life and / or reliability of the rotor or the electric machine can be increased.
  • Axialschwingungstilger is a vibratory
  • the radial vibration damper comprises a rubber-elastic element with at least one arranged and / or embedded in the rubber-elastic element first absorber mass.
  • the rubber-elastic element is preferably an elastomer, in particular a silicone elastomer, and most preferably a vulcanized silicone elastomer. Silicone elastomers are suitable and designed to convert vibration energy into heat.
  • the first absorber mass can be designed as desired. As a rule, the first absorber mass has a higher density than the rubber-elastic element.
  • the first absorber mass is formed as a metal core, but this is not limited exclusively to a metal core. The advantage of a metal core is that it is easy and inexpensive to produce. In an advantageous development of the invention it is provided that the first absorber mass within the
  • rubber-elastic element is held in the axial direction of the rotor and in the radial direction of the rotor, wherein the
  • the elastic element can oscillate in the radial direction at least in sections as a result of rotation of the rotor about its axis of rotation, and the first absorber mass oscillates in the radial direction.
  • the first absorber mass is positioned in the radial direction and in the axial direction within the rubber-elastic element.
  • the first absorber mass acts within the rubber-elastic element as a vibrating mass and the rubber-elastic element takes over the function of the spring and the damper.
  • Unwanted oscillations of the rotor as a result of its rotation stimulate the first absorber mass to oscillate in the radial direction. By depriving the first absorber mass of the stimulating vibration energy, the vibration is dampened.
  • the first absorber mass can be connected in different ways with the rubber-elastic element.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the first absorber mass is arranged cohesively and / or positively in the rubber-elastic element.
  • the first absorber mass is arranged cohesively and / or positively in the rubber-elastic element.
  • the rubber-elastic element be vulcanized together, pressed together and / or glued together. In this way, the first absorber mass can be positioned or fastened in the rubber-elastic element.
  • the first absorber mass is arranged centrally in the longitudinal direction of the laminated core, this does not mean that the first absorber mass is located on the rotor axis of rotation. Rather, the first absorber mass is arranged in the radial direction at a distance from the rotor axis of rotation.
  • the radial vibration damper in a longitudinal section through the rotor has a rectilinear configuration, and is clamped between the end flanges. That way is the
  • Radial vibration absorber preferably coaxial in the
  • Tin packet carrier arranged and clamped between the end flanges. In the radial direction, the
  • Radial vibration damper over its entire length at a distance from the inner circumferential surface of the laminated core, so that the first absorber mass can oscillate in the radial direction.
  • the radial vibration damper in a longitudinal section through the rotor has a dumbbell-shaped configuration. Accordingly, the radial vibration damper between the respective end portions on a central portion which comprises a reduced outer diameter relative to the respective end portions.
  • Radialschwingungstilgers are based at least in sections against the inner circumferential surface of the laminated core carrier, whereby the Radialschwingungstilger is positionally positionable in the laminated core carrier.
  • the middle section is like this
  • the first absorber mass is arranged in the middle section.
  • the radial vibration damper is arranged cohesively and / or positively in the laminated core and / or is connected to an inner circumferential surface of the laminated core carrier.
  • a cohesive connection is preferably one
  • Adhesive bond Under a positive connection is to be understood that the rubber-elastic element with the Blechbieri and / or the end flanges braced and thus fixed in position.
  • Damping elements take over the spring and / or damping and the second absorber mass is the oscillating mass. Shocks or vibrations that act on the rotor substantially in the axial direction can be achieved by the axial vibration damper
  • shock and / or vibration energy is absorbed by the Axialschwingungstilger.
  • the second absorber mass can be a metal core in analogy to the first absorber mass, wherein the second absorber mass is not limited to the metal core.
  • a Tilgermasse in the form of a metal core is inexpensive to produce.
  • the guide sleeve is disposed within the rubber-elastic element, wherein the
  • the rubber-elastic element to the
  • Guide sleeve to be vulcanized. It is also conceivable that the guide sleeve is pressed into the rubber-elastic element. Alternatively and / or in addition, it can be provided that the guide sleeve is glued to the rubber-elastic element. In this way, the rubber-elastic element can be securely connected to the guide sleeve.
  • the rubber-elastic element is designed such that, despite a connection of the rubber-elastic element to the guide sleeve, the first absorber mass can oscillate in the radial direction.
  • the first absorber mass within the elastomeric element is inter alia displaceable in the radial direction due to centrifugal force. This is possible because the
  • rubber-elastic element is deformable and also between the guide sleeve and the first absorber mass rubber-elastic material, that is deformable material of the rubber-elastic element, is arranged.
  • the first absorber mass may be in one piece or in several parts
  • first absorber mass preferably several absorber mass elements are arranged spaced from each other in the circumferential direction and embedded within the rubber-elastic element.
  • the invention also relates to an electric machine with the rotor according to the invention, wherein the rotor at least
  • Embodiments are not limiting, but rather to be understood as exemplary, they should enable the skilled person to carry out the invention.
  • the Applicant reserves the right to make individual or several of the features disclosed in the exemplary embodiments the subject matter of patent claims or to include such features in existing claims.
  • Fig. 1 is a longitudinal section through a rotor with a
  • Fig. 2 is a longitudinal section through a rotor with a
  • a rotor 10 for an electric machine is shown.
  • the rotor 10 has a hollow-cylindrical shaped laminated core 12.
  • the laminated core 12 can be
  • the laminated core 12 preferably has an inner diameter of> 30 mm.
  • a rotor core 14 is arranged on the laminated core 12 .
  • the rotor core 14 is preferably rotationally fixed on the
  • Tin packet carrier 12 attached. This means that Rotor laminated core 14 at least partially rests on an outer peripheral surface 16 of the laminated core 12 and / or preferably non-positively, frictionally and / or materially connected thereto. Thus, a rotational movement and / or torque of the rotor lamination stack 14 on the
  • Tin packet carrier 12 are transmitted.
  • each end flange 20 has a shaft journal 22 which is formed coaxially with the rotor axis of rotation 24.
  • the radial vibration damper 26 and the Axialschwingungstilger 28 are thus disposed within the rotor 10 and the laminated core 12 and thus formed integrated. In this way, a rotor 10 with an integrated radial vibration damper 26 and an integrated axial vibration damper 28
  • the manufacturing costs can also be reduced.
  • the radial vibration damper 26 is a vibratory mass-spring damping system. It is provided here that the radial vibration damper 26 comprises a rubber-elastic element 30 with at least one first absorber mass 32 arranged and / or embedded in the rubber-elastic element 30.
  • the rubber-elastic element 30 is a silicone elastomer.
  • Silicone elastomers are suitable and designed
  • the first absorber mass 32 is in the present embodiment as a metal core educated.
  • the advantage of a metal core is that it is simple and inexpensive to produce and has a higher density compared to the silicone elastomer.
  • the first absorber mass 32 is held within the rubber-elastic element 30 in the axial direction of the rotor 10 and in the radial direction of the rotor 10, wherein the rubber-elastic element 30 due to rotation of the rotor 10 about its rotor axis 24 at least partially swing in the radial direction 33, and the first absorber mass 32 oscillates in the radial direction 33.
  • the first absorber mass 32 acts within the rubber-elastic element 30 as a vibrating mass and the rubber-elastic element 30 takes over the function of the spring and the damper. Unwanted vibrations of the rotor 10 as a result of its rotation, the first absorber mass 32 to vibrate in the radial direction 33 at. By depriving the first damper mass 32 of the exciting vibration energy, the vibration is attenuated.
  • the first absorber mass 32 is in the longitudinal direction of the first absorber mass 32
  • Plate core 12 is arranged centrally, which does not mean that the first absorber mass 32 is located on the rotor axis 24. Rather, the first absorber mass 32 is arranged in the radial direction at a distance from the rotor axis of rotation 24. In the present exemplary embodiment, the first absorber mass 32 is arranged radially inward.
  • the first absorber mass 32 is glued to the rubber-elastic element 30, so that it is firmly or captively connected to the rubber-elastic element 30.
  • the Axialschwingungstilger 28 has a within the rubber-elastic element 30 to the shaft journal 22 coaxially extending guide sleeve 34.
  • a second absorber mass 36 is arranged displaceable against damping elements 38 in the axial direction 40 and / or formed. The second absorber mass 36 is thus between the
  • Damping elements 38 cause the spring and / or damping and the second absorber mass 36 represents the mass. Shocks or
  • Vibrations that act on the rotor 10 substantially in the axial direction 40 can be compensated and / or reduced by the axial vibration damper 28, wherein the shock and / or vibration energy from the axial vibration damper 28
  • the guide sleeve 34 is integrally connected to the rubber-elastic element 30.
  • the rubber-elastic element 30 is vulcanized to the guide sleeve 34. At this point it should be noted that the rubber-elastic element 30 is formed such that, despite the connection of the rubber-elastic element 30 to the guide sleeve 34, the first absorber mass 32 can oscillate in the radial direction 33.
  • the radial vibration damper 26 has a rectilinear profile in longitudinal section through the rotor 10. In this way, the radial vibration damper 26 is arranged coaxially in the laminated core 12 and clamped between the end flanges 20. In the radial direction, the radial vibration damper 26 over its entire length at a distance to an inner circumferential surface 41 of the laminated core 12, so that the first absorber mass 32 can oscillate in the radial direction 33.
  • Tilgermasse 32 is at least 5 mm smaller than the
  • Embodiment but a dumbbell-shaped configuration.
  • the radial vibration damper 26 has a central portion 44 reduced with respect to the respective end portions 42 between the end portions 42 formed in the axial direction of the rubber elastic member 30
  • the end portions 42 of the rubber-elastic element 30 are based at least in sections against the inner circumferential surface 41 of the laminated core 12, whereby the radial vibration damper 26 positionally positionable in the laminated core 12 is positionable.
  • the middle portion 44 is formed so that it can vibrate in the radial direction. Accordingly, the first absorber mass 32 is arranged in the middle section.
  • the outer diameter of the radial vibration damper 26 in the middle section is at least 5 mm smaller than the inner diameter of the laminated core 12.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor (10) zur Anordnung in einer elektrischen Maschine, mit einem hohlzylinderförmig ausgebildeten Blechpaketträger (12), auf dessen äußerer Umfangsfläche (16) ein Rotorblechpaket (14) anordbar ist, und an den jeweiligen axialen Ende (18) des Blechpaketträgers (12) jeweils ein Stirnflansch (20) angeordnet ist, wobei der jeweilige Stirnflansch (20) einen Wellenzapfen (22) zur Lagerung des Rotors (10) aufweist, und in dem hohlzylinderförmig ausgebildeten Blechpaketträger (12) ein Radialschwingungstilger (26) und ein Axialschwingungstilger (28) angeordnet und/oder ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Rotor für eine elektrische Maschine mit integriertem Radial- und AxialSchwingungstilger
Die Erfindung betrifft einen Rotor zur Anordnung in einer elektrischen Maschine, wobei der Rotor einen integrierten Axialschwingungstilger und integrierten
Radialschwingungstilger aufweist. Die Erfindung betrifft zudem eine elektrische Maschine mit dem erfindungsgemäßen Rotor.
Elektrische Maschinen mit einem Rotor sind allgemein bekannt . Die bekannten elektrischen Maschinen weisen in der Regel einen Stator und einen in dem Stator um eine Rotordrehachse rotierbaren Rotor auf .
Weiterhin ist bekannt, dass während des Betriebes in der Rotorwelle des Rotors fortwährend Biegeschwingungen entstehen können. Ursachen dafür können vor allem größere Änderungen der Wellendrehzahl beim Beschleunigen und Bremsen sein. Ebenso kann aber auch eine Unwucht des Rotors Biegeschwingungen auslösen. Es sind daher ebenfalls Rotoren mit einem Schwingungsdämpfer bekannt, um gefährliche Drehschwingungen in der drehbaren Welle der elektrischen Maschine während eines Startvorgangs, eines Ausstellvorgangs oder im normalen Betrieb der elektrischen Maschine zu vermeiden bzw. zu reduzieren.
Des Weiteren ist es nicht auszuschließen, dass neben
Biegeschwingungen auch Schwingungen in axialer Richtung des Rotors auftreten können, die Beeinträchtigungen auf die elektrische Maschine bzw. auf ein Kraftfahrzeug haben können.
Aus der US 2010/0225121 Al ist beispielsweise eine rotierende elektrische Maschine bekannt, bei der ein Drehschwingungsdämpfer in die rotierende elektrische Maschine integriert ist. Die elektrische Maschine weist ein Rotorblechpaket mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende auf. Der integrierte
Drehschwingungsdämpfer besteht aus einer drehelastischen Kupplung und einem Torsionsdämpfer und sorgt für eine mechanische Dämpfung. Der integrierte Drehschwingungsdämpfer ist an der drehbaren Welle der elektrischen Maschine durch einen Flansch befestigt. Das Rotorblechpaket ist mit dem ersten Ende an dem integrierten Torsionsschwingungsdämpfer durch geeignete
Strukturelemente, wie etwa einen Montageflansch, befestigt und ist nicht direkt an der drehbaren Welle fest angebracht.
Nachteilig bei dem bekannten Rotor bzw. der bekannten
elektrischen Maschine ist der erhöhte Bauraumbedarf in axialer Richtung, da der Drehschwingungsdämpfer in axialer Richtung auf das Rotorblechpaket angeflanscht ist und somit einen
entsprechend großen Bauraum in Längsrichtung der elektrischen Maschine erfordert.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Rotor für eine elektrische Maschine mit erhöhten Laufeigenschaften bereitzustellen, der einen reduzierten Bauraumbedarf aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen angegeben, wobei jedes Merkmal sowohl einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen kann.
Erfindungsgemäß ist ein Rotor zur Anordnung in einer elektrischen Maschine vorgesehen, mit einem hohlzylinderförmig ausgebildeten Blechpaketträger, auf dessen äußerer Umfangsfläche ein
Rotorblechpaket anordbar ist, und an den jeweiligen axialen Ende des Blechpaketträgers jeweils ein Stirnflansch angeordnet ist, wobei der jeweilige Stirnflansch einen Wellenzapfen zur Lagerung des Rotors aufweist, und in dem hohlzylinderförmig ausgebildeten Blechpaketträger ein Radialschwingungstilger und ein
Axialschwingungstilger angeordnet und/oder ausgebildet ist.
Mit anderen Worten ist es ein Aspekt der Erfindung, einen Rotor für eine elektrische Maschine bereitzustellen, der einen hohlzylinderförmig ausgebildeten Blechpaketträger aufweist. Dies kann beispielsweise eine Rotorhohlwelle sein. Auf dem Blechpaketträger ist wenigstens ein Rotorblechpaket anordbar und/oder angeordnet. Somit kann das Rotorblechpaket vorzugsweise drehfest auf dem Blechpaketträger angeordnet sein und ein Drehmoment auf den Blechpaketträger übertragen. An den jeweiligen axialen Enden des Blechpaketträgers ist ein
Stirnflansch angeordnet, wobei jeder Stirnflansch einen
Wellenzapfen aufweist, der in der Regel koaxial zur
Rotordrehachse ausgebildet ist.
Innerhalb des hohlzylinderförmig ausgebildeten
Blechpaketträgers, bzw. der Rotorhohlwelle sind der
Radialschwingungstilger und der Axialschwingungstilger angeordnet. Über den Radialschwingungstilger können Schwingung, die vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Rotorachse des Rotors wirken, gedämpft werden. Über den Axialschwingungstilger können Stöße und/oder Schwingungen, die vorzugsweise im
Wesentlichen parallel zur Längsrichtung bzw. Rotorachse des Rotors wirken, reduziert werden . Der Radialschwingungstilger und der Axialschwingungstilger wirken unmittelbar am Rotor bzw. an der Rotorhohlwelle, so dass der Radialschwingungstilger und der Axialschwingungstilger unerwünschte Schwingungen und/oder Geräusche am Ort der Entstehung reduzieren und somit die Laufeigenschaften des Rotors positiv beeinflussen können. Die die Geräusche verursachenden Eigenschwingungen des Rotors können auf den Radialschwingungstilger und/oder den Axialschwingungstilger übertragen werden. Die Auslegung des Radialschwingungstilgers und/oder des Axialschwingungstilgers wird vorzugsweise auf die Frequenzen abgestimmt, die beim Betrieb des Rotors auftreten können. Diese können vorzugsweise im Vorfeld durch Simulationen und/oder Versuche ermittelt werden. Auf diese Weise wird ein Rotor mit einem integrierten
Radialschwingungstilger und integrierten
Axialschwingungstilger bereitgestellt, der einen reduzierten Bauraum und erhöhte Laufeigenschaften aufweisen kann. Neben der platzsparenden Bauweise können zudem die Herstellungskosten gesenkt werden. Darüber hinaus können die Lebensdauer und/oder die Zuverlässigkeit des Rotors bzw. der elektrischen Maschine erhöht werden.
Unter einem Radialschwingungstilger und/oder einem
Axialschwingungstilger ist ein schwingungsfähiges
Masse-Feder-Dämpfungs-System zu verstehen, das grundsätzlich unterschiedlich ausgebildet sein kann.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Radialschwingungstilger ein gummielastisches Element mit wenigstens einer in dem gummielastischen Element angeordneten und/oder eingebetteten ersten Tilgermasse umfasst. Das gummielastische Element ist vorzugsweise ein Elastomer, insbesondere ein Silikonelastomer, und ganz besonders bevorzugt ein vulkanisiertes Silikonelastomer. Silikonelastomere sind dazu geeignet und ausgebildet Schwingungsenergie in Wärme umzuwandeln. Die erste Tilgermasse kann beliebig ausgebildet sein. In der Regel weist die erste Tilgermasse eine höhere Dichte als das gummielastische Element auf. Vorzugsweise ist die erste Tilgermasse als ein Metallkern ausgebildet, wobei diese jedoch nicht ausschließlich auf einen Metallkern beschränkt ist. Der Vorteil eines Metallkerns liegt darin, dass dieser einfach und preiswert herstellbar ist. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Tilgermasse innerhalb des
gummielastischen Elements in axialer Richtung des Rotors und in radialer Richtung des Rotors gehalten ist, wobei das
gummielastische Element in Folge einer Rotation des Rotors um dessen Drehachse zumindest abschnittsweise in radialer Richtung schwingen kann, und die erste Tilgermasse in radialer Richtung schwingt. Dies bedeutet, dass die erste Tilgermasse in radialer Richtung und in axialer Richtung innerhalb des gummielastischen Elements positioniert ist. Die erste Tilgermasse wirkt innerhalb des gummielastischen Elements als schwingende Masse und das gummielastische Element übernimmt die Funktion der Feder und des Dämpfers. Unerwünschte Schwingungen des Rotors in Folge dessen Rotation regen die erste Tilgermasse zu Schwingungen in radialer Richtung an. In dem die erste Tilgermasse der anregenden Schwingung Energie entzieht, wird die Schwingung gedämpft.
Die erste Tilgermasse kann in unterschiedlicher Art und Weise mit dem gummielastischen Element verbunden sein. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste Tilgermasse stoffschlüssig und/oder formschlüssig in dem gummielastischen Element angeordnet ist. Beispielsweise können die erste
Tilgermasse und das gummielastische Element miteinander vulkanisiert sein, aneinander verpresst und/oder miteinander verklebt sein. Auf diese Weise kann die erste Tilgermasse in dem gummielastischen Element positioniert bzw. befestigt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Tilgermasse in Längsrichtung des Blechpaketträgers mittig angeordnet ist, wobei dies nicht bedeutet, dass die erste Tilgermasse auf der Rotordrehachse liegt. Vielmehr ist die erste Tilgermasse in radialer Richtung beabstandet zur Rotordrehachse angeordnet. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass der Radialschwingungstilger in einem Längsschnitt durch den Rotor eine geradlinige Ausgestaltung aufweist, und zwischen den Stirnflanschen verspannt ist. Auf diese Weise ist der
Radialschwingungstilger vorzugsweise koaxial im
Blechpaketträger angeordnet und zwischen den Stirnflanschen eingespannt. In radialer Richtung weist der
Radialschwingungstilger über seine gesamte Länge einen Abstand zur inneren Mantelfläche des Blechpaketträgers auf, so dass die erste Tilgermasse in radialer Richtung schwingen kann.
Alternativ dazu sieht eine bevorzugte Weiterbildung der
Erfindung vor, dass der Radialschwingungstilger in einem Längsschnitt durch den Rotor eine hantelförmige Ausgestaltung aufweist. Demnach weist der Radialschwingungstilger zwischen den jeweiligen Endabschnitten einen mittleren Abschnitt auf, der gegenüber den jeweiligen Endabschnitten einen reduzierten Außendurchmesser umfasst. Die Endabschnitte des
Radialschwingungstilgers stützen sich zumindest abschnittsweise gegen die innere Mantelfläche des Blechpaketträgers ab, wodurch der Radialschwingungstilger lagesicher im Blechpaketträger positionierbar ist. Der mittlere Abschnitt ist derart
ausgebildet, dass dieser in radialer Richtung schwingen kann. Demnach ist die erste Tilgermasse im mittleren Abschnitt angeordnet .
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Radialschwingungstilger Stoffschlüssig und/oder formschlüssig in dem Blechpaketträger angeordnet ist und/oder mit einer inneren Mantelfläche des Blechpaketträgers verbunden ist. Eine stoffschlüssige Verbindung ist vorzugsweise eine
Klebeverbindung. Unter einer formschlüssigen Verbindung ist zu verstehen, dass das gummielastische Element mit dem Blechpaketträger und/oder den Stirnflanschen verspannt und somit in der Lage fixiert ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Axialschwingungstilger eine innerhalb des gummielastischen Elements zu den Wellenzapfen koaxial
verlaufende Führungshülse umfasst, in der eine zweite
Tilgermasse gegen Dämpfungselemente in axialer Richtung verlagerbar ist. Die zweite Tilgermasse ist folglich zwischen den Dämpfungselementen innerhalb der Führungshülse angeordnet, so dass die axialen Enden der zweiten Tilgermasse gegen das jeweilige daran angrenzende Dämpfungselement wirken. Somit ist auch der Axialschwingungstilger als
Feder-Masse-Dämpfungs-System ausgebildet, wobei die
Dämpfungselemente die Feder und/oder Dämpfung übernehmen und die zweite Tilgermasse die schwingende Masse ist. Stöße oder Schwingungen, die im Wesentlichen in axialer Richtung auf den Rotor wirken, können durch den Axialschwingungstilger
kompensiert und/oder reduziert werden, wobei die Stoß- und/oder Schwingungsenergie von dem Axialschwingungstilger aufgenommen wird .
Die zweite Tilgermasse kann in Analogie zur ersten Tilgermasse ein Metallkern sein, wobei die zweite Tilgermasse nicht auf den Metallkern beschränkt ist. Eine Tilgermasse in Form eines Metallkerns ist preiswert herstellbar.
Es kann vorgesehen sein, dass die Führungshülse innerhalb des gummielastischen Elements angeordnet ist, wobei die
Führungshülse in radialer Richtung zumindest abschnittsweise, vorzugsweise über die gesamte Länge der Führungshülse, einen umlaufenden Abstand zum gummielastischen Element aufweist. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass die Führungshülse mit dem gummielastischen Element
stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden ist.
Vorzugsweise kann das gummielastische Element an die
Führungshülse vulkanisiert sein. Ebenso ist es denkbar, dass die Führungshülse in das gummielastische Element eingepresst ist. Alternativ und/oder in Ergänzung dazu kann vorgesehen sein, dass die Führungshülse mit dem gummielastischen Element verklebt ist. Auf diese Weise kann das gummielastische Element sicher mit der Führungshülse verbunden werden.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass das gummielastische Element derart ausgebildet ist, dass, trotz einer Anbindung des gummielastischen Elements an die Führungshülse, die erste Tilgermasse in radialer Richtung schwingen kann. Dies bedeutet, dass die erste Tilgermasse innerhalb des gummielastischen Elements unter anderem fliehkraftbedingt in radialer Richtung verlagerbar ist. Dies ist dadurch möglich, dass das
gummielastische Element verformbar ist und zudem zwischen der Führungshülse und der ersten Tilgermasse gummielastisches Material, also verformbares Material des gummielastischen Elements, angeordnet ist.
Die erste Tilgermasse kann einstückig oder mehrteilig
ausgebildet sein. Bei einer mehrteiligen Ausbildung der ersten Tilgermasse sind vorzugsweise mehrere Tilgermassenelemente in Umfangsrichtung zueinander beabstandet angeordnet und innerhalb des gummielastischen Elements eingebettet.
Die Erfindung betrifft zudem eine elektrische Maschine mit dem erfindungsgemäßen Rotor, wobei der Rotor zumindest
abschnittsweise von einem Stator umgeben ist. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachfolgenden
Ausführungsbeispielen. Die Ausführungsbeispiele sind nicht einschränkend, sondern vielmehr als beispielhaft zu verstehen, Sie sollen den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung auszuführen. Der Anmelder behält sich vor, einzelne oder mehrere der in den Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale zum Gegenstand von Patentansprüchen zu machen oder solche Merkmale in bestehende Patentansprüche aufzunehmen. Die
Ausführungsbeispiele werden anhand von Zeichnungen näher erläutert .
In diesen zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Rotor mit einem
integrierten Radialschwingungstilger und integrierten Axialschwingungstilger, wobei der Radialschwingungstilger einen geradlinigen Verlauf aufweist,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Rotor mit einem
integrierten Radialschwingungstilger und integrierten Axialschwingungstilger, wobei der Radialschwingungstilger eine hantelförmige Ausgestaltung aufweist.
In Fig. 1 ist ein Rotor 10 für eine elektrische Maschine gezeigt. Der Rotor 10 weist einen hohlzylinderförmig ausgebildeten Blechpaketträger 12 auf. Der Blechpaketträger 12 kann
beispielsweise eine Rotorhohlwelle sein. Der Blechpaketträger 12 hat vorzugsweise einen Innendurchmesser von > 30 mm. Auf dem Blechpaketträger 12 ist ein Rotorblechpaket 14 angeordnet. Das Rotorblechpaket 14 ist vorzugsweise drehfest auf dem
Blechpaketträger 12 befestigt. Dies bedeutet, dass das Rotorblechpaket 14 zumindest abschnittsweise auf einer äußeren Umfangsfläche 16 des Blechpaketträgers 12 anliegt und/oder mit diesem vorzugsweise kraftschlüssig, reibschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden ist. Somit können eine Drehbewegung und/oder ein Drehmoment des Rotorblechpakets 14 auf den
Blechpaketträger 12 übertragen werden.
An den jeweiligen axialen Enden 18 des Blechpaketträgers 12 ist ein Stirnflansch 20 angeordnet, wobei jeder Stirnflansch 20 einen Wellenzapfen 22 aufweist, der koaxial zur Rotordrehachse 24 ausgebildet ist. Innerhalb des hohlzylinderförmig ausgebildeten Blechpaketträgers 12 bzw. der Rotorhohlwelle sind ein
Radialschwingungstilger 26 und ein Axialschwingungstilger 28 angeordnet .
Der Radialschwingungstilger 26 und der Axialschwingungstilger 28 sind somit innerhalb des Rotors 10 bzw. der Blechpaketträgers 12 angeordnet und somit integriert ausgebildet. Auf diese Weise wird ein Rotor 10 mit einem integrierten Radialschwingungstilger 26 und einem integrierten Axialschwingungstilger 28
bereitgestellt, der einen reduzierten Bauraum und erhöhte Laufeigenschaften aufweisen kann. Neben der platzsparenden Bauweise des Rotors 10 können zudem die Herstellungskosten reduziert werden.
Der Radialschwingungstilger 26 ist ein schwingungsfähiges Masse-Feder-Dämpfungs-System. Hierbei ist vorgesehen, dass der Radialschwingungstilger 26 ein gummielastisches Element 30 mit wenigstens einer in dem gummielastischen Element 30 angeordneten und/oder eingebetteten ersten Tilgermasse 32 umfasst. Das gummielastische Element 30 ist ein Silikonelastomer.
Silikonelastomere sind dazu geeignet und ausgebildet
Schwingungsenergie in Wärme umzuwandeln. Die erste Tilgermasse 32 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Metallkern ausgebildet. Der Vorteil eines Metallkerns liegt darin, dass dieser einfach und preiswert herstellbar ist und gegenüber dem Silikonelastomer eine höhere Dichte aufweist.
Die erste Tilgermasse 32 ist innerhalb des gummielastischen Elements 30 in axialer Richtung des Rotors 10 und in radialer Richtung des Rotors 10 gehalten, wobei das gummielastische Element 30 in Folge einer Rotation des Rotors 10 um dessen Rotordrehachse 24 zumindest abschnittsweise in radialer Richtung 33 schwingen kann, und die erste Tilgermasse 32 in radialer Richtung 33 schwingt. Dies bedeutet, dass die erste Tilgermasse 32 innerhalb des Blechpaketträgers 12 in radialer Richtung und in axialer Richtung innerhalb des gummielastischen Elements 30 positioniert ist. Die erste Tilgermasse 32 wirkt innerhalb des gummielastischen Elements 30 als schwingende Masse und das gummielastische Element 30 übernimmt die Funktion der Feder und des Dämpfers. Unerwünschte Schwingungen des Rotors 10 in Folge dessen Rotation, regen die erste Tilgermasse 32 zu Schwingungen in radialer Richtung 33 an. In dem die erste Tilgermasse 32 der anregenden Schwingung Energie entzieht, wird die Schwingung gedämpft .
Die erste Tilgermasse 32 ist in Längsrichtung des
Blechpaketträgers 12 mittig angeordnet, wobei dies nicht bedeutet, dass die erste Tilgermasse 32 auf der Rotordrehachse 24 liegt. Vielmehr ist die erste Tilgermasse 32 in radialer Richtung beabstandet zur Rotordrehachse 24 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erste Tilgermasse 32 radial innen angeordnet.
Die erste Tilgermasse 32 ist mit dem gummielastischen Element 30 verklebt, so dass diese fest bzw. unverlierbar mit dem gummielastischen Element 30 verbunden ist. Der Axialschwingungstilger 28 weist eine innerhalb des gummielastischen Elements 30 zu den Wellenzapfen 22 koaxial verlaufende Führungshülse 34 auf. In der Führungshülse 34 ist eine zweite Tilgermasse 36 gegen Dämpfungselemente 38 in axialer Richtung 40 verlagerbar angeordnet und/oder ausgebildet. Die zweite Tilgermasse 36 ist folglich zwischen den
Dämpfungselementen 38 innerhalb der Führungshülse 34 angeordnet, so dass die axialen Enden der zweiten Tilgermasse 36 gegen das jeweilige daran angrenzende Dämpfungselement 38 wirken. Somit ist auch der Axialschwingungstilger 28 als
Feder-Masse-Dämpfungs-System ausgebildet, wobei die
Dämpfungselemente 38 die Feder und/oder Dämpfung bewirken und die zweite Tilgermasse 36 die Masse darstellt. Stöße oder
Schwingungen, die im Wesentlichen in axialer Richtung 40 auf den Rotor 10 wirken, können durch den Axialschwingungstilger 28 kompensiert und/oder reduziert werden, wobei die Stoß- und/oder Schwingungsenergie von dem Axialschwingungstilger 28
aufgenommen wird.
Die Führungshülse 34 ist mit dem gummielastischen Element 30 stoffschlüssig verbunden ist. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel ist das gummielastische Element 30 an die Führungshülse 34 vulkanisiert. An dieser Stelle sei angemerkt, dass das gummielastische Element 30 derart ausgebildet ist, dass, trotz der Anbindung des gummielastischen Elements 30 an die Führungshülse 34, die erste Tilgermasse 32 in radialer Richtung 33 schwingen kann.
Der Radialschwingungstilger 26 weist im Längsschnitt durch den Rotor 10 einen geradlinigen Verlauf auf. Auf diese Weise ist der Radialschwingungstilger 26 koaxial im Blechpaketträger 12 angeordnet und zwischen den Stirnflanschen 20 eingespannt. In radialer Richtung weist der Radialschwingungstilger 26 über seine gesamte Länge einen Abstand zu einer inneren Mantelfläche 41 des Blechpaketträgers 12 auf, so dass die erste Tilgermasse 32 in radialer Richtung 33 schwingen kann. Der Außendurchmesser des Radialschwingungstilgers 26 im Bereich der ersten
Tilgermasse 32 ist um wenigsten 5 mm kleiner als der
Innendurchmesser des Blechpaketträgers 12.
Die Fig. 2 zeigt den aus Fig. 1 bekannten Rotor 10. Im Unterschied zur Fig. 1 weist der Radialschwingungstilger 26 in einem Längsschnitt durch den Rotor 10 keine geradlinigen
Ausgestaltung, sondern eine hantelförmige Ausgestaltung auf. Somit weist der Radialschwingungstilger 26 zwischen den in axialer Richtung des gummielastischen Elements 30 ausgebildeten Endabschnitten 42 einen mittleren Abschnitt 44 mit einem gegenüber den jeweiligen Endabschnitten 42 reduzierten
Außendurchmesser auf. Die Endabschnitte 42 des gummielastischen Elements 30 stützen sich zumindest abschnittsweise gegen die innere Mantelfläche 41 des Blechpaketträgers 12 ab, wodurch der Radialschwingungstilger 26 lagesicher im Blechpaketträger 12 positionierbar ist. Der mittlere Abschnitt 44 ist derart ausgebildet, dass dieser in radialer Richtung schwingen kann. Demnach ist die erste Tilgermasse 32 im mittleren Abschnitt angeordnet. Der Außendurchmesser des Radialschwingungstilgers 26 im mittleren Abschnitt ist um wenigsten 5 mm kleiner als der Innendurchmesser des Blechpaketträgers 12.
BezugsZeichen
10 Rotor
12 Blechpaketträger
14 Rotorblechpaket
1 6 Äußere Umfangsfläche Blechpaketträger 1 8 Axiale Enden Blechpaketträger
20 Stirnflansch
22 Wellenzapfen
24 Rotordrehachse
2 6 RadialSchwingungstilger
2 8 AxialSchwingungstilger
30 Gummielastisches Element
32 Erste Tilgermasse
34 Führungshülse
3 6 Zweite Tilgermasse
38 Dämpfungselement
4 0 Axiale Richtung
4 1 Innere Mantelfläche Blechpaketträger 42 Endabschnitt gummielastisches Element
44 Mittlerer Abschnitt

Claims

Patentansprüche
1. Rotor (10) zur Anordnung in einer elektrischen Maschine, mit einem hohlzylinderförmig ausgebildeten Blechpaketträger
(12), auf dessen äußerer Umfangsfläche (16) ein Rotorblechpaket (14) anordbar ist, und an den jeweiligen axialen Ende (18) des Blechpaketträgers (12) jeweils ein Stirnflansch (20) angeordnet ist, wobei der jeweilige Stirnflansch (20) einen Wellenzapfen (22) zur Lagerung des Rotors (10) aufweist, und
in dem hohlzylinderförmig ausgebildeten Blechpaketträger (12) ein Radialschwingungstilger (26) und ein
Axialschwingungstilger (28) angeordnet und/oder ausgebildet ist .
2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radialschwingungstilger (26) ein gummielastisches Element (30) mit wenigstens einer in dem gummielastischen Element (30) angeordneten und/oder eingebetteten ersten Tilgermasse (32) umfasst .
3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Tilgermasse (32) innerhalb des gummielastischen Elements (30) in axialer Richtung des Rotors (10) und in radialer Richtung des Rotors (10) gehalten ist, wobei das gummielastische Element (30) in Folge einer Rotation des Rotors (10) um die Rotordrehachse (24) zumindest abschnittsweise in radialer Richtung (33) schwingen kann, und die erste Tilgermasse (32) in radialer Richtung schwingt .
4. Rotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Tilgermasse (32) Stoffschlüssig und/oder formschlüssig in dem gummielastischen Element (30) angeordnet ist.
5. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass der Radialschwingungstilger (26) in einem Längsschnitt durch den Rotor (10) eine geradlinige Ausgestaltung aufweist und zwischen den Stirnflanschen (20) verspannt ist.
6. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass der Radialschwingungstilger (26) im einem Längsschnitt durch den Rotor (10) eine hantelförmige
Ausgestaltung aufweist.
7. Rotor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radialschwingungstilger (26)
stoffschlüssig und/oder formschlüssig in dem Blechpaketträger (12) angeordnet ist und/oder mit einer inneren Mantelfläche (41) des Blechpaketträgers (12) verbunden ist.
8. Rotor nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass der Axialschwingungstilger (28) eine innerhalb des gummielastischen Elements (30) zu den Wellenzapfen (22) koaxial verlaufende Führungshülse (34) umfasst, in der eine zweite Tilgermasse (36) gegen Dämpfungselemente (38) in axialer Richtung (40) verlagerbar ist.
9. Rotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (34) mit dem gummielastischen Element (30) stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden ist.
10. Elektrische Maschine mit einem Rotor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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