WO2021098907A1

WO2021098907A1 - Rotor, elektrische rotationsmaschine und antriebsanordnung

Info

Publication number: WO2021098907A1
Application number: PCT/DE2020/100912
Authority: WO
Inventors: Sebastien Heitz; Alexander Rose; Dominik Weis
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2020-10-23
Publication date: 2021-05-27
Also published as: DE102019131138A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotor einer elektrischen Rotationsmaschine, eine elektrische Rotationsmaschine sowie eine Antriebsanordnung für ein elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug. Der Rotor (1) einer elektrischen Rotationsmaschine umfasst zumindest eine Stapelanordnung (20) von entlang einer Rotationsachse (2) des Rotors (1 ) angeordneten Rotorblechen (22) sowie an zumindest einer axialen Seite der Stapelanordnung (20) ein Druckelement (10), mit dem eine axiale Druckkraft auf die Stapelanordnung (20) bewirkt oder bewirkbar ist, wobei das Druckelement (10) ein erstes Formelement (11) aufweist und die Stapelanordnung (20) ein zweites Formelement (21) aufweist, die beiden Formelemente (11, 21) jeweils eine axiale Erstreckung aufweisen und entlang der axialen Richtung eines der beiden Formelemente (11, 21) zumindest abschnittsweise in dem anderen Formelement (11, 21) positioniert ist. Mit dem erfindungsgemäßen Rotor sowie der elektrischen Rotationsmaschine lässt sich in konstruktiv einfacher und kostengünstiger Weise eine lange Lebensdauer sowie ein zuverlässiger sowie messbarer Betrieb gewährleisten.

Description

Rotor, elektrische Rotationsmaschine und Antriebsanordnunq

Die Erfindung betrifft einen Rotor einer elektrischen Rotationsmaschine, eine elektrische Rotationsmaschine sowie eine Antriebsanordnung für ein elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug.

Aus dem Stand der Technik sind diverse elektrische Rotationsmaschinen bekannt, die einen Rotor aufweisen.

Ein Rotor einer elektrischen Rotationsmaschine ist dabei in der Regel derart aufgebaut, dass er mehrere Stapelanordnungen aufweist, die koaxial zueinander angeordnet den Rotorkörper ausbilden. Eine jeweilige Stapelanordnung ist bekanntlich aus mehreren einzelnen Belchen zusammengesetzt und kann auch als sogenannter Stack oder Rotor-Stack bezeichnet werden.

Durch die Stapelanordnung der Bleche erstrecken sich Permanent-Magneten oder auch Draht-Wicklungen, die einem Magnetfeld eines Stators der elektrischen Rotationsmaschine ausgesetzt werden.

Bei Betrieb der elektrischen Rotationsmaschine können auftretende Magnetfelder dazu führen, dass einzelne Bleche, insbesondere einer axial stirnseitig angeordneten Stapelanordnung, zueinander verkippen.

Der Stand der Technik kennt mehrere Möglichkeiten, die axialen Positionen der Bleche zueinander sowie der Stapelanordnungen zueinander zu sichern.

Zum Beispiel ist bekannt, die Stapelanordnungen mit einem sogenannten Backlack zu umbacken. Eine Schicht aus Backlack umschließt dabei die einzelnen Stapelanordnungen bzw. den Rotor, so dass die Positionen der einzelnen Bleche der jeweiligen Stapelanordnung zueinander gesichert sind. Der Back-Vorgang ist jedoch mit hohem Aufwand verbunden.

Weiterhin ist bekannt, auf der radialen Außenseite des Rotors mehrere axial verlaufende Schweißnähte vorzusehen, die die Stapelanordnungen sowie deren Bleche miteinander verbinden. Dabei kann es jedoch in Umfangsrichtung zwischen zwei Schweißnähten dennoch zu einem Verkippen von Blechen kommen. Um ein Verkippen einzelner Bleche zueinander zuverlässig zu verhindern, müssen entsprechend viele derartige Schweißnähte aufgebracht werden.

Eine dritte bekannte Lösung ist die Anordnung einer Deckelplatte an einer axialen Stirnseite einer axial außen liegenden Stapelanordnung. Die Deckelplatte wird dabei in axialer Richtung auf die Stapelanordnungen mit einer Kraft beaufschlagt, so dass die Positionen der Stapelanordnungen sowie deren Bleche zueinander gesichert sind. Die Deckelplatte fungiert damit als ein Druckelement in axialer Richtung. Eine derartige Deckelplatte muss dazu in ihrer Position in Bezug zum Rotor gesichert sein, was üblicherweise derart realisiert ist, dass die jeweilige Deckelplatte auf einer den Rotor tragenden Welle oder auf einem den Rotor tragenden Rotorträger gegen die Stapelanordnung gespannt wird, wobei oftmals eine Verdrehsicherung zwischen der Welle bzw. dem Rotorträger und der Deckelplatte realisiert ist.

In bekannter Ausgestaltung ist die Verdrehsicherung durch einen Vorsprung der Deckelplatte, welcher formschlüssig in radialer Richtung nach innen in eine Aussparung in der Welle bzw. im Rotorträger eingreift, realisiert. Eine Mutter ist zur Aufbringung der axialen Vorspannkraft auf die Deckelplatte vorgesehen. Die Mutter sitzt dabei auf einem Außengewinde der Welle bzw. des Rotorträger, wobei durch die Mutter eine Normal-Kraft auf die Deckelplatte ausgeübt wird und derart ein Reibschluss zwischen der Mutter und der Deckelplatte realisiert wird.

Diese Ausgestaltung birgt jedoch das Risiko, dass, insofern verschleißbedingt ein Spiel in der Verdrehsicherung an der Welle bzw. an dem Rotorträger auftreten sollte, gegebenenfalls auch die Mutter leicht verdreht wird, sodass es zu einer Lösung der Mutter kommen kann.

In dieser Situation kommt es auch zu einer Relativ-Rotationsbewegung zwischen der Deckelplatte und den Stapelanordnungen bzw. der Welle oder auch dem Rotorträger, was sich insbesondere dann nachteilig auswirkt, wenn an der Deckelplatte eine Einrichtung zur Detektion des jeweiligen Drehwinkels angeordnet ist. Bei einer Winkelabweichung zwischen der Position der Deckelplatte und der Staffelanordnung ist in entsprechender Weise nicht mehr exakt die Winkelposition der Stapelanordnung detektierbar. Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Rotor sowie eine damit ausgestattete elektrische Rotationsmaschine zur Verfügung zu stellen, die in konstruktiv einfacher und kostengünstiger Weise eine lange Lebensdauer sowie einen zuverlässigen sowie messbaren Betrieb gewährleisten.

Die Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Rotor nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Rotors sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angegeben. Ergänzend wird eine elektrische Rotationsmaschine, welche den Rotor aufweist, gemäß Anspruch 9 zur Verfügung gestellt. Weiterhin wird eine Antriebsanordnung, welche die elektrische Rotationsmaschine umfasst, gemäß Anspruch 10 zur Verfügung gestellt.

Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.

Die Begriffe axial und radial beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Rotationsachse des Rotors.

Die Erfindung betrifft einen Rotor einer elektrischen Rotationsmaschine, umfassend zumindest eine Stapelanordnung von entlang einer Rotationsachse des Rotors angeordneten Rotorblechen sowie an zumindest einer axialen Seite der Stapelanordnung ein Druckelement. Mit dem Druckelement ist eine axiale Druckkraft auf die Stapelanordnung bewirkt oder bewirkbar. Das Druckelement weist ein erstes Formelement auf und die Stapelanordnung weist ein zweites Formelement auf, wobei die beiden Formelemente jeweils eine axiale Erstreckung aufweisen und entlang der axialen Richtung eines der beiden Formelemente zumindest abschnittsweise in dem anderen Formelement positioniert ist.

Das bedeutet insbesondere, dass ein Formelement in das jeweils andere Formelement eingreift.

Unter einer Stapelanordnung kann ein sogenannter Stack verstanden werden. Die Achse, entlang derer die Rotorbleche parallel zueinander angeordnet sind, entspricht der Rotationsachse des Rotors. Die Rotorbleche sind somit als einzelne Schichten gestapelte Bestandteile der Stapelanordnung.

Das Druckelement dient im Wesentlichen der Sicherstellung der kompakten Anordnung der einzelnen Rotorbleche in der Stapelanordnung. Das Druckelement ist dabei im Wesentlichen zweidimensional ausgeführt. Vorzugsweise ist das Druckelement aus einem nichtmagnetischen Material, wie z.B. einer Aluminiumlegierung oder einem nichtmagnetischen rostfreien Stahl gefertigt.

Das Druckelement kann auch als Deckelplatte bezeichnet werden.

Der axiale Eingriff der beiden Formelemente ineinander führt dazu, dass die Formelemente in Umfangsrichtung des Rotors einander überlagern, sodass formschlüssig eine Mitnahme des Druckelements bei einer Drehbewegung der Stapelanordnung bzw. des gesamten Rotors bewirkt wird. In entsprechender Weise wird dadurch eine Mitnahme des Druckelements in einer radial von der Drehachse entfernten Position bei einer Drehbewegung der Stapelanordnung realisiert. Es erfolgt also die Übertragung eines Drehmoments in das Druckelement relativ weit radial außen, sodass zur Aufbringung eines Gegen-Drehmoments entgegen der Wirkung des Massenträgheitsmoments des Druckelements relativ geringe Kräfte in Umfangsrichtung notwendig sind. In entsprechender Weise können die Formelemente relativ klein ausgeführt werden bzw. ist mit keinem bzw. geringeren Verschleiß an den Formelementen zu rechnen.

Ein weiterer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist, dass bei Verwendung des Druckelements als Trägereinrichtung eines Bestandteils eines Rotorlagesensors gesichert ist, dass aufgrund der Mitnahme des Druckelements in der Drehbewegung der Stapelanordnung im Wesentlichen spielfrei die korrekte Winkelposition der Stapelanordnung detektierbar ist. Insbesondere kann das Deckelement den Bestandteil des Rotorlagesensors als integralen Bestandteil ausbilden.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das erste Formelement ein Vorsprung und das zweite Formelement eine Aussparung, sodass der Vorsprung in der Aussparung positioniert ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Vorsprung und die Aussparung hinsichtlich ihres jeweiligen Querschnitts an seiner bzw. ihrer radial äußeren Kontur in Form und Größe komplementär ausgebildet sind.

Insbesondere kann der Vorsprung durch einen Schneid-Vorgang im Flächenmaterial des Druckelements sowie einem Biegevorgang einer dadurch erzeugten Zunge aus der Ebene des Druckelements heraus erzeugt sein. Die Aussparung kann zwecks Massen-Reduktion der Stapelanordnung bzw. des gesamten Rotors ausgebildet sein und in allen Rotorblechen der Stapelanordnung sowie gegebenenfalls sämtlichen Stapelanordnungen des Rotors ausgebildet sein. Insbesondere kann ein jeweiliges Rotorblech bzw. eine jeweilige Stapelanordnung mehrere Aussparungen zwecks Massen-Reduktion aufweisen, so dass also neben der Aussparung, in welche der Vorsprung des Druckelements eingreift, weitere Aussparungen vorgesehen sind.

Eine sich durch den Biege-Vorgang zur Erzeugung des Vorsprungs ausgebildete Öffnung im Druckelement kann gegebenenfalls genutzt werden, um einen Ein- oder Auslass von einem Kühl-Fluid aus der Stapelanordnung zu realisieren. Alternativ oder zusätzlich können im Druckelement, vorzugsweise in einem radial äußeren Bereich des Druckelements, mehrere Fluid-Öffnungen vorgesehen sein, durch welche Kühl- Fluid aus der Stapelanordnung austreten oder in die Stapelanordnung eintreten kann. Außerdem kann das Druckelement mehrere, im Wesentlichen identisch zueinander ausgestaltete Vorsprünge aufweisen, wobei diese mehreren Vorsprünge am Umfang entlang bevorzugt in regelmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnet sind, und die Stapelanordnung entsprechend mehrere Aussparungen aufweist, in welche die mehreren Vorsprünge axial eingreifen.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Rotor mehrere parallel zueinander ausgerichtete Stapelanordnungen.

Die Rotorbleche dieser auch Stacks genannten Stapelanordnungen sind dabei alle parallel zueinander ausgerichtet. Durch das Druckelement wird indirekt eine Druckkraft auf alle Stapelanordnungen aufgebracht, die sich in Reihenanordnung hinter dem unmittelbar von dem Druckelement mit einer Druckkraft beaufschlagten Stapelanordnung befinden. In dieser Ausführungsform bietet es sich an, dass axial beidseitig des dadurch ausgebildeten Stapelanordnung-Pakets jeweils ein Druckelement in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung angeordnet ist.

Gemäß einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Rotor eine Welle, deren Rotationsachse der Rotationsachse des Rotors entspricht, wobei die Welle einen Abschnitt mit einem Außengewinde aufweist, auf dem eine Mutter angeordnet ist, die axial am Druckelement anliegt.

Die Mutter weist ein zum Außengewinde der Welle komplementäres Innengewinde auf und hat zumindest einen Flächenbereich, mit der sie an einem Anlage-Bereich des Druckelements, insbesondere an einem radial inneren Bereich des Druckelements, der mit einer zentralen Öffnung versehen ist, durch welche die Welle hindurch führt, anliegt oder auch andrückt.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass diese zentrale Öffnung kein Formelement aufweist, welches formschlüssig eine Mitnahme des Druckelements bei einer Rotationsbewegung der Welle durch radialen Eingriff in die Welle bewirkt. In entsprechender Weise kann bei einer gegebenenfalls stattfindenden Relativ- Rotationsbewegung der Stapelanordnung in Bezug zur Welle und der formschlüssigen Mitnahme des Druckelements durch die Formelemente am Druckelement sowie der Stapelanordnung keine Beschädigung im Anlagebereich des Druckelements an der Welle auftreten.

Dabei umfasst die Mutter einen in radialer Richtung ausgebildeten Absatz, an dem der radial innere Rand einer zentralen Öffnung des Druckelements in radialer Richtung anliegt.

Dieser Absatz erstreckt sich in axialer Richtung, sodass der radial innere Rand des Druckelements darauf aufliegen kann.

Dadurch wird in einfacher Weise eine Zentrierung des Druckelements in Bezug zur Welle und demzufolge auch zur Rotationsachse und entsprechend auch zu der bzw. den Stapelanordnungen über die Mutter realisiert. Axial seitlich dieses Absatzes ist vorteilhafterweise der Flächenbereich der Mutter vorgesehen, mit dem die Mutter die axiale Andruckkraft auf das Druckelement ausüben kann. Die Mutter selbst kann dabei gegebenenfalls unmittelbar axial auf die Stapelanordnung eine Druckkraft bewirken.

In dieser Ausführungsform kann radial innen ein axialer Spalt zwischen dem Druckelement und der Stapelanordnung vorgesehen sein, so dass das von der Mutter auf das Druckelement bewirkte, beim Anziehen der Mutter realisierte Reibmoment lediglich im radial äußeren Bereich von dem Druckelement auf die Stapelanordnung wirkt.

In alternativer Ausführungsform ist die Mutter axial von der Stapelanordnung beabstandet, sodass lediglich von dem Druckelement eine Anpresskraft auf die Stapelanordnung ausgeübt wird.

Dabei soll jedoch erfindungsgemäß auch eine Ausgestaltung nicht ausgeschlossen sein, bei der die Mutter keinen Absatz aufweist, auf dem das Druckelement mit seiner zentralen Öffnung sitzt, sondern bei der das Druckelement ausschließlich axial neben der Mutter angeordnet ist, sodass das Druckelement vollständig nach radial innen bis zur Welle heranreicht und in entsprechender Weise durch die Welle selbst zentriert ist.

In einer ergänzenden Ausführungsform weist das Druckelement zumindest abschnittsweise die Form eines Hohlkegelstumpfs auf, wobei die Mutter an dem Bereich des geringeren Durchmessers des Hohlkegelstumpfs anliegt und das Druckelement mit seinem Bereich des größeren Durchmessers an der Stapelanordnung anliegt.

Dabei soll erfindungsgemäß nicht ausgeschlossen werden, dass zwischen dem Bereich des größeren Durchmessers und der Stapelanordnung gegebenenfalls noch eine Zwischenschicht angeordnet ist, wie zum Beispiel eine Lackschicht oder auch eine Versiegelungsschicht.

Insbesondere in dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Druckelement von der Mutter zusammengedrückt wird, so dass das Druckelement die Funktion einer Tellerfeder aufweist und mit einer Feder-Rückstellkraft eine entsprechende Reaktionskraft auf die Stapelanordnung ausübt.

Der Vorteil dieser Ausgestaltungsform liegt darin, dass eine dauerhafte Anpressung in axialer Richtung auf den radial äußeren Bereich der Stapelanordnung bewirkt wird, in dem eine axiale Beanstandung der einzelnen Rotorbleche zueinander zu verhindern ist.

Die Form eines Hohlkegelstumpfs weist das Druckelement insbesondere dann auf, wenn es im ungespannten Zustand vorliegt. In eingebauter Position kann es durch Anziehen der Mutter derart verformt sein, dass es im Wesentlichen einer flachen bzw. zweidimensionalen Scheibe entspricht.

Gemäß einerweiteren Ausführungsform liegt das als Vorsprung ausgebildete erste Formelement an einer radial äußeren Wandung des als Aussparung ausgebildeten zweiten Formelements an.

In alternativer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das als Vorsprung ausgebildete erste Formelement an einer radial inneren Wandlung des als Aussparung ausgebildeten zweiten Formelements anliegt.

Durch diese Ausgestaltung lässt sich alternativ oder zusätzlich zu einer Zentrierung des Druckelements am radial inneren Bereich ebenfalls eine Zentrierung am radial äußeren Bereich des Druckelements realisieren.

Dabei drückt der Vorsprung federkraftbedingt nach radial außen an die Wandung der Aussparung.

Diese Ausgestaltungsform kann insbesondere dann realisiert sein, wenn das Druckelement zumindest im entspannten Zustand die Form eines Hohlkegelstumpfs aufweist und durch das Anziehen der Mutter gespannt wird, sodass der von einer axial seitlichen Begrenzungsfläche des Druckelements abstehende Vorsprung mit einer leichten Schwenkbewegung in die Aussparung eingeschwenkt wird. In Abhängigkeit des realisierten Schwenkwinkels erfolgt auch eine Verlagerung des Vorsprungs nach radial außen, wodurch eine Zentrierung des Druckelements an der Stapelanordnung realisiert sein kann. Zudem wird dadurch eine Anpresskraft an die Wandung der Aussparung erhöht. Die Anpresskraft ist dabei im Wesentlichen von der Federkonstante des hier als Tellerfeder fungierenden Druckelements sowie vom Weg der Verformung des Druckelements abhängig. Des Weiteren wird erfindungsgemäß eine elektrische Rotationsmaschine zur Verfügung gestellt, die einen Stator sowie einen erfindungsgemäßen Rotor aufweist. Neben dem erfindungsgemäßen Rotor umfasst die elektrische Rotationsmaschine einen Stator, der im Wesentlichen koaxial zum Rotor ausgerichtet ist. Die elektrische Rotationsmaschine kann als ein Innenläufermotor ausgebildet sein oder auch als Außenläufermotor ausgebildet sein. Die elektrische Rotationsmaschine kann auch für eine Generatorfunktion ausgestaltet sein.

Außerdem wird eine Antriebsanordnung für ein elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug, umfassend eine erfindungsgemäße elektrische Rotationsmaschine, zur Verfügung gestellt.

Weitere Komponenten der Antriebsanordnung können je nach Ausgestaltung eine Verbrennungskraftmaschine sein, für einen Hybrid-Antrieb des Kraftfahrzeugs, und/oder ein Getriebe zur Über- bzw. Untersetzung des zur Verfügung gestellten Drehmoments zwecks Antriebs von Antriebsrädern eines Kraftfahrzeugs.

Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in

Fig. 1: ein erfindungsgemäßer Rotor in geschnittener Seitenansicht und Fig. 2: den erfindungsgemäßen Rotor in geschnittener Seitenansicht in einer alternativen Ausführungsform.

Der erfindungsgemäße Rotor 1 umfasst mehrere Stapelanordnungen 20, ein Druckelement 10 sowie eine Welle 40. Die mehreren Stapelanordnungen 20 sind entlang einer Rotationsachse 2 des Rotors 1 koaxial zueinander sowie axial nebeneinander angeordnet und bilden zusammen einen Körper des Rotors 1.

Eine jeweilige Stapelanordnung 20 weist mehrere Rotorbleche 22 auf, welche parallel zueinander angeordnet sind und in axialer Richtung aneinander anliegen. Eine Stapelanordnung 20 ist entsprechend aus einem Stapel Rotorbleche 22 ausgebildet. In den einzelnen Rotorblechen 22 ausgebildete axiale Öffnungen sind in axialer Richtung in Deckung zueinander gebracht und realisieren in einer jeweiligen Stapelanordnung 20 eine Aussparung 23 sowie einen Aufnahmeraum 25. Die Aussparungen 23 und Aufnahmeräume 25 der einzelnen Stapelanordnungen 20 sind ebenfalls in axialer Richtung in Deckung zueinander gebracht, so dass sie sich im Wesentlichen in achsparalleler Erstreckung durch den gesamten Rotorkörper erstrecken.

Die Aufnahmeräume 25 sind dabei radial weiter außen angeordnet als die Aussparungen 23.

Ein jeweiliger Aufnahmeraum 25 dient der Aufnahme eines Permanentmagneten 26, wobei die Permanentmagneten 26 bei Integration des Rotors 1 in eine elektrische Rotationsmaschine mit elektrisch leitfähigen Wicklungen eines Stators der elektrischen Rotationsmaschine in elektromotorischer Wirkbeziehung stehen. Eine jeweilige Aussparung 23 dient der Massen-Reduktion der jeweiligen Stapelanordnung 20 bzw. des gesamten Rotors 1.

Die Stapelanordnungen 20 sind koaxial zur Welle 40 auf der radialen Außenseite 41 der Welle 40 angeordnet. Eine sich axial erstreckende Nut 42 an der radialen Außenseite 41 der Welle 40, in welche die Stapelanordnungen 20 radial eingreifen, dient der Verdrehsicherung der Stapelanordnungen 20 in Bezug zur Welle 40. Die Stapelanordnungen 20 und die Welle 40 drehen somit immer zusammen um die Rotationsachse 2 des Rotors 1.

Axial neben den Stapelanordnungen 20 ist auf der Welle 40 zudem eine Mutter 30 angeordnet. Die Welle 40 weist dabei einen axialen Abschnitt mit einem Außengewinde 43 auf, auf welchem die Mutter 30 mit einem komplementären Innengewinde 31 angeordnet ist.

Die Mutter 30 bildet zudem auf ihrer den Stapelanordnungen 20 zugewandten axialen Seite einen nach radial außen gewandten Absatz 32 aus. Axial seitlich dieses Absatzes 32 ist ein sich radial erstreckender Flächenbereich 33 der Mutter 30 vorgesehen.

Das Druckelement 10 ist axial neben den Stapelanordnungen 20 angeordnet und mit dem radial inneren Rand einer zentralen Öffnung 13, durch welche die Welle 40 axial hindurch führt, in radialer Richtung auf dem Absatz 32 der Mutter 30 angeordnet. Damit ist das Druckelement 10 durch die Mutter 30 zentriert und koaxial zur Welle 40 angeordnet.

Die Mutter 30 liegt dabei mit ihrem Flächenbereich 33 an einem sich radial erstreckenden Anlage-Bereich 14 einer axialen Seite des Druckelements 10 an einem radial inneren Bereich des Druckelements 10 an. Die Mutter 30 drückt dabei das Druckelement 10 in axialer Richtung an die axial benachbarte Stapelanordnung 20, wobei die Mutter 30 in der dargestellten Ausführungsform selbst jedoch nicht an den Stapelanordnungen 20 anliegt. Die von der Mutter 30 aufgebrachte axiale Kraft stützt sich an der Seite der Stapelanordnung 20 somit lediglich in dem radial äußeren Bereich des Druckelements 10 ab.

Die axiale Position des Druckelements 10 zwischen der Mutter 30 und den Stapelanordnungen 20 ist damit gesichert.

Aufgrund der Kraft-Beaufschlagung des Druckelements 10 axial durch die Mutter 30 bewirkt das Druckelement 10 eine axiale Druckkraft auf die Stapelanordnung 20, an welcher das Druckelement 10 unmittelbar anliegt, sowie indirekt eine axiale Druckkraft auf alle Stapelanordnungen 20, die sich in Reihenanordnung hinter der unmittelbar axial benachbarten Stapelanordnung 20 befinden. Damit ist eine Sicherung der kompakten Anordnung der einzelnen Rotorbleche 22 in den Stapelanordnungen 20 gewährleistet.

Es bietet sich dabei an, auf der axial gegenüberliegenden Seite des Rotorkörpers ebenfalls ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Druckelement und Mutter vorzusehen. Das Druckelement 10 entspricht dabei im Wesentlichen einer flachen bzw. zweidimensionalen Scheibe, wobei das Druckelement 10 zumindest einen sich im Wesentlichen axial in Richtung der Stapelanordnungen 20 erstreckenden Vorsprung 12 ausbildet. Der Vorsprung 12 ist gegebenenfalls durch einen Schneid-Vorgang im Flächenmaterial des Druckelements 10 sowie einem Biegevorgang einer dadurch erzeugten Zunge aus der Ebene des Druckelements 10 heraus erzeugt. Der Vorsprung 12 erstreckt sich in axialer Richtung in die Aussparung 23 der Stapelanordnung 10 bzw. des Rotorblechs 22, an welchem das Druckelement 10 anliegt, und liegt an einer radial äußeren Wandung 24 dieser Aussparung 23 an.

Der Vorsprung 12 fungiert dabei als ein erstes Formelement 11 und die Aussparung 23 fungiert als ein zweites Formelement 21 , wobei der axiale Eingriff der beiden Formelemente 11 , 21 ineinander dazu führt, dass die Formelemente 11, 21 in Umfangsrichtung des Rotors 1 einander überlagern, sodass formschlüssig eine Mitnahme des Druckelements 10 bei einer Drehbewegung der Stapelanordnungen 20 bzw. des gesamten Rotors 1 bewirkt wird.

Das Druckelement 10 ist damit gegen eine Relativ-Drehung in Bezug zu den Stapelanordnungen 20 gesichert, was bedeutet, dass das Druckelement 10 und die Stapelanordnungen 20 immer gemeinsam und spielfrei miteinander drehen.

Das Druckelement 10 weist dabei gegebenenfalls weiterhin die Funktion auf, das es ein hier nicht dargestelltes Geberelement eines Rotorlagesensors als integralen Bestandteil umfasst.

Aufgrund der Mitnahme des Druckelements 10 in der Drehbewegung der Stapelanordnungen 20 ist somit im Wesentlichen spielfrei die korrekte Winkelposition der Stapelanordnung 20 detektierbar.

Am axial äußeren Randbereich des Druckelements 10 weist dieses in der dargestellten Ausführungsform einen sich mit zumindest einer Komponente axial erstreckenden Rand 15 auf. Dieser Rand 15 erhöht das Flächenträgheitsmoment des Druckelements 10 um eine senkrecht zur Rotationsachse 2 verlaufende Achse und gewährleistet derart eine gleichmäßige Einleitung der Anpresskraft auf einer Umfangsbahn auf die Stapelanordnung 20. Des Weiteren kann durch diesen Rand 15 gleichzeitig eine Strömungsleiteinrichtung ausgebildet sein, zur zielgerichteten Zuführung von aus Kühlkanälen des Rotors 1 austretendem Kühl-Fluid in Richtung der Wicklungen des Stators der elektrischen Rotationsmaschine.

Fig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen Rotor 1 in geschnittener Seitenansicht in einer alternativen Ausführungsform.

Diese alternative Ausführungsform unterscheidet sich vom Rotor 1 gemäß Figur 1 darin, dass die Mutter 30 hier selbst unmittelbar ebenfalls axial auf die Stapelanordnung 20 eine Druckkraft bewirkt.

In dieser Ausführungsform kann zudem an der radial inneren Seite des Druckelements 10 ein axialer Spalt zwischen dem Druckelement 10 und der Stapelanordnung 20 vorgesehen sein, zu welcher das Druckelement 10 unmittelbar benachbart ist. Das Druckelement 10 liegt somit an seiner radial inneren Seite axial lediglich an der Mutter 30 an und radial außen axial an den Stapelanordnungen 20 an.

Ein von der Mutter 30 bewirktes Reibmoment wirkt somit lediglich im radial äußeren Bereich zwischen Druckelement 10 und Stapelanordnung 20. Mit dem erfindungsgemäßen Rotor sowie der elektrischen Rotationsmaschine lässt sich in konstruktiv einfacher und kostengünstiger Weise eine lange Lebensdauer sowie ein zuverlässiger sowie messbarer Betrieb gewährleisten.

Bezuqszeichenliste

1 Rotor

2 Rotationsachse

10 Druckelement

11 erstes Formelement

12 Vorsprung

13 zentrale Öffnung

14 Anlage-Bereich des Druckelements

15 Rand

20 Stapelanordnung

21 zweites Formelement

22 Rotorblech

23 Aussparung

24 Wandung der Aussparung

25 Aufnahmeraum

26 Permanentmagnet

30 Mutter

31 Innengewinde

32 Absatz

33 Flächenbereich der Mutter

40 Welle

41 radiale Außenseite der Welle

42 Nut

43 Außengewinde

Claims

Patentansprüche

1. Rotor (1 ) einer elektrischen Rotationsmaschine, umfassend zumindest eine Stapelanordnung (20) von entlang einer Rotationsachse (2) des Rotors (1) angeordneten Rotorblechen (22) sowie an zumindest einer axialen Seite der Stapelanordnung (20) ein Druckelement (10), mit dem eine axiale Druckkraft auf die Stapelanordnung (20) bewirkt oder bewirkbar ist, wobei das Druckelement (10) ein erstes Formelement (11) aufweist und die Stapelanordnung (20) ein zweites Formelement (21) aufweist, die beiden Formelemente (11, 21) jeweils eine axiale Erstreckung aufweisen und entlang der axialen Richtung eines der beiden Formelemente (11, 21) zumindest abschnittsweise in dem anderen Formelement (11, 21) positioniert ist.

2. Rotor (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Formelement (11 ) ein Vorsprung (12) ist und das zweite Formelement (21 ) eine Aussparung (23) ist, sodass der Vorsprung (12) in der Aussparung (23) positioniert ist.

3. Rotor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) mehrere parallel zueinander ausgerichtete Stapelanordnungen (20) umfasst.

4. Rotor (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) eine Welle (40) umfasst, deren Rotationsachse der Rotationsachse (2) des Rotors (1) entspricht, wobei die Welle (40) einen Abschnitt mit einem Außengewinde (43) aufweist, auf dem eine Mutter (30) angeordnet ist, die axial am Druckelement (10) anliegt.

5. Rotor (1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (30) einen in radialer Richtung ausgebildeten Absatz (32) umfasst, an dem der radial innere Rand einer zentralen Öffnung (13) des Druckelements (10) in radialer Richtung anliegt.

6. Rotor (1 ) nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (10) zumindest abschnittsweise die Form eines Hohlkegelstumpfs aufweist, wobei die Mutter (30) an dem Bereich des geringeren Durchmessers des Hohlkegelstumpfs anliegt und das Druckelement (10) mit seinem Bereich des größeren Durchmessers an der Stapelanordnung (20) anliegt.

7. Rotor (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das als Vorsprung (12) ausgebildete erstes Formelement (11) an einer radial äußeren Wandung (24) des als Aussparung (23) ausgebildeten zweiten Formelements (21) anliegt.

8. Rotor (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (12) nach radial außen an die Wandung (24) der Aussparung (21) federkraftbedingt andrückt.

9. Elektrische Rotationsmaschine mit einem Stator sowie einem Rotor (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.

10. Antriebsanordnung für ein elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug, umfassend eine elektrische Rotationsmaschine gemäß Anspruch 9.