WO2022122068A1 - Electric axial flux machine - Google Patents

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WO2022122068A1
WO2022122068A1 PCT/DE2021/100849 DE2021100849W WO2022122068A1 WO 2022122068 A1 WO2022122068 A1 WO 2022122068A1 DE 2021100849 W DE2021100849 W DE 2021100849W WO 2022122068 A1 WO2022122068 A1 WO 2022122068A1
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WO
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rotor
stator
axial
bearing
air gap
Prior art date
Application number
PCT/DE2021/100849
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German (de)
French (fr)
Inventor
Oleg Weitner
Vitali Reh
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/085—Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/03—Machines characterised by aspects of the air-gap between rotor and stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the present invention relates to an electrical axial flux machine, comprising a stator and a rotor, the rotor having a rotor shaft with at least one first rotor body configured in a disk shape and arranged on the rotor shaft in a rotationally and non-displaceably fixed manner, and with a spaced between the stator and the rotor in the axial direction first air gap and a second air gap are formed.
  • the axial flow machine comprises at least one bearing with an inner ring and with an outer ring and with rolling elements arranged between the inner ring and the outer ring for supporting the rotor shaft.
  • DE 10 2019 131 198 A1 describes a modular axial flux motor for driverless transport vehicles, which comprises at least one disk-shaped stator and at least one disk-shaped rotor that can rotate with respect to the stator.
  • the rotor and the stator are arranged axially next to each other.
  • the stator includes electrical coils.
  • the rotor has at least one permanent magnet with alternating poles.
  • the rotor shaft is mounted in a conventional manner in housing side walls or the like via roller bearings. In most cases, the roller bearings are preloaded in the axial direction by means of spring means, so that the roller body balls are subjected to a force and are guided in contact and roll in the raceways between the inner ring and the outer ring.
  • the object of the invention is to provide an electrical axial flow machine which is further simplified in terms of its construction and in which the acoustic behavior of the axial flow machine can at least be maintained or even improved.
  • the axial flow machine should be further optimized with regard to the axial installation space.
  • An electrical axial flux machine constructed according to the invention comprises a stator and a rotor, the rotor having a Rotor shaft having at least one first disk-shaped rotor body arranged on the rotor shaft in a rotationally and non-displaceably fixed manner, and wherein a first air gap and a second air gap are formed spaced apart in the axial direction between the stator and rotor.
  • the axial flow machine according to the invention comprises at least one bearing with an inner ring and with an outer ring and with rolling elements arranged between the inner ring and the outer ring, in particular designed as balls, for supporting the rotor shaft.
  • the stator and the rotor are designed and arranged in such a way that the axial distance in the first air gap is not equal to the axial distance in the second air gap, so that the rotor is axially prestressed in one direction due to the magnetic force present between the stator and rotor and an in axial direction acting biasing force exerts on the at least one bearing, such that the rolling elements between the inner and outer ring of the bearing without play and force applied roll out between the inner ring raceway and the outer ring raceway.
  • the magnetic flux in an electric axial flux machine is directed axially in the air gap between the stator and rotor to a direction of rotation of the rotor of the axial flux machine.
  • a known type is a so-called I-arrangement, in which the rotor is arranged axially next to a stator or between two stators.
  • Another known type is a so-called H-arrangement, in which two rotors are arranged on opposite axial sides of a stator.
  • the stator of an electrical axial flux machine has a stator body with a plurality of stator windings arranged in the circumferential direction.
  • the stator body can be designed in one piece or in segments.
  • the stator body can be formed from a laminated stator core with a plurality of laminated electrical laminations.
  • the stator body can also be formed from a pressed soft magnetic material, such as the so-called SMC material (Soft Magnetic Compound).
  • a rotatably mounted shaft of an electrical machine is referred to as a rotor shaft, with which the rotor or rotor body is coupled in a torque-proof manner.
  • the rotor of an electrical axial flow machine can be designed at least in part as a laminated rotor.
  • a laminated rotor is formed in layers in the axial direction.
  • the axial magnetic flux has to overcome the layers of adhesive or insulation between the stacked individual electrical laminations, as a result of which the magnetic circuit experiences shearing (additional air gap) and loses efficiency.
  • the rotor of an axial flow machine can also have a rotor carrier, which is designed to be fitted with magnetic sheets and/or SMC material and with magnetic elements designed as permanent magnets.
  • the axial flow machine is designed in an H-arrangement and the rotor has a second disk-shaped rotor body that is arranged on the rotor shaft in a rotationally fixed and non-displaceable manner, with the first rotor body forming the first air gap on a Side of the stator arranged axially adjacent to this and wherein the second rotor body is disposed axially adjacent to the other side of the stator to form the second air gap.
  • the axial flux machine is designed in an I-arrangement and the stator has a first partial stator and a second partial stator arranged at an axial distance from the first partial stator, with the disk-shaped rotor body forming the first air gap L is arranged on one side of the rotor body and forming the second air gap L on the other side of the rotor body between the first part stator and the second part stator.
  • a structurally simplified axial flow machine with bearing preload can also be provided in the design of an I-arrangement by the solution according to the invention, and with this structural solution it was possible to save further space and build smaller compared to a design with additional spring elements .
  • the bearing is advantageously designed as an angular ball bearing.
  • the advantageous effect of this configuration is based on the fact that it enables the rotor to be guided more precisely and without play.
  • the bearing is particularly preferably designed in two rows, which further improves the bearing of the rotor, since the greater span has a positive effect on the tilting rigidity of the bearing.
  • the setting of the different air gaps is particularly preferably achieved in that the rotor is positioned eccentrically to the stator by a predetermined amount, seen in the axial direction Y, by means of a spacer element.
  • the advantage of this configuration is that structurally simple and robust solution is created, which is also advantageous with regard to the assembly of the electrical machine.
  • the rotor is arranged eccentrically offset by a total of 0.2 mm +/- 0.1 mm in order to achieve a defined axial preload force on the rotor bearing or bearings.
  • the bearing is designed as a fixed bearing and is connected to the rotor shaft in a non-positive and/or positive manner via its inner ring.
  • the advantage that can be realized in this way is that the bearing can absorb and transmit the axial force that arises, thereby enabling a defined rolling behavior of the rolling elements in their raceways.
  • the bearing is limited in its axial travel by a first abutment on its side facing the rotor and that the bearing is supported in the axial direction Y by a second abutment on its side facing away from the rotor is.
  • the first abutment is designed as a snap ring arranged in an annular groove of a housing part and the second abutment is designed as a snap ring guided in an annular groove on the rotor shaft.
  • the present invention essentially describes an axial flow machine in which the rotor is mounted by means of a so-called spacer in a targeted manner relative to the stator in one direction off-centre by approximately 0.2 mm ⁇ 0.1 mm.
  • This force is used specifically for an axial preload, in particular by a double-row angular contact ball bearing.
  • An additional preload spring can thus be dispensed with.
  • the invention is preferably used in so-called electrified axles (also referred to as E-axles or the like) of electrically driven motor vehicles.
  • electrified axles also referred to as E-axles or the like
  • the invention and the technical environment are explained in more detail below with reference to the figures. It should be pointed out that the invention should not be limited by the exemplary embodiments shown. In particular, unless explicitly stated otherwise, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and to combine them with other components and findings from the present description and/or figures. In particular, it should be pointed out that the figures and in particular the proportions shown are only schematic. The same reference symbols designate the same objects, so that explanations from other figures can be used as a supplement if necessary.
  • FIG. 1 shows an axial flux machine constructed according to the invention in a Fl arrangement, in an axial partial section along the axis of rotation of the rotor shaft, in a schematic representation
  • FIG. 2 shows an enlarged partial section of an axial flow machine in an Fl arrangement, in which the eccentric arrangement of the rotor in relation to the stator and thus the air gaps of different sizes on both sides of the centrally arranged stator can be seen,
  • FIG. 3 shows an axial flux machine constructed according to the invention in an I arrangement, in an axial partial section along the axis of rotation of the rotor shaft, in a schematic representation, and
  • FIG. 4 shows the illustration according to FIG. 3, in which the eccentric arrangement of the rotor relative to the stator and thus the air gaps of different sizes on both sides of the centrally arranged stator are shown in an overly large manner.
  • FIG. 1 shows an axial flux machine 1 constructed according to the invention in an F1 arrangement, in a partial axial section along the axis of rotation X of the rotor shaft 30, in a schematic illustration.
  • the axial flow machine 1 shown comprises a stator 2 and a rotor 3, the rotor 3 having a rotor shaft 30 with a first disk-shaped rotor body 31, which is arranged on the rotor shaft 30 in a rotationally and non-displaceably fixed manner, and a second rotor body 31, which is disk-shaped and rotatable on the rotor shaft 30. and arranged so as to be non-displaceable, rotor body 32 .
  • the first rotor body 31 is arranged axially adjacent to the stator 2 to form the first air gap L1 on one side thereof and the second rotor body 32 is arranged axially adjacent to it on the other side of the stator 2 to form the second air gap L2.
  • the axial flow machine 1 for supporting the rotor shaft 30 comprises a bearing 4 designed as a double-row angular contact ball bearing with an inner ring 41 and with an outer ring 42 and with rolling elements 43 designed as balls arranged between the inner ring 41 and the outer ring 42.
  • the stator 2 and the rotor 3 are designed and arranged such that the axial distance in the air gap L1 is not equal to the axial distance in the air gap L2.
  • the rotor 3 is axially prestressed in a direction Y due to the magnetic force present between the stator 2 and rotor 3 (which is unequally strong on both sides of the stator 2), so that a prestressing force F acting in the axial direction Y is exerted on the at least one bearing 4 is, such that the rolling elements 43 between the inner and outer ring 41, 42 of the bearing 4 without play and force applied roll out between the inner ring raceway and the outer ring raceway.
  • Figure 2 shows an enlarged partial section of an axial flow machine 1 in an H arrangement, in which the eccentric arrangement of the two rotor bodies 31, 32 of the rotor 3 in relation to the stator 2 and thus the air gaps L1, L2, which are of different sizes, can be seen on both sides of the centrally arranged stator 2 . Housing walls of a housing part 7 can be seen at the edge. Furthermore, the prestressing force F generated by the asymmetrical arrangement of the rotor 3 in relation to the stator 2 is indicated by means of an arrow. This direction of force results from the greater magnetic force between the first rotor body 31, which has a smaller (compared to the second air gap 2) first air gap L1 axially is arranged closer to the stator 2 and is thus attracted more towards the stator 2.
  • FIG. 3 shows an axial flux machine 1 constructed according to the invention in an I arrangement, in a partial axial section along the axis of rotation X of the rotor shaft 30, in a schematic representation.
  • the stator 2 has a first part-stator 21 and a second part-stator 22 which is arranged at an axial distance from the first part-stator 21, the rotor body 31 being designed in the shape of a disk, forming the first air gap L1 on one side of the rotor body 31 and is arranged on the other side of the rotor body 31 between the first sub-stator 21 and the second sub-stator 22 to form the second air gap L2.
  • the bearing 4 is designed as a double-row angular contact ball bearing.
  • FIG. 1 and FIG. 3 show that the rotor 3 is positioned eccentrically to the stator 2 by a predetermined amount, viewed in the axial direction Y, by means of a spacer element.
  • the rotor 3 is arranged eccentrically offset from the stator 2 by a total of 0.2 mm +/-0.1 mm.
  • the bearing 4 is designed as a fixed bearing and is connected to the rotor shaft 30 in a non-positive and/or positive manner via its inner ring 41 .
  • the bearing 4 is limited in its axial travel on its side facing the rotor 3 by a first abutment 5 and that the bearing 4 is supported on its side facing away from the rotor 4 by a second abutment 6 in the axial direction Y, the first abutment 5 being designed as a snap ring arranged in an annular groove of a housing part 7 and the second abutment 6 being designed as a snap ring guided on the rotor shaft 30 in an annular groove.
  • Figure 4 shows the electrical axial flow machine 1 in the representation according to Figure 3, in which the eccentric arrangement of the two disk-like rotor bodies 31, 32 of the rotor 3 in relation to the stator 2 - and thus the air gaps L1, L2, which are of different sizes, on both sides of the centrally arranged stator 2 - are shown in an overly pronounced or overly large manner.
  • the invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The foregoing description is therefore not to be considered as limiting but as illustrative.
  • the following patent claims are to be understood in such a way that a mentioned feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of other features. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' feature, this designation serves to distinguish between two features of the same type, without specifying a ranking.

Abstract

The invention relates to an electric axial flux machine (1) comprising a stator (2) and a rotor (3) having a rotor shaft (30) with at least a first disk-shaped rotor body (31) that is non-rotatably and linearly fixedly arranged on the rotor shaft (30), a first air gap (L1) and a second air gap (L2) being formed between the stator (2) and the rotor (3), at a distance from each other in the axial direction. The axial flux machine (1) further comprises at least one bearing (4) for mounting the rotor shaft (30), said bearing (4) having an inner race (41), an outer race (42) and rolling balls (43) between the inner race (41) and the outer race (42). According to the invention, the stator (2) and the rotor (3) are designed and disposed in such a way that the axial distance in air gap (L1) is not equal to the axial distance in air gap (L2), and therefore the rotor (3) is axially biased in a direction (Y) as a result of the magnetic force acting between the stator (2) and the rotor (3).

Description

Elektrische Axialflussmaschine Electrical axial flow machine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Axialflussmaschine, umfassend einen Stator und einen Rotor, wobei der Rotor eine Rotorwelle mit zumindest einem ersten scheibenförmig ausgebildeten, auf der Rotorwelle dreh- und verschiebefest angeordneten, Rotorkörper aufweist, und wobei zwischen Stator und Rotor in axialer Richtung beabstandet ein erster Luftspalt und ein zweiter Luftspalt ausgebildet sind. Ferner umfasst die Axialflussmaschine zumindest ein Lager mit einem Innenring und mit einem Außenring und mit zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordneten Wälzkörpern zur Lagerung der Rotorwelle. The present invention relates to an electrical axial flux machine, comprising a stator and a rotor, the rotor having a rotor shaft with at least one first rotor body configured in a disk shape and arranged on the rotor shaft in a rotationally and non-displaceably fixed manner, and with a spaced between the stator and the rotor in the axial direction first air gap and a second air gap are formed. Furthermore, the axial flow machine comprises at least one bearing with an inner ring and with an outer ring and with rolling elements arranged between the inner ring and the outer ring for supporting the rotor shaft.
Elektrische Axialflussmaschinen sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Electrical axial flow machines are already well known from the prior art.
So beschreibt die DE 10 2019 131 198 A1 einen modularen Axialflussmotor für fahrerlose Transportfahrzeuge, der mindestens einen scheibenförmigen Stator und mindestens einen gegenüber dem Stator rotierbaren scheibenförmigen Rotor umfasst. Der Rotor und der Stator sind axial nebeneinander angeordnet. Der Stator umfasst elektrische Spulen. Der Rotor weist mindestens einen Permanentmagneten mit alternierenden Polen auf. Die Rotorwelle ist in herkömmlicher Weise in Gehäuseseitenwänden oder dergleichen über Wälzlager gelagert angeordnet. Zumeist werden die Wälzlager über Federmittel in axialer Richtung vorgespannt, damit die Wälzkörperkugeln kraftbeaufschlagt und kontaktbehaftet in den Laufbahnen zwischen Innenring und Außenring geführt abrollen. For example, DE 10 2019 131 198 A1 describes a modular axial flux motor for driverless transport vehicles, which comprises at least one disk-shaped stator and at least one disk-shaped rotor that can rotate with respect to the stator. The rotor and the stator are arranged axially next to each other. The stator includes electrical coils. The rotor has at least one permanent magnet with alternating poles. The rotor shaft is mounted in a conventional manner in housing side walls or the like via roller bearings. In most cases, the roller bearings are preloaded in the axial direction by means of spring means, so that the roller body balls are subjected to a force and are guided in contact and roll in the raceways between the inner ring and the outer ring.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Axialflussmaschine bereitzustellen, welche im Hinblick auf ihre Konstruktion weiter vereinfacht ist und bei der das akustische Verhalten der Axialflussmaschine zumindest beibehalten werden oder gar verbessert werden kann. Mit Vorteil soll die Axialflussmaschine im Hinblick auf den axialen Bauraum weiter optimiert werden. The object of the invention is to provide an electrical axial flow machine which is further simplified in terms of its construction and in which the acoustic behavior of the axial flow machine can at least be maintained or even improved. Advantageously, the axial flow machine should be further optimized with regard to the axial installation space.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Axialflussmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 . Eine erfindungsgemäß aufgebaute elektrische Axialflussmaschine umfasst einen Stator und einen Rotor, wobei der Rotor eine Rotorwelle mit zumindest einem ersten scheibenförmig ausgebildeten, auf der Rotorwelle dreh- und verschiebefest angeordneten, Rotorkörper aufweist, und wobei zwischen Stator und Rotor in axialer Richtung beabstandet ein erster Luftspalt und ein zweiter Luftspalt ausgebildet sind. Darüber hinaus umfasst die erfindungsgemäße Axialflussmaschine zumindest ein Lager mit einem Innenring und mit einem Außenring und mit zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordneten, insbesondere als Kugeln ausgebildeten, Wälzkörpern, zur Lagerung der Rotorwelle. Erfindungsgemäß sind dabei der Stator und der Rotor derart ausgebildet und angeordnet, dass der axiale Abstand im ersten Luftspalt ungleich dem axialen Abstand im zweiten Luftspalt ist, so dass der Rotor aufgrund der zwischen Stator und Rotor vorhandenen Magnetkraft axial in eine Richtung vorgespannt ist und eine in axialer Richtung wirkende Vorspannkraft auf das zumindest eine Lager ausübt, derart, dass die Wälzkörper zwischen Innen- und Außenring, des Lagers spielfrei und kraftbeaufschlagt geführt zwischen Innenringlaufbahn und Außenringlaufbahn abrollen. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass ohne Verwendung zusätzlicher Federmittel eine axiale Vorspannung eines Rotorwellenlagers gewährleistet werden kann. This object is achieved by an electrical axial flow machine having the features of patent claim 1 . An electrical axial flux machine constructed according to the invention comprises a stator and a rotor, the rotor having a Rotor shaft having at least one first disk-shaped rotor body arranged on the rotor shaft in a rotationally and non-displaceably fixed manner, and wherein a first air gap and a second air gap are formed spaced apart in the axial direction between the stator and rotor. In addition, the axial flow machine according to the invention comprises at least one bearing with an inner ring and with an outer ring and with rolling elements arranged between the inner ring and the outer ring, in particular designed as balls, for supporting the rotor shaft. According to the invention, the stator and the rotor are designed and arranged in such a way that the axial distance in the first air gap is not equal to the axial distance in the second air gap, so that the rotor is axially prestressed in one direction due to the magnetic force present between the stator and rotor and an in axial direction acting biasing force exerts on the at least one bearing, such that the rolling elements between the inner and outer ring of the bearing without play and force applied roll out between the inner ring raceway and the outer ring raceway. This achieves the advantage that an axial prestressing of a rotor shaft bearing can be ensured without the use of additional spring means.
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben. First, the individual elements of the claimed subject matter of the invention are explained in the order in which they are mentioned in the set of claims, and particularly preferred configurations of the subject matter of the invention are described below.
Der magnetische Fluss in einer elektrischen Axialflussmaschine (AFM), wie beispielsweise eine als Axialflussmaschine ausgebildete elektrische Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs, ist im Luftspalt zwischen Stator und Rotor axial zu einer Rotationsrichtung des Rotors der Axialflussmaschine gerichtet. Es gibt unterschiedliche Typen von Axialflussmaschinen. Ein bekannter Typ ist eine sogenannte I-Anordnung, bei der der Rotor axial neben einem Stator oder zwischen zwei Statoren angeordnet ist. Ein anderer bekannter Typ ist eine sogenannte H- Anordnung, bei der zwei Rotoren auf gegenüberliegenden axialen Seiten eines Stators angeordnet sind. Der Stator einer elektrischen Axialflussmaschine weist einen Statorkörper mit mehreren in Umfangsrichtung angeordneten Statorwicklungen auf. Der Statorkörper kann in Umfangsrichtung gesehen einteilig oder segmentiert ausgebildet sein. Der Statorkörper kann aus einem Statorblechpaket mit mehreren laminierten Elektroblechen gebildet sein. Alternativ kann der Statorkörper auch aus einem verpressten weichmagnetischen Material, wie dem sogenannten SMC-Material (Soft Magnetic Compound) gebildet sein. The magnetic flux in an electric axial flux machine (AFM), such as an electric motor vehicle designed as an axial flux machine, is directed axially in the air gap between the stator and rotor to a direction of rotation of the rotor of the axial flux machine. There are different types of axial flow machines. A known type is a so-called I-arrangement, in which the rotor is arranged axially next to a stator or between two stators. Another known type is a so-called H-arrangement, in which two rotors are arranged on opposite axial sides of a stator. The stator of an electrical axial flux machine has a stator body with a plurality of stator windings arranged in the circumferential direction. Viewed in the circumferential direction, the stator body can be designed in one piece or in segments. The stator body can be formed from a laminated stator core with a plurality of laminated electrical laminations. Alternatively, the stator body can also be formed from a pressed soft magnetic material, such as the so-called SMC material (Soft Magnetic Compound).
Als Rotorwelle wird eine drehbar gelagerte Welle einer elektrischen Maschine bezeichnet, mit der der Rotor bzw. Rotorkörper drehfest gekoppelt ist. A rotatably mounted shaft of an electrical machine is referred to as a rotor shaft, with which the rotor or rotor body is coupled in a torque-proof manner.
Der Rotor einer elektrischen Axialflussmaschine kann zumindest in Teilen als geblechter Rotor ausgebildet sein. Ein geblechter Rotor ist in axialer Richtung geschichtet ausgebildet. Der axiale Magnetfluss muss dabei die Kleber- bzw. Isolationsschichten zwischen den gestapelten einzelnen Elektroblechen überwinden, wodurch der Magnetkreis eine Scherung (zusätzlicher Luftspalt) erfährt und an Effizienz verliert. Der Rotor einer Axialflussmaschine kann alternativ auch einen Rotorträger aufweisen, der entsprechend mit Magnetblechen und/oder SMC- Material und mit als Permanentmagneten ausgebildeten Magnetelementen bestückt ausgebildet ist. The rotor of an electrical axial flow machine can be designed at least in part as a laminated rotor. A laminated rotor is formed in layers in the axial direction. The axial magnetic flux has to overcome the layers of adhesive or insulation between the stacked individual electrical laminations, as a result of which the magnetic circuit experiences shearing (additional air gap) and loses efficiency. As an alternative, the rotor of an axial flow machine can also have a rotor carrier, which is designed to be fitted with magnetic sheets and/or SMC material and with magnetic elements designed as permanent magnets.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden. Advantageous refinements of the invention are specified in the dependently formulated claims. The features listed individually in the dependent claims can be combined with one another in a technologically meaningful manner and can define further refinements of the invention. In addition, the features specified in the claims are specified and explained in more detail in the description, with further preferred configurations of the invention being presented.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Axialflussmaschine in H-Anordnung ausgebildet ist und der Rotor einen zweiten scheibenförmig ausgebildeten, auf der Rotorwelle dreh- und verschiebefest angeordneten, Rotorkörper aufweist, wobei der erste Rotorkörper unter Bildung des ersten Luftspalts auf einer Seite des Stators axial benachbart zu diesem angeordnet ist und wobei der zweite Rotorkörper unter Bildung des zweiten Luftspalts auf der anderen Seite des Stators axial benachbart zu diesem angeordnet ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin begründet, dass eine konstruktiv vereinfachte Axialflussmaschine mit Lagervorspannung bereitgestellt werden konnte. Insbesondere konnte bei dieser konstruktiven Lösung weiterer Bauraum eingespart und im Vergleich zu einer Bauform mit zusätzlichen Federelementen kleiner gebaut werden. According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the axial flow machine is designed in an H-arrangement and the rotor has a second disk-shaped rotor body that is arranged on the rotor shaft in a rotationally fixed and non-displaceable manner, with the first rotor body forming the first air gap on a Side of the stator arranged axially adjacent to this and wherein the second rotor body is disposed axially adjacent to the other side of the stator to form the second air gap. The advantage of this configuration lies in the fact that a structurally simplified axial flow machine with bearing preload could be provided. In particular, with this constructive solution, further installation space could be saved and, in comparison to a design with additional spring elements, it could be built smaller.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Axialflussmaschine in I-Anordnung ausgebildet ist und der Stator einen ersten Teilstator und einen axial zum ersten Teilstator beabstandet angeordneten zweiten Teilstator aufweist, wobei der scheibenförmig ausgebildete Rotorkörper unter Bildung des ersten Luftspalts L auf der einen Seite des Rotorkörpers und unter Bildung des zweiten Luftspalts L auf der anderen Seite des Rotorkörpers zwischen dem ersten Teilstator und dem zweiten Teilstator angeordnet ist. Wie bei der Ausführungsform als H-Anordnung, kann auch bei der Ausgestaltung einer I-Anordnung durch erfindungsgemäße Lösung eine konstruktiv vereinfachte Axialflussmaschine mit Lagervorspannung bereitgestellt werden und konnte bei dieser konstruktiven Lösung weiterer Bauraum eingespart und im Vergleich zu einer Bauform mit zusätzlichen Federelementen kleiner gebaut werden. According to a further preferred further development of the invention, it can also be provided that the axial flux machine is designed in an I-arrangement and the stator has a first partial stator and a second partial stator arranged at an axial distance from the first partial stator, with the disk-shaped rotor body forming the first air gap L is arranged on one side of the rotor body and forming the second air gap L on the other side of the rotor body between the first part stator and the second part stator. As with the embodiment as an H-arrangement, a structurally simplified axial flow machine with bearing preload can also be provided in the design of an I-arrangement by the solution according to the invention, and with this structural solution it was possible to save further space and build smaller compared to a design with additional spring elements .
Mit Vorteil ist das Lager als Schrägkugellager ausgeführt. Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass hierdurch eine genauere bzw. spielfreie Führung des Rotors realisiert werden kann. The bearing is advantageously designed as an angular ball bearing. The advantageous effect of this configuration is based on the fact that it enables the rotor to be guided more precisely and without play.
Besonders bevorzugt ist das Lager zweireihig ausgeführt, wodurch die Lagerung des Rotors weiter verbessert wird, da hierbei die größere Stützweite sich positiv auf die Kippsteifigkeit der Lagerung auswirkt. The bearing is particularly preferably designed in two rows, which further improves the bearing of the rotor, since the greater span has a positive effect on the tilting rigidity of the bearing.
Besonders bevorzugt wird die Einstellung der unterschiedlichen Luftspalte dadurch erreicht, dass der Rotor mittels eines Distanzelements - eines sogenannten spacer - um ein vorbestimmtes Maß in axialer Richtung Y gesehen außermittig zum Stator positioniert angeordnet ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass eine konstruktiv einfache und robuste Lösung geschaffen ist, welche auch mit Blick auf die Montage der elektrischen Maschine vorteilhaft ist. Insbesondere wird der Rotor um insgesamt 0,2 mm +/- 0,1 mm außermittig versetzt angeordnet, um hierdurch eine definierte axiale Vorspannkraft auf das bzw. auf die Rotorlager zu erreichen. The setting of the different air gaps is particularly preferably achieved in that the rotor is positioned eccentrically to the stator by a predetermined amount, seen in the axial direction Y, by means of a spacer element. The advantage of this configuration is that structurally simple and robust solution is created, which is also advantageous with regard to the assembly of the electrical machine. In particular, the rotor is arranged eccentrically offset by a total of 0.2 mm +/- 0.1 mm in order to achieve a defined axial preload force on the rotor bearing or bearings.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass das Lager als Festlager ausgebildet und über seinen Innenring kraft- und/oder formschlüssig mit der Rotorwelle verbunden ist. Der Vorteil, der sich hierdurch realisieren lässt, ist, dass das Lager die entstehende Axialkraft aufnehmen und übertragen kann und dadurch ein definiertes Abrollverhalten der Wälzkörper in deren Laufbahnen ermöglicht wird. It can also be advantageous to further develop the invention such that the bearing is designed as a fixed bearing and is connected to the rotor shaft in a non-positive and/or positive manner via its inner ring. The advantage that can be realized in this way is that the bearing can absorb and transmit the axial force that arises, thereby enabling a defined rolling behavior of the rolling elements in their raceways.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass das Lager auf seiner dem Rotor zugekehrten Seite durch ein erstes Widerlager in seinem axialen Weg begrenzt ist und dass das Lager auf seiner dem Rotor abgekehrten Seite durch ein zweites Widerlager in axialer Richtung Y abgestützt ist. Insbesondere ist das erste Wiederlager als ein in einer Ringnut eines Gehäuseteils angeordneter Sprengring ausgebildet und ist das zweite Widerlager als ein auf der Rotorwelle in einer Ringnut geführter Sprengring ausgebildet. Hierdurch kann eine einfache Konstruktion bereitgestellt werden, welche ebenfalls mit Blick auf die Montage der elektrischen Maschine vorteilhaft ist. According to a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, it can be provided that the bearing is limited in its axial travel by a first abutment on its side facing the rotor and that the bearing is supported in the axial direction Y by a second abutment on its side facing away from the rotor is. In particular, the first abutment is designed as a snap ring arranged in an annular groove of a housing part and the second abutment is designed as a snap ring guided in an annular groove on the rotor shaft. As a result, a simple construction can be provided, which is also advantageous with regard to the assembly of the electrical machine.
Zusammengefasst beschreibt die vorliegende Erfindung im Kern eine Axialflussmaschine bei der der Rotor mittels einem sogenannten spacer gezielt zum Stator in eine Richtung außermittig um zirka 0,2mm ±0,1 mm positioniert montiert wird. Dadurch wird eine axiale Magnetkraft auf den Rotor aufgebracht. Diese Kraft wird gezielt für eine axiale Vorspannung insbesondere von einem zweireihigen Schrägkugellager genutzt. Somit kann auf eine zusätzliche Vorspannfeder verzichtet werden. In summary, the present invention essentially describes an axial flow machine in which the rotor is mounted by means of a so-called spacer in a targeted manner relative to the stator in one direction off-centre by approximately 0.2 mm ±0.1 mm. This applies an axial magnetic force to the rotor. This force is used specifically for an axial preload, in particular by a double-row angular contact ball bearing. An additional preload spring can thus be dispensed with.
Bevorzugt findet die Erfindung Anwendung in sogenannten elektrifizierten Achsen (auch als E-Achse oder dergleichen bezeichnet) von elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen. Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. The invention is preferably used in so-called electrified axles (also referred to as E-axles or the like) of electrically driven motor vehicles. The invention and the technical environment are explained in more detail below with reference to the figures. It should be pointed out that the invention should not be limited by the exemplary embodiments shown. In particular, unless explicitly stated otherwise, it is also possible to extract partial aspects of the facts explained in the figures and to combine them with other components and findings from the present description and/or figures. In particular, it should be pointed out that the figures and in particular the proportions shown are only schematic. The same reference symbols designate the same objects, so that explanations from other figures can be used as a supplement if necessary.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine erfindungsgemäß aufgebaute Axialflussmaschine in Fl- Anordnung, in einem axialen Teilschnitt entlang der Drehachse der Rotorwelle, in schematischer Darstellung, FIG. 1 shows an axial flux machine constructed according to the invention in a Fl arrangement, in an axial partial section along the axis of rotation of the rotor shaft, in a schematic representation,
Figur 2 einen vergrößerten Teilausschnitt einer Axialflussmaschine in Fl- Anordnung, bei der die außermittige Anordnung des Rotors gegenüber dem Stator und damit die unterschiedlich groß ausfallenden Luftspalte beidseitig des mittig angeordneten Stators erkennbar sind, FIG. 2 shows an enlarged partial section of an axial flow machine in an Fl arrangement, in which the eccentric arrangement of the rotor in relation to the stator and thus the air gaps of different sizes on both sides of the centrally arranged stator can be seen,
Figur 3 eine erfindungsgemäß aufgebaute Axialflussmaschine in I-Anordnung, in einem axialen Teilschnitt entlang der Drehachse der Rotorwelle, in schematischer Darstellung, und FIG. 3 shows an axial flux machine constructed according to the invention in an I arrangement, in an axial partial section along the axis of rotation of the rotor shaft, in a schematic representation, and
Figur 4 die Darstellung gemäß Figur 3, bei der die außermittige Anordnung des Rotors gegenüber dem Stator und damit die unterschiedlich groß ausfallenden Luftspalte beidseitig des mittig angeordneten Stators überdeutlich groß dargestellt sind. Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäß aufgebaute Axialflussmaschine 1 in Fl- Anordnung, in einem axialen Teilschnitt entlang der Drehachse X der Rotorwelle 30, in schematischer Darstellung. Die gezeigte Axialflussmaschine 1 umfasst einen Stator 2 und einen Rotor 3, wobei der Rotor 3 eine Rotorwelle 30 mit einen ersten scheibenförmig ausgebildeten, auf der Rotorwelle 30 dreh- und verschiebefest angeordneten, Rotorkörper 31 und einen zweiten scheibenförmig ausgebildeten, auf der Rotorwelle 30 dreh- und verschiebefest angeordneten, Rotorkörper 32 aufweist. Dabei ist der erste Rotorkörper 31 unter Bildung des ersten Luftspalts L1 auf einer Seite des Stators 2 axial benachbart zu diesem angeordnet und ist der zweite Rotorkörper 32 unter Bildung des zweiten Luftspalts L2 auf der anderen Seite des Stators 2 axial benachbart zu diesem angeordnet. Ferner umfasst die Axialflussmaschine 1 zur Lagerung der Rotorwelle 30 ein als zweireihiges Schrägkugelwälzlager ausgebildetes Lager 4 mit einem Innenring 41 und mit einem Außenring 42 und mit zwischen dem Innenring 41 und dem Außenring 42 angeordneten als Kugeln ausgebildeten Wälzkörpern 43. Der Stator 2 und der Rotor 3 sind derart ausgebildet und angeordnet, dass der axiale Abstand im Luftspalt L1 ungleich dem axialen Abstand im Luftspalt L2 ist. Hierdurch ist der Rotor 3 aufgrund der zwischen Stator 2 und Rotor 3 vorhandenen (auf beiden Seiten des Stators 2 ungleich stark ausgebildeten) Magnetkraft axial in eine Richtung Y vorgespannt, so dass eine in axialer Richtung Y wirkende Vorspannkraft F auf das zumindest eine Lager 4 ausgeübt wird, derart, dass die Wälzkörper 43 zwischen Innen- und Außenring 41 , 42 des Lagers 4 spielfrei und kraftbeaufschlagt geführt zwischen Innenringlaufbahn und Außenringlaufbahn abrollen. FIG. 4 shows the illustration according to FIG. 3, in which the eccentric arrangement of the rotor relative to the stator and thus the air gaps of different sizes on both sides of the centrally arranged stator are shown in an overly large manner. FIG. 1 shows an axial flux machine 1 constructed according to the invention in an F1 arrangement, in a partial axial section along the axis of rotation X of the rotor shaft 30, in a schematic illustration. The axial flow machine 1 shown comprises a stator 2 and a rotor 3, the rotor 3 having a rotor shaft 30 with a first disk-shaped rotor body 31, which is arranged on the rotor shaft 30 in a rotationally and non-displaceably fixed manner, and a second rotor body 31, which is disk-shaped and rotatable on the rotor shaft 30. and arranged so as to be non-displaceable, rotor body 32 . The first rotor body 31 is arranged axially adjacent to the stator 2 to form the first air gap L1 on one side thereof and the second rotor body 32 is arranged axially adjacent to it on the other side of the stator 2 to form the second air gap L2. Furthermore, the axial flow machine 1 for supporting the rotor shaft 30 comprises a bearing 4 designed as a double-row angular contact ball bearing with an inner ring 41 and with an outer ring 42 and with rolling elements 43 designed as balls arranged between the inner ring 41 and the outer ring 42. The stator 2 and the rotor 3 are designed and arranged such that the axial distance in the air gap L1 is not equal to the axial distance in the air gap L2. As a result, the rotor 3 is axially prestressed in a direction Y due to the magnetic force present between the stator 2 and rotor 3 (which is unequally strong on both sides of the stator 2), so that a prestressing force F acting in the axial direction Y is exerted on the at least one bearing 4 is, such that the rolling elements 43 between the inner and outer ring 41, 42 of the bearing 4 without play and force applied roll out between the inner ring raceway and the outer ring raceway.
Figur 2 zeigt einen vergrößerten Teilausschnitt einer Axialflussmaschine 1 in H- Anordnung, bei der die außermittige Anordnung der beiden Rotorkörper 31 , 32 des Rotors 3 gegenüber dem Stator 2 und damit die unterschiedlich groß ausfallenden Luftspalte L1 , L2 beidseitig des mittig angeordneten Stators 2 erkennbar sind. Randseitig sind Gehäusewände eines Gehäuseteils 7 erkennbar. Ferner ist die durch die asymmetrische Anordnung des Rotors 3 gegenüber dem Stator 2 erzeugte Vorspannkraft F mittels eines Pfeils eingezeichnet. Diese Kraftrichtung resultiert aus der größeren Magnetkraft zwischen dem ersten Rotorkörper 31 , der über einen (im Vergleich zum zweiten Luftspalt 2) kleineren ersten Luftspalt L1 axial näher am Stator 2 angeordnet ist und damit stärker in Richtung Stator 2 angezogen wird. Figure 2 shows an enlarged partial section of an axial flow machine 1 in an H arrangement, in which the eccentric arrangement of the two rotor bodies 31, 32 of the rotor 3 in relation to the stator 2 and thus the air gaps L1, L2, which are of different sizes, can be seen on both sides of the centrally arranged stator 2 . Housing walls of a housing part 7 can be seen at the edge. Furthermore, the prestressing force F generated by the asymmetrical arrangement of the rotor 3 in relation to the stator 2 is indicated by means of an arrow. This direction of force results from the greater magnetic force between the first rotor body 31, which has a smaller (compared to the second air gap 2) first air gap L1 axially is arranged closer to the stator 2 and is thus attracted more towards the stator 2.
Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäß aufgebaute Axialflussmaschine 1 in I- Anordnung, in einem axialen Teilschnitt entlang der Drehachse X der Rotorwelle 30, in schematischer Darstellung. Der Figur 3 ist auch gut entnehmbar, dass der Stator 2 einen ersten Teilstator 21 und einen axial zum ersten Teilstator 21 beabstandet angeordneten zweiten Teilstator 22 aufweist, wobei der scheibenförmig ausgebildete Rotorkörper 31 unter Bildung des ersten Luftspalts L1 auf der einen Seite des Rotorkörpers 31 und unter Bildung des zweiten Luftspalts L2 auf der anderen Seite des Rotorkörpers 31 zwischen dem ersten Teilstator 21 und dem zweiten Teilstator 22 angeordnet ist. Auch in dieser Ausführungsform ist das Lager 4 als zweireihiges Schrägkugellager ausgeführt. FIG. 3 shows an axial flux machine 1 constructed according to the invention in an I arrangement, in a partial axial section along the axis of rotation X of the rotor shaft 30, in a schematic representation. Figure 3 also clearly shows that the stator 2 has a first part-stator 21 and a second part-stator 22 which is arranged at an axial distance from the first part-stator 21, the rotor body 31 being designed in the shape of a disk, forming the first air gap L1 on one side of the rotor body 31 and is arranged on the other side of the rotor body 31 between the first sub-stator 21 and the second sub-stator 22 to form the second air gap L2. In this embodiment, too, the bearing 4 is designed as a double-row angular contact ball bearing.
Sowohl in Figur 1 als auch in Figur 3 ist jeweils gezeigt, dass der Rotor 3 mittels eines Distanzelements sog. spacer um ein vorbestimmtes Maß in axialer Richtung Y gesehen außermittig zum Stator 2 positioniert angeordnet ist. Mit Vorteil ist dabei der Rotor 3 um insgesamt 0,2 mm +/-0,1 mm außermittig versetzt zum Stator 2 angeordnet. In allen Ausführungsformen ist das Lager 4 als Festlager ausgebildet und über seinen Innenring 41 kraft- und/oder formschlüssig mit der Rotorwelle 30 verbunden. Ersichtlich ist ferner, dass das Lager 4 auf seiner dem Rotor 3 zugekehrten Seite durch ein erstes Widerlager 5 in seinem axialen Weg begrenzt ist und dass das Lager 4 auf seiner dem Rotor 4 abgekehrten Seite durch ein zweites Widerlager 6 in axialer Richtung Y abgestützt ist, wobei das erste Wiederlager 5 als ein in einer Ringnut eines Gehäuseteils 7 angeordneter Sprengring ausgebildet ist und wobei das zweite Widerlager 6 als ein auf der Rotorwelle 30 in einer Ringnut geführter Sprengring ausgebildet ist. Both FIG. 1 and FIG. 3 show that the rotor 3 is positioned eccentrically to the stator 2 by a predetermined amount, viewed in the axial direction Y, by means of a spacer element. Advantageously, the rotor 3 is arranged eccentrically offset from the stator 2 by a total of 0.2 mm +/-0.1 mm. In all of the embodiments, the bearing 4 is designed as a fixed bearing and is connected to the rotor shaft 30 in a non-positive and/or positive manner via its inner ring 41 . It can also be seen that the bearing 4 is limited in its axial travel on its side facing the rotor 3 by a first abutment 5 and that the bearing 4 is supported on its side facing away from the rotor 4 by a second abutment 6 in the axial direction Y, the first abutment 5 being designed as a snap ring arranged in an annular groove of a housing part 7 and the second abutment 6 being designed as a snap ring guided on the rotor shaft 30 in an annular groove.
Figur 4 zeigt die elektrische Axialflussmaschine 1 in der Darstellung gemäß Figur 3, bei der die außermittige Anordnung der beiden scheibenartigen Rotorkörper 31 , 32 des Rotors 3 gegenüber dem Stator 2 - und damit die unterschiedlich groß ausfallenden Luftspalte L1 , L2 beidseitig des mittig angeordneten Stators 2 - überdeutlich ausgeprägt bzw. überdeutlich groß dargestellt sind. Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen. Figure 4 shows the electrical axial flow machine 1 in the representation according to Figure 3, in which the eccentric arrangement of the two disk-like rotor bodies 31, 32 of the rotor 3 in relation to the stator 2 - and thus the air gaps L1, L2, which are of different sizes, on both sides of the centrally arranged stator 2 - are shown in an overly pronounced or overly large manner. The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The foregoing description is therefore not to be considered as limiting but as illustrative. The following patent claims are to be understood in such a way that a mentioned feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of other features. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' feature, this designation serves to distinguish between two features of the same type, without specifying a ranking.
Bezuqszeichenliste Reference character list
1 Axialflussmaschine 1 axial flow machine
2 Stator 2 stator
3 Rotor 3 rotors
4 Lager 4 bearings
5 Widerlager 5 abutments
6 Widerlager 6 abutments
7 Gehäuseteil 7 housing part
21 erster Teilstator 21 first part stator
22 zweiter Teilstator 22 second part stator
30 Rotorwelle 30 rotor shaft
31 erster Rotorkörper 31 first rotor body
32 zweiter Rotorkörper 32 second rotor body
41 Innenring 41 inner ring
42 Außenring 42 outer ring
43 Wälzkörper 43 rolling elements
Y axiale Richtung Y axial direction
X Drehachse X axis of rotation
F Vorspannkraft F preload force

Claims

Ansprüche Elektrische Axialflussmaschine (1 ), umfassend Claims Electrical axial flow machine (1), comprising
- einen Stator (2), - a stator (2),
- einen Rotor (3), wobei der Rotor (3) eine Rotorwelle (30) mit zumindest einem ersten scheibenförmig ausgebildeten, auf der Rotorwelle (30) dreh- und verschiebefest angeordneten, Rotorkörper (31 ) aufweist, und wobei zwischen Stator (2) und Rotor (3) in axialer Richtung (Y) beabstandet ein erster Luftspalt (L1) und ein zweiter Luftspalt (L2) ausgebildet sind, und umfassend - a rotor (3), wherein the rotor (3) has a rotor shaft (30) with at least a first disk-shaped rotor body (31) arranged on the rotor shaft (30) in a rotationally and non-displaceably fixed manner, and wherein between the stator (2) and rotor (3) spaced apart in the axial direction (Y), a first air gap (L1) and a second air gap (L2) are formed, and comprising
- zumindest ein Lager (4) mit einem Innenring (41 ) und mit einem Außenring (42) und mit zwischen dem Innenring (41 ) und dem Außenring (42) angeordneten Wälzkörpern (43), zur Lagerung der Rotorwelle (30), dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (2) und der Rotor (3) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass der axiale Abstand im ersten Luftspalt (L1 ) ungleich dem axialen Abstand im zweiten Luftspalt (L2) ist, so dass der Rotor (3) aufgrund der zwischen Stator (2) und Rotor (3) vorhandenen Magnetkraft axial in eine Richtung (Y) vorgespannt ist und eine in axialer Richtung (Y) wirkende Vorspannkraft (F) auf das zumindest eine Lager (4) ausübt, derart, dass die Wälzkörper (43) zwischen Innen- und Außenring (41 , 42) des Lagers (4) spielfrei und kraftbeaufschlagt geführt zwischen Innenringlaufbahn und Außenringlaufbahn abrollen. Axialflussmaschine (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Axialflussmaschine (1 ) in H-Anordnung ausgebildet ist und der Rotor (3) einen zweiten scheibenförmig ausgebildeten, auf der Rotorwelle (30) dreh- und verschiebefest angeordneten, Rotorkörper (32) aufweist, wobei der erste Rotorkörper (31 ) unter Bildung des ersten Luftspalts (L1 ) auf einer Seite des Stators (2) axial benachbart zu diesem angeordnet ist und wobei der zweite Rotorkörper (32) unter Bildung des zweiten Luftspalts (L2) auf der anderen Seite des Stators - at least one bearing (4) with an inner ring (41) and with an outer ring (42) and with rolling elements (43) arranged between the inner ring (41) and the outer ring (42) for supporting the rotor shaft (30), characterized that the stator (2) and the rotor (3) are designed and arranged in such a way that the axial distance in the first air gap (L1) is unequal to the axial distance in the second air gap (L2), so that the rotor (3) due to the between the stator (2) and the rotor (3) is axially prestressed in one direction (Y) and exerts a prestressing force (F) acting in the axial direction (Y) on the at least one bearing (4) in such a way that the rolling bodies ( 43) between the inner and outer ring (41, 42) of the bearing (4) without play and under load, guided between the inner ring raceway and the outer ring raceway. Axial flow machine (1) according to claim 1, characterized in that the axial flow machine (1) is designed in an H-arrangement and the rotor (3) has a second disk-shaped design on the rotor shaft (30) arranged in a rotationally and non-rotatably fixed manner, rotor body (32) having, wherein the first rotor body (31) to form the first air gap (L1) on one side of the stator (2) is arranged axially adjacent to this and wherein the second Rotor body (32) forming the second air gap (L2) on the other side of the stator
(2) axial benachbart zu diesem angeordnet ist. (2) located axially adjacent thereto.
3. Axialflussmaschine (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Axialflussmaschine (1 ) in I-Anordnung ausgebildet ist und der Stator (2) einen ersten Teilstator (21 ) und einen axial zum ersten Teilstator (21 ) beabstandet angeordneten zweiten Teilstator (22) aufweist, wobei der scheibenförmig ausgebildete Rotorkörper (31 ) unter Bildung des ersten Luftspalts (L1 ) auf der einen Seite des Rotorkörpers (31) und unter Bildung des zweiten Luftspalts (L2) auf der anderen Seite des Rotorkörpers (31 ) zwischen dem ersten Teilstator (21 ) und dem zweiten Teilstator (22) angeordnet ist. 3. The axial flux machine (1) according to claim 1, characterized in that the axial flux machine (1) is designed in an I arrangement and the stator (2) has a first partial stator (21) and a second partial stator arranged at a distance axially from the first partial stator (21). (22), wherein the disk-shaped rotor body (31) forming the first air gap (L1) on one side of the rotor body (31) and forming the second air gap (L2) on the other side of the rotor body (31) between the first part stator (21) and the second part stator (22) is arranged.
4. Axialflussmaschine (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (4) als Schrägkugellager ausgeführt ist. 4. axial flow machine (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the bearing (4) is designed as an angular contact ball bearing.
5. Axialflussmaschine (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (4) zweireihig ausgeführt ist. 5. axial flow machine (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the bearing (4) is designed in two rows.
6. Axialflussmaschine (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) mittels eines Distanzelements um ein vorbestimmtes Maß in axialer Richtung (Y) gesehen außermittig zum Stator (2) positioniert angeordnet ist. 6. axial flow machine (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotor (3) by a predetermined amount in the axial direction (Y) is positioned eccentrically to the stator (2) by means of a spacer element.
7. Axialflussmaschine (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) um insgesamt 0,2 mm +/- 0,1 mm außermittig versetzt angeordnet ist. Axialflussmaschine (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (4) als Festlager ausgebildet und über seinen Innenring (41 ) kraft- und/oder formschlüssig mit der Rotorwelle (30) verbunden ist. Axialflussmaschine (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (4) auf seiner dem Rotor (3) zugekehrten Seite durch ein erstes Widerlager (5) in seinem axialen Weg begrenzt ist und dass das Lager (4) auf seiner dem Rotor (4) abgekehrten Seite durch ein zweites Widerlager (6) in axialer Richtung (Y) abgestützt ist, mit Vorteil das erste Wiederlager (5) als ein in einer Ringnut eines Gehäuseteils (7) angeordneter Sprengring ausgebildet ist und das zweite Widerlager (6) als ein auf der Rotorwelle (30) in einer Ringnut geführter Sprengring ausgebildet ist. 7. axial flow machine (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotor (3) is offset by a total of 0.2 mm +/- 0.1 mm eccentrically. Axial flow machine (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the bearing (4) is designed as a fixed bearing and via its inner ring (41) non-positively and / or positively connected to the rotor shaft (30). Axial flow machine (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the bearing (4) is limited on its side facing the rotor (3) by a first abutment (5) in its axial path and that the bearing (4) on its is supported by a second abutment (6) in the axial direction (Y) on the side facing away from the rotor (4), the first abutment (5) is advantageously designed as a snap ring arranged in an annular groove of a housing part (7) and the second abutment ( 6) is designed as a snap ring guided in an annular groove on the rotor shaft (30).
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