WO2022207231A1 - Rotor einer elektrischen asynchronmaschine - Google Patents

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WO2022207231A1
WO2022207231A1 PCT/EP2022/055449 EP2022055449W WO2022207231A1 WO 2022207231 A1 WO2022207231 A1 WO 2022207231A1 EP 2022055449 W EP2022055449 W EP 2022055449W WO 2022207231 A1 WO2022207231 A1 WO 2022207231A1
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WO
WIPO (PCT)
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rotor
outer part
short
carrier
support
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/055449
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Fickert
Patrick Fruehauf
Anton Schuelin
Alexander Rosen
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02—Asynchronous induction motors
    • H02K17/16—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • H02K1/30—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures using intermediate parts, e.g. spiders
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/02—Machines with one stator and two or more rotors

Definitions

  • the invention relates to a rotor of an electrical asynchronous machine and an electrical asynchronous machine.
  • a rotor of an electrical asynchronous machine is already known from DE 4023791 A1, which comprises a rotor shaft rotatable about a rotor axis, an outer rotor part coupled to the rotor shaft and an inner rotor part coupled to the rotor shaft, the inner rotor part being arranged radially inside the outer rotor part with respect to the rotor axis , wherein the outer rotor part and the inner rotor part each have a laminated rotor core and each have a squirrel-cage winding, each comprising two short-circuit rings and a plurality of short-circuit bars connecting the two short-circuit rings to one another.
  • the rotor outer part is a separate
  • Outer part carrier coupled to the rotor shaft, wherein the outer part carrier is arranged on one of the two end faces of the rotor outer part.
  • the outer part of the rotor is exposed to higher centrifugal forces than the inner part of the rotor.
  • the maximum speed of the rotor of the asynchronous machine is therefore limited by the rotor outer part.
  • the outer part carrier is in a manner not specified on one end of the
  • Rotor lamination stack of the rotor outer part attached.
  • the rotor according to the invention of an electrical asynchronous machine with the characterizing features of the main claim has the advantage that the speed stability of the rotor is increased. As a result, the rotor of the asynchronous machine can be operated at higher maximum speeds than in the prior art. This is achieved according to the invention by the rotor outer part to
  • Support of centrifugal forces on its outer side facing away from the inner part of the rotor is surrounded by a support body which is in particular mechanically prestressed in order to generate a prestress on the rotor outer part.
  • the supporting body also encloses the outer part carrier in order to generate a prestress on the outer part carrier.
  • the supporting body extends in the axial direction and covers at least part of the outer circumference of the outer part carrier. In this way, a sufficient speed stability of the outer part carrier is achieved.
  • the outer part carrier and the outer part of the rotor form a flush peripheral surface for the bearing or supporting of the support body.
  • the support body can be slid particularly easily onto the outer peripheral surface of the outer part carrier and the outer rotor part or, in the case of a bandage, for example, be wound up.
  • the support body is a bandage according to a first exemplary embodiment, in particular made of a fiber-reinforced or carbon-fiber-reinforced plastic, since in this way the support body has both a particularly low weight and a small wall thickness in the radial direction and can also achieve high speed stability.
  • the bandage can be a prefabricated sleeve that is pressed, pushed or shrunk onto the outer rotor part or wound directly onto the outer rotor part.
  • the bandage can effectively absorb the centrifugal forces acting on the outer part of the rotor due to the high tensile strength and the high modulus of elasticity of the fibers of the bandage.
  • the outer part carrier has the function of holding the outer rotor part in its radial position, while the bandage has the function of absorbing the centrifugal forces acting on the outer rotor part.
  • the outer part carrier for holding the outer rotor part is fastened to the short-circuit ring of the outer rotor part facing the outer part carrier, in particular in a force-fitting and/or form-fitting and/or cohesive manner. In this way, the needed Connection between the outer part carrier and the rotor outer part particularly little radial space, so that the outer diameter of the rotor can be kept small.
  • an outer peripheral surface and/or an inner peripheral surface of the short-circuit ring of the outer rotor part facing the outer part carrier forms a press connection with a corresponding retaining contour on the outer part carrier, in particular an annular groove or a retaining collar.
  • the outer rotor part can be attached to the outer part carrier in a particularly simple and cost-effective manner.
  • the outer part carrier is screwed to the short-circuit ring of the outer rotor part facing the outer part carrier. In this way, a mechanically very reliable joint is achieved.
  • the two short-circuit rings of the outer rotor part each have a height measured in the axial direction with respect to the rotor axis, with the short-circuit ring facing the outer part carrier having a greater height than the other short-circuit ring of the outer rotor part.
  • the short-circuit ring facing the outer part carrier can be fastened particularly reliably to the outer part carrier.
  • a cost-effective axial mechanical connection of the laminated core of the rotor outer part to the outer part carrier can be achieved as a result.
  • the outer part carrier can be designed in the shape of a pot and can be made of steel, for example.
  • the outer rotor part is fastened with an outer side to an inner side of a cylindrical section of the cup-shaped outer part carrier for torque transmission, in particular in a non-positive manner.
  • the supporting body is part of the cylindrical section of the outer part carrier.
  • Such a support body can be produced in a particularly cost-effective manner, for example by means of appropriate forming processes.
  • the outer part carrier must also absorb the centrifugal forces acting on the rotor outer part, so that the cylindrical Section of the outer part carrier must be made thicker than the bandage in the first embodiment.
  • the inner rotor part is designed without a support body on its outer circumference, since the inner rotor part is exposed to lower centrifugal forces than the outer rotor part.
  • the rotor inner part in particular its laminated rotor core, has a central through-opening for passing through the rotor shaft and for torque-transmitting, in particular non-positive or positive, connection of the rotor inner part to the rotor shaft.
  • the inner rotor part and the outer rotor part are connected to the rotor shaft separately from one another, but each rotate at the same speed during operation.
  • the invention also relates to an asynchronous electric machine with a stator and with a rotor according to the invention, the stator being arranged between the outer rotor part and the inner rotor part of the rotor, viewed in the radial direction. In this way, a very cost-effective electric machine with sufficient electric power is achieved.
  • Fig.l shows in section an electrical asynchronous machine with a rotor according to the invention according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows the first exemplary embodiment of the rotor according to the invention according to FIG. 1 in a first variant
  • FIG. 3 shows the first exemplary embodiment of the rotor according to the invention in a second variant
  • FIG. 5 shows a three-dimensional sectional view of the rotor according to the invention according to a second embodiment. Description of the exemplary embodiments
  • Fig.l shows in section an electrical asynchronous machine with a rotor according to the invention according to a first embodiment.
  • the electrical asynchronous machine 1 has a rotor 2 according to the invention, which comprises a rotor shaft 4 rotatable about a rotor axis 3, an outer rotor part 2.1 coupled to the rotor shaft 4 and an inner rotor part 2.2 coupled to the rotor shaft 4.
  • the inner rotor part 2.2 is arranged radially inside the outer rotor part 2.1 with respect to the rotor axis 3 .
  • the outer rotor part 2.1 and the inner rotor part 2.2 are arranged coaxially, for example, and each have a laminated core 7 and a squirrel-cage winding 8 each, which includes two short-circuit rings 9 and several short-circuit bars 10 connecting the two short-circuit rings 9 to one another.
  • the outer rotor part 2.1 of the rotor 2 is coupled to the rotor shaft 4 via an outer part carrier 11, which is connected to the rotor shaft 4 via a shaft connection 6 on one of the two end faces of the outer rotor part 2.1.
  • the outer rotor part 2.1 and the inner rotor part 2.2 are coupled to the rotor shaft 4 separately from one another and are therefore only connected to one another via the rotor shaft 4 and not directly.
  • the rotor inner part 2.2 for example its laminated core 7, has, for example, a central through-opening 5 for passing through the rotor shaft 4 and for torque-transmitting connection of the rotor inner part 2.2 to the rotor shaft 4. According to the invention it is provided that the outer rotor part 2.1 for the support of
  • Centrifugal forces is surrounded on its outer side facing away from the rotor inner part 2.2 by a support body 12, which is in particular mechanically prestressed to generate a prestress on the rotor outer part 2.1. In this way, the speed stability of the rotor is increased, so that the rotor 2 of the asynchronous machine 1 can be operated at higher speeds than in the prior art.
  • the support body 12 extends in the axial direction with respect to the rotor axis 3 so far that it also covers the outer part carrier 11 at least in sections, for example completely, and encloses it in the circumferential direction, so that a prestress is also exerted on the outer part carrier 11 .
  • the outer part carrier 11 and the rotor outer part 2.1 form a flush peripheral surface 13 for the support body 12 to rest on or support.
  • the support body 12 is a bandage that is made, for example, from a fiber-reinforced composite material, for example from a carbon-fiber-reinforced or glass-fiber-reinforced plastic ( CFRP, GFRP).
  • CFRP carbon-fiber-reinforced or glass-fiber-reinforced plastic
  • the bandage 12 is, for example, sleeve-shaped or hollow-cylindrical and includes, for example, so-called scrims.
  • FIG. 2 shows the first exemplary embodiment of the rotor according to the invention according to FIG. 1 in a first variant.
  • FIG. 3 shows a second variant and
  • FIG. 4 a third variant of the first exemplary embodiment of the rotor according to the invention.
  • the parts which remain the same or have the same effect as the rotor according to FIG.
  • the outer part carrier 11 for holding the outer rotor part 2.1 is fastened to the short-circuit ring 9 of the outer rotor part 2.1 facing the outer part carrier 11, for example in a force-fitting and/or form-fitting and/or cohesive manner.
  • an outer peripheral surface and/or an inner peripheral surface of the short-circuit ring 9 of the outer rotor part 2.1 facing the outer part carrier 11 forms a press connection with a corresponding holding contour 15 on the outer part carrier 11.
  • the outer part carrier 11 has a retaining collar 15 as a retaining contour 15, on the inside of which the outer peripheral surface of the corresponding short-circuit ring 9 is provided.
  • the outer part support 11 can be screwed to the short-circuit ring 9 of the outer rotor part 2.1 facing the outer part support 11.
  • several screws 14 are provided, for example, which are screwed into the short-circuit ring 9 and clamp an end face of the short-circuit ring 9 against an end face of the outer part carrier 11 , for example in the shape of a disk.
  • the two short-circuit rings 9 of the outer rotor part 2.1 each have a height H measured in the axial direction with respect to the rotor axis 3, with the short-circuit ring 9 facing the outer part carrier 11 having a greater height H, for example, than the other short-circuit ring 9 of the outer rotor part 2.1.
  • the inner rotor part 2.2 is designed without a support body 12 on its outer circumference facing the outer rotor part 2.1.
  • 5 shows a three-dimensional sectional view of the rotor according to the invention according to a second embodiment. In the rotor according to FIG. 5, those parts which remain the same or have the same effect as the rotor according to FIG. 1 are identified by the same reference symbols.
  • the second embodiment differs from the first
  • the exemplary embodiment is that the outer part carrier 11 is cup-shaped and is made of steel, for example, that the rotor outer part 2.1 is fastened with an outside to an inner side of a cylindrical section 11.2 of the cup-shaped outer part carrier 11 for torque transmission, for example non-positively, and that the support body 12 is part of the cylindrical Section 11.2 of the outer part carrier 11 is.
  • the cup-shaped outer part carrier 11 comprises a disc-shaped section 11.1 and the cylindrical section 11.2, the two sections 11.1, 11.2 being connected in one piece or being designed as separate components.
  • the cylindrical section 11.2 of the outer part carrier 11 can also be surrounded by a bandage 16 in order to further increase the speed stability.
  • the electrical asynchronous machine according to FIG. 1 has a stator 20 with a stator winding 21 .
  • the stator 20 is designed, for example, as a laminated core 7 and viewed in the radial direction between the outer rotor part 2.1 and the inner rotor part
  • the stator 20 is fastened, for example, to a bearing plate 22 of a housing 23 , for example by a winding overhang of the stator winding 21 being fastened in a recess in the bearing plate 22 .

Landscapes

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

Abstract

Rotor (2) einer elektrischen Asynchronmaschine (1), der eine um eine Rotorachse (3) drehbare Rotorwelle (4), ein mit der Rotorwelle (4) gekoppeltes Rotoraußenteil (2.1) und ein mit der Rotorwelle (4) gekoppeltes Rotorinnenteil (2.2) umfasst, wobei das Rotorinnenteil (2.2) bezüglich der Rotorachse (3) radial innerhalb des Rotoraußenteils (2.1) angeordnet ist, wobei das Rotoraußenteil (2.1) und das Rotorinnenteil (2.2) jeweils ein Blechpaket (7) und jeweils eine Käfigwicklung (8) aufweisen, die jeweils zwei Kurzschlussringe (9) und mehrere die zwei Kurzschlussringe (9) miteinander verbindende Kurzschlussstäbe (10) umfasst, wobei das Rotoraußenteil (2.1) über einen Außenteilträger (11) mit der Rotorwelle (3) gekoppelt ist, wobei der Außenteilträger (11) an einer der beiden Stirnseiten des Rotoraußenteils (2.1) mit der Rotorwelle (4) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotoraußenteil (2.1) zur Abstützung von Fliehkräften an seiner dem Rotorinnenteil (2.2) abgewandten Außenseite von einem Stützkörper (12) umschlossen ist, der insbesondere mechanisch vorgespannt ist zur Erzeugung einer Vorspannung auf das Rotoraußenteil (2.1).

Description

Beschreibung Titel
Rotor einer elektrischen Asynchronmaschine
Stand der Technik Die Erfindung betrifft einen Rotor einer elektrischen Asynchronmaschine und eine elektrische Asynchronmaschine.
Es ist schon ein Rotor einer elektrischen Asynchronmaschine aus der DE 4023791 Al bekannt, der eine um eine Rotorachse drehbare Rotorwelle, ein mit der Rotorwelle gekoppeltes Rotoraußenteil und ein mit der Rotorwelle gekoppeltes Rotorinnenteil umfasst, wobei das Rotorinnenteil bezüglich der Rotorachse radial innerhalb des Rotoraußenteils angeordnet ist, wobei das Rotoraußenteil und das Rotorinnenteil jeweils ein Rotorblechpaket und jeweils eine Käfigwicklung aufweisen, die jeweils zwei Kurzschlussringe und mehrere die zwei Kurzschlussringe miteinander verbindende Kurzschlussstäbe umfasst. Das Rotoraußenteil ist über einen separaten
Außenteilträger mit der Rotorwelle gekoppelt, wobei der Außenteilträger an einer der beiden Stirnseiten des Rotoraußenteils angeordnet ist. Das Rotoraußenteil ist höheren Fliehkräften ausgesetzt als das Rotorinnenteil. Die maximale Drehzahl des Rotors der Asynchronmaschine wird daher durch das Rotoraußenteil begrenzt. Der Außenteilträger ist in nicht näher angegebener Weise an einer Stirnseite des
Rotorblechpakets des Rotoraußenteils befestigt.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Rotor einer elektrischen Asynchronmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Drehzahlfestigkeit des Rotors erhöht wird. Der Rotor der Asynchronmaschine kann dadurch mit höheren maximalen Drehzahlen betrieben werden als im Stand der Technik. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem das Rotoraußenteil zur
Abstützung von Fliehkräften an seiner dem Rotorinnenteil abgewandten Außenseite von einem Stützkörper umschlossen ist, der insbesondere mechanisch vorgespannt ist zur Erzeugung einer Vorspannung auf das Rotoraußenteil.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Rotors einer elektrischen Asynchronmaschine möglich.
Besonders vorteilhaft ist, wenn der Stützkörper zusätzlich den Außenteilträger umschließt zur Erzeugung einer Vorspannung auf den Außenteilträger. Dazu erstreckt sich der Stützkörper entsprechend in axialer Richtung und deckt zumindest einen Teil des Außenumfangs des Außenteilträgers ab. Auf diese Weise wird eine ausreichende Drehzahlfestigkeit des Außenteilträgers erreicht.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der Außenteilträger und das Rotoraußenteil für das Anliegen oder Abstützen des Stützkörpers eine bündige Umfangsfläche bilden. Auf diese Weise kann der Stützkörper besonders einfach auf der äußeren Umfangsfläche des Außenteilträgers und des Rotoraußenteils aufgeschoben oder im Falle einer Bandage beispielsweise aufgewickelt werden.
Sehr vorteilhaft ist, wenn der Stützkörper nach einem ersten Ausführungsbeispiel eine Bandage ist, insbesondere aus einem faserverstärkten oder kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff, da der Stützkörper auf diese Weise sowohl ein besonders geringes Gewicht und eine geringe Wandstärke in radialer Richtung hat als auch eine hohe Drehzahlfestigkeit erreichen kann. Die Bandage kann eine vorgefertigte Hülse sein, die auf das Rotoraußenteil aufgepresst, aufgeschoben oder aufgeschrumpft oder direkt auf das Rotoraußenteil aufgewickelt ist. Die Bandage kann die auf das Rotoraußenteil wirkenden Fliehkräfte aufgrund der hohen Zugfestigkeit und dem hohen Elastizitätsmodul der Fasern der Bandage wirksam aufnehmen. Nach dem ersten Ausführungsbeispiel hat der Außenteilträger die Funktion, das Rotoraußenteil in seiner radialen Position zu halten, während die Bandage die Funktion hat, die auf das Rotoraußenteil wirkenden Fliehkräfte aufzunehmen.
Auch vorteilhaft ist, wenn nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Außenteilträger zur Halterung des Rotoraußenteils an dem dem Außenteilträger zugewandten Kurzschlussring des Rotoraußenteils befestigt ist, insbesondere kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig. Auf diese Weise benötigt die Verbindung zwischen dem Außenteilträger und dem Rotoraußenteil besonders wenig radialen Bauraum, so dass der Außendurchmesser des Rotors gering gehalten werden kann.
Nach dem ersten Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass eine äußere Umfangsfläche und/oder eine innere Umfangsfläche des dem Außenteilträger zugewandten Kurzschlussrings des Rotoraußenteils mit einer korrespondierenden Haltekontur am Außenteilträger, insbesondere einer Ringnut oder einem Haltekragen, eine Pressverbindung bildet. Das Rotoraußenteil lässt sich auf diese Weise besonders einfach und kostengünstig am Außenteilträger befestigen. Außerdem ergibt sich dadurch eine sehr gute thermische Anbindung des Rotoraußenteils an den Außenteilträger.
Nach dem ersten Ausführungsbeispiel kann alternativ vorgesehen sein, dass der Außenteilträger mit dem dem Außenteilträger zugewandten Kurzschlussring des Rotoraußenteils verschraubt ist. Auf diese Weise wird eine mechanisch sehr zuverlässige Fügeverbindung erreicht.
Des Weiteren vorteilhaft ist, wenn die beiden Kurzschlussringe des Rotoraußenteils jeweils eine in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse gemessene Höhe aufweisen, wobei der dem Außenteilträger zugewandte Kurzschlussring eine größere Höhe aufweist als der andere Kurzschlussring des Rotoraußenteils. Auf diese Weise kann der dem Außenteilträger zugewandte Kurzschlussring besonders zuverlässig am Außenteilträger befestigt werden. Außerdem kann dadurch eine kostengünstige axiale mechanische Anbindung des Blechpaketes des Rotoraußenteils an den Außenteilträger erreicht werden.
Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel kann der Außenteilträger topfförmig ausgebildet und beispielsweise aus Stahl hergestellt sein. Außerdem ist das Rotoraußenteil mit einer Außenseite an einer Innenseite eines zylinderförmigen Abschnittes des topfförmigen Außenteilträgers zur Drehmomentübertragung befestigt, insbesondere kraftschlüssig. Weiterhin ist der Stützkörper Teil des zylinderförmigen Abschnittes des Außenteilträgers. Ein solcher Stützkörper kann besonders kostengünstig hergestellt werden, beispielsweise durch entsprechende Umformverfahren. Bei diesem Ausführungsbeispiel muss der Außenteilträger auch die auf das Rotoraußenteil wirkenden Fliehkräfte aufnehmen, so dass der zylinderförmige Abschnitt des Außenteilträgers dickwandiger ausgebildet werden muss als die Bandage im ersten Ausführungsbeispiel.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass das Rotorinnenteil ohne einen Stützkörper an seinem Außenumfang ausgebildet ist, da das Rotorinnenteil geringeren Fliehkräften ausgesetzt ist als das Rotoraußenteil.
Außerdem vorteilhaft ist, wenn das Rotorinnenteil, insbesondere dessen Rotorblechpaket, eine zentrale Durchgangsöffnung zum Durchführen der Rotorwelle und zur drehmomentübertragenden, insbesondere kraftschlüssigen oder formschlüssigen, Verbindung des Rotorinnenteils mit der Rotorwelle aufweist. Auf diese Weise sind das Rotorinnenteil und das Rotoraußenteil getrennt voneinander mit der Rotorwelle verbunden, drehen aber im Betrieb jeweils mit der gleichen Drehzahl. Außerdem betrifft die Erfindung eine elektrische Asynchronmaschine mit einem Stator und mit einem erfindungsgemäßen Rotor, wobei der Stator in radialer Richtung gesehen zwischen dem Rotoraußenteil und dem Rotorinnenteil des Rotors angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine sehr kostengünstige elektrische Maschine mit ausreichender elektrischer Leistung erreicht.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Fig.l zeigt im Schnitt eine elektrische Asynchronmaschine mit einem erfindungsgemäßen Rotor nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig.2 das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rotors nach Fig.l in einer ersten Variante,
Fig.3 das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rotors in einer zweiten Variante,
Fig.4 das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rotors in einer dritten Variante und
Fig.5 eine dreidimensionale Schnittansicht des erfindungsgemäßen Rotors nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig.l zeigt im Schnitt eine elektrische Asynchronmaschine mit einem erfindungsgemäßen Rotor nach einem ersten Ausführungsbeispiel.
Die elektrische Asynchronmaschine 1 hat einen erfindungsgemäßen Rotor 2, der eine um eine Rotorachse 3 drehbare Rotorwelle 4, ein mit der Rotorwelle 4 gekoppeltes Rotoraußenteil 2.1 und ein mit der Rotorwelle 4 gekoppeltes Rotorinnenteil 2.2 umfasst. Das Rotorinnenteil 2.2 ist bezüglich der Rotorachse 3 radial innerhalb des Rotoraußenteils 2.1 angeordnet. Das Rotoraußenteil 2.1 und das Rotorinnenteil 2.2 sind beispielsweise koaxial angeordnet und weisen jeweils ein Blechpaket 7 und jeweils eine Käfigwicklung 8 auf, die jeweils zwei Kurzschlussringe 9 und mehrere die zwei Kurzschlussringe 9 miteinander verbindende Kurzschlussstäbe 10 umfasst. Das Rotoraußenteil 2.1 des Rotors 2 ist mit der Rotorwelle 4 über einen Außenteilträger 11 gekoppelt, der an einer der beiden Stirnseiten des Rotoraußenteils 2.1 über eine Wellenverbindung 6 mit der Rotorwelle 4 verbunden ist. Das Rotoraußenteil 2.1 und das Rotorinnenteil 2.2 sind getrennt voneinander mit der Rotorwelle 4 gekoppelt und sind somit nur über die Rotorwelle 4 und nicht unmittelbar miteinander verbunden. Das Rotorinnenteil 2.2, beispielsweise dessen Blechpaket 7, weist beispielsweise eine zentrale Durchgangsöffnung 5 zum Durchführen der Rotorwelle 4 und zur drehmomentübertragenden Verbindung des Rotorinnenteils 2.2 mit der Rotorwelle 4 auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Rotoraußenteil 2.1 zur Abstützung von
Fliehkräften an seiner dem Rotorinnenteil 2.2 abgewandten Außenseite von einem Stützkörper 12 umschlossen ist, der insbesondere mechanisch vorgespannt ist zur Erzeugung einer Vorspannung auf das Rotoraußenteil 2.1. Auf diese Weise wird die Drehzahlfestigkeit des Rotors erhöht, so dass der Rotor 2 der Asynchronmaschine 1 mit höheren Drehzahlen betrieben werden kann als im Stand der Technik.
Der Stützkörper 12 erstreckt sich in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse 3 so weit, dass er zusätzlich den Außenteilträger 11 zumindest abschnittsweise, beispielsweise vollständig bedeckt und in Umfangsrichtung umschließt, so dass auch auf den Außenteilträger 11 eine Vorspannung ausgeübt wird. Der Außenteilträger 11 und das Rotoraußenteil 2.1 bilden für das Anliegen bzw. Abstützen des Stützkörpers 12 eine bündige Umfangsfläche 13. Nach dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Stützkörper 12 eine Bandage, die beispielsweise aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff hergestellt ist, beispielsweise aus einem carbonfaserverstärkten oder glasfaserverstärkten Kunststoff (CFK, GFK). Die Bandage 12 ist beispielsweise hülsenförmig bzw. hohlzylinderförmig und umfasst beispielsweise sogenannte Gelege.
Fig.2 zeigt das erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rotors nach Fig.l in einer ersten Variante. Fig.3 zeigt eine zweite Variante und Fig.4 eine dritte Variante des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Rotors. Bei den Rotoren nach Fig.2 bis Fig.4 sind die gegenüber dem Rotor nach Fig.l gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Nach dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Außenteilträger 11 zur Halterung des Rotoraußenteils 2.1 an dem dem Außenteilträger 11 zugewandten Kurzschlussring 9 des Rotoraußenteils 2.1 befestigt, beispielsweise kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig. Um dies zu erreichen, bildet nach der ersten und zweiten Variante des ersten Ausführungsbeispiels eine äußere Umfangsfläche und/oder eine innere Umfangsfläche des dem Außenteilträger 11 zugewandten Kurzschlussrings 9 des Rotoraußenteils 2.1 mit einer korrespondierenden Haltekontur 15 am Außenteilträger 11 eine Pressverbindung. Nach der ersten Variante in Fig.2 weist der Außenteilträger 11 als Haltekontur 15 einen Haltekragen 15 auf, an dessen Innenseite die äußere Umfangsfläche des entsprechenden Kurzschlussrings 9 vorgesehen ist. Nach der zweiten Variante in Fig.3 ist am Außenteilträger 11 eine ringförmige Nut oder Vertiefung (Ringnut) als Haltekontur 15 ausgebildet. Nach einer dritten Variante in Fig.4 kann der Außenteilträger 11 mit dem dem Außenteilträger 11 zugewandten Kurzschlussring 9 des Rotoraußenteils 2.1 verschraubt sein. Dazu sind beispielsweise mehrere Schrauben 14 vorgesehen, die in den Kurzschlussring 9 eingeschraubt sind und eine Stirnseite des Kurzschlussrings 9 gegen eine Stirnseite des beispielsweise scheibenförmigen Außenteilträgers 11 spannen.
Die beiden Kurzschlussringe 9 des Rotoraußenteils 2.1 weisen jeweils eine in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse 3 gemessene Höhe H auf, wobei der dem Außenteilträger 11 zugewandte Kurzschlussring 9 beispielsweise eine größere Höhe H aufweist als der andere Kurzschlussring 9 des Rotoraußenteils 2.1. Das Rotorinnenteil 2.2 ist an seinem dem Rotoraußenteil 2.1 zugewandten Außenumfang ohne einen Stützkörper 12 ausgebildet. Fig.5 zeigt eine dreidimensionale Schnittansicht des erfindungsgemäßen Rotors nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. Bei dem Rotor nach Fig.5 sind die gegenüber dem Rotor nach Fig.l gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich gegenüber dem ersten
Ausführungsbeispiel darin, dass der Außenteilträger 11 topfförmig ausgebildet und beispielsweise aus Stahl hergestellt ist, dass das Rotoraußenteil 2.1 mit einer Außenseite an einer Innenseite eines zylinderförmigen Abschnittes 11.2 des topfförmigen Außenteilträgers 11 zur Drehmomentübertragung befestigt ist, beispielsweise kraftschlüssig, und dass der Stützkörper 12 Teil des zylinderförmigen Abschnittes 11.2 des Außenteilträgers 11 ist. Der topfförmige Außenteilträger 11 umfasst einen scheibenförmigen Abschnitt 11.1 und den zylinderförmigen Abschnitt 11.2, wobei die beiden Abschnitte 11.1,11.2 einstückig verbunden oder als separate Bauteile ausgeführt sein können. Der zylinderförmige Abschnitt 11.2 des Außenteilträgers 11 kann zusätzlich von einer Bandage 16 umschlossen sein, um die Drehzahlfestigkeit noch weiter zu erhöhen.
Die elektrische Asynchronmaschine nach Fig.l weist einen Stator 20 mit einer Statorwicklung 21 auf. Der Stator 20 ist beispielsweise als Blechpaket 7 ausgeführt und in radialer Richtung gesehen zwischen dem Rotoraußenteil 2.1 und dem Rotorinnenteil
2.2 des erfindungsgemäßen Rotors 2 angeordnet. Der Stator 20 ist beispielsweise an einem Lagerschild 22 eines Gehäuses 23 befestigt, beispielsweise indem ein Wickelkopf der Statorwicklung 21 in einer Vertiefung des Lagerschildes 22 befestigt ist.

Claims

Ansprüche
1. Rotor (2) einer elektrischen Asynchronmaschine (1), der eine um eine Rotorachse (3) drehbare Rotorwelle (4), ein mit der Rotorwelle (4) gekoppeltes Rotoraußenteil (2.1) und ein mit der Rotorwelle (4) gekoppeltes Rotorinnenteil (2.2) umfasst, wobei das Rotorinnenteil (2.2) bezüglich der Rotorachse (3) radial innerhalb des Rotoraußenteils (2.1) angeordnet ist, wobei das Rotoraußenteil (2.1) und das Rotorinnenteil (2.2) jeweils ein Blechpaket (7) und jeweils eine Käfigwicklung (8) aufweisen, die jeweils zwei Kurzschlussringe (9) und mehrere die zwei Kurzschlussringe (9) miteinander verbindende Kurzschlussstäbe (10) umfasst, wobei das Rotoraußenteil (2.1) über einen Außenteilträger (11) mit der
Rotorwelle (3) gekoppelt ist, wobei der Außenteilträger (11) an einer der beiden Stirnseiten des Rotoraußenteils (2.1) mit der Rotorwelle (4) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotoraußenteil (2.1) zur Abstützung von Fliehkräften an seiner dem Rotorinnenteil (2.2) abgewandten Außenseite von einem Stützkörper (12) umschlossen ist, der insbesondere mechanisch vorgespannt ist zur Erzeugung einer Vorspannung auf das Rotoraußenteil (2.1).
2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (12) zusätzlich den Außenteilträger (11) umschließt zur Erzeugung einer auf den
Außenteilträger (11) wirkenden Vorspannung.
3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenteilträger (11) und das Rotoraußenteil (2.1) für das Anliegen des Stützkörpers (12) eine bündige Umfangsfläche (13) bilden.
4. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper (12) eine Bandage ist, insbesondere aus einem faserverstärkten oder carbonfaserverstärkten Kunststoff.
5. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenteilträger (11) zur Halterung des Rotoraußenteils (2.1) an dem dem Außenteilträger (11) zugewandten Kurzschlussring (9) des Rotoraußenteils (2.1) befestigt ist, insbesondere kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig.
6. Rotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine äußere Umfangsfläche und/oder eine innere Umfangsfläche des dem Außenteilträger (11) zugewandten Kurzschlussrings (9) des Rotoraußenteils (2.1) mit einer korrespondierenden Haltekontur (15) am Außenteilträger (11), insbesondere einer Ringnut oder einem Haltekragen, eine Pressverbindung bildet.
7. Rotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenteilträger (11) mit dem dem Außenteilträger (11) zugewandten Kurzschlussring (9) des Rotoraußenteils (2.1) verschraubt ist.
8. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kurzschlussringe (9) des Rotoraußenteils (2.1) jeweils eine in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse (3) gemessene Höhe (H) aufweisen, wobei der dem Außenteilträger (11) zugewandte Kurzschlussring (9) eine größere Höhe (H) aufweist als der andere Kurzschlussring (9) des Rotoraußenteils (2.1).
9. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenteilträger (11) topfförmig ausgebildet und insbesondere aus Stahl hergestellt ist, dass das Rotoraußenteil (2.1) mit einer Außenseite an einer Innenseite eines zylinderförmigen Abschnittes (11.2) des topfförmigen Außenteilträgers (11) zur Drehmomentübertragung befestigt ist, insbesondere kraftschlüssig, und dass der Stützkörper (12) Teil des zylinderförmigen Abschnittes (11.2) des Außenteilträgers (11) ist.
10. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorinnenteil (2.2) ohne einen Stützkörper (12) an seinem Außenumfang ausgebildet ist.
11. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorinnenteil (2.1), insbesondere dessen Blechpaket (7), eine zentrale Durchgangsöffnung (5) zum Durchführen der Rotorwelle (4) und zur drehmomentübertragenden, insbesondere kraftschlüssigen oder formschlüssigen, Verbindung des Rotorinnenteils (2.1) mit der Rotorwelle (4) aufweist.
12. Elektrische Asynchronmaschine mit einem Stator (20) und mit einem Rotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (20) in radialer Richtung gesehen zwischen dem Rotoraußenteil (2.1) und dem Rotorinnenteil (2.2) angeordnet ist.
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