WO2023036358A1 - Rotor für eine elektrische maschine - Google Patents

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WO2023036358A1
WO2023036358A1 PCT/DE2022/100593 DE2022100593W WO2023036358A1 WO 2023036358 A1 WO2023036358 A1 WO 2023036358A1 DE 2022100593 W DE2022100593 W DE 2022100593W WO 2023036358 A1 WO2023036358 A1 WO 2023036358A1
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WO
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rotor
retaining ring
rotor body
shaft
axially
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Application number
PCT/DE2022/100593
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Niesen
Julian UMLANDT
Felix Scheumann
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
    • 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
    • H02K7/003—Couplings; Details of shafts

Definitions

  • the invention relates to a rotor for an electrical machine, comprising a rotor shaft on which an axial stop is provided, which is formed by means of a retaining ring accommodated in a shaft-side groove, and a rotor body pushed onto the shaft and supported axially on the stop.
  • Such a rotor which is usually arranged inside the stator, has a rotor shaft, via which the rotor is rotatably mounted on the one hand and which on the other hand serves as a support for the actual rotor body.
  • This rotor body is pushed onto the shaft and secured axially on both sides.
  • the shaft has an external toothing which extends axially along the shaft and into which an internal toothing of the rotor body engages.
  • the rotor body itself is mostly in several parts and consists of a number of disk-shaped components, for example in the form of laminated cores formed from individual layers of sheet metal or the like, the type of rotor body ultimately depending on the type of rotor.
  • CN 200980011 Y known to form such an axial stop by means of a circlip attached to the rotor shaft.
  • the rotor shaft which is originally designed for the actual target diameter, is provided with a radially open circumferential groove into which the retaining ring is inserted. against this The circlip is then pushed during assembly of the rotor body and fixed axially on the opposite side, which is done according to CN 200980011 Y by another circlip.
  • the invention is based on the problem of specifying a rotor which is improved in comparison thereto and which can also be used at very high speeds.
  • a rotor of the type mentioned at the outset that the retaining ring is accommodated in a recess in the rotor body and radially encompassed by it.
  • the rotor body is not only supported axially on the circlip, but also serves at the same time as a radial securing means, which prevents the circlip from expanding in an impermissible manner.
  • a corresponding recess is formed on the rotor body, which is provided directly on the inner circumference in the region of the end face of the rotor body and is designed in the manner of a ring fold.
  • the retaining ring which is an open or slotted snap ring, runs into this pocket-like recess, the retaining ring rests against the axial surface thereof and the retaining ring is encompassed radially by the radial lateral surface of the recess.
  • This radial wraparound can now advantageously prevent the locking ring from expanding in an unacceptable manner, since the outer surface of the recess, against which the locking ring that is subjected to the centrifugal force presses or on which it is supported, prevents this.
  • the stop can be formed in a simple manner via the retaining ring, but on the other hand, its radial securing can also be done in an equally simple manner.
  • the inner diameter of the recess on the rotor body side is preferably dimensioned such that in the area of the radial overlap of the retaining ring there is a radial gap between the rotor body and the retaining ring or the outer surface of the recess and the retaining ring. This means that the inner diameter of the recess is slightly larger than the outer diameter of the retaining ring. This allows easy assembly, since the rotor body can be pushed over the retaining ring without any problems and there is only an axial stop. Since the rotor shaft, on which both the locking ring and the rotor body are arranged or guided, provides very precise centering, a very narrow radial gap can be formed between the locking ring and the lateral surface.
  • the minimum height of the gap is preferably smaller than the depth of the groove in which the retaining ring is accommodated.
  • the circlip In order for the circlip to be able to detach from the shaft, it would have to expand to such an extent that it leaves the groove, i.e. its inner diameter should increase by at least the depth of the groove.
  • the gap between the lateral surface of the recess and the retaining ring does allow for a small recess.
  • the gap height is designed sufficiently small, the degree of expansion is limited. If, according to the invention, the height of the gap is designed to be smaller or also significantly smaller than the depth of the groove, the retaining ring can only expand minimally, but never to an extent that would allow it to leave the groove.
  • the circlip itself usually has radial widenings at both ends, on which assembly openings are provided, through which a corresponding assembly tool reaches, via which the circlip, as is usual with a snap ring, can be expanded during assembly so that it can be stretched over the rotor shaft pushed and can then snap into the groove.
  • the minimum gap between the rotor body or the radial lateral surface of the recess and the retaining ring is given at these widenings. Because it is sufficient to fix the widened ends radially, since the retaining ring cannot expand over its remaining length.
  • the snap ring can also have a constant outer diameter, in which case it is mounted by means of a mounting sleeve.
  • the minimum gap would be around the entire circumference of the snap ring and not just locally as described in the snap ring embodiment above.
  • the rotor body surrounds the retaining ring radially, which means that there is necessarily a radial overlap.
  • This radial overlap does not have to be present over the entire width of the retaining ring, viewed in the axial direction. Rather, it is sufficient if the rotor body axially overlaps the retaining ring over at least half the width of the retaining ring. Since the retaining ring is accommodated in its groove axially almost immovably, since the groove width is adjusted to the retaining ring width and the rotor body is clamped axially against the retaining ring, a smaller overlap, viewed axially, is already sufficient to secure the retaining ring accordingly.
  • the rotor body regularly consists of a plurality of individual disk-shaped elements.
  • a disk-shaped element can be a balancing disk, which is arranged on the end face of the rotor body and which is supported axially on the retaining ring.
  • this balancing disk is then provided with the recess.
  • the formation of the recess on the balancing disk is possible without any problems, since the balancing disk is primarily provided for support and balancing purposes, and its thickness is also dimensioned accordingly, so that the corresponding recess in the form of a ring fold can be formed on it. Consequently, the balancing disc has an additional function, namely that of radial securing means.
  • the balancing disc can have an axially projecting, cylindrical annular collar on which the recess is provided.
  • This collar is the actual support collar, with which the washer is supported axially on the retaining ring.
  • the outer diameter of this cylindrical collar is dimensioned accordingly larger than the outer diameter of the retaining ring, so that the ring fold-shaped recess can be easily incorporated into the end face of the annular collar.
  • the rotor body itself is of course secured accordingly on the side opposite the circlip stop. This securing can take place by means of a caulking sleeve.
  • a caulking sleeve During assembly, the pushed-on rotor body is pressed axially against the retaining ring, after which the pushed-on caulking sleeve is caulked radially against the rotor shaft and is fixed axially in this way.
  • the invention also relates to an electrical machine, comprising, of course, in addition to a stator, a rotor of the type described above.
  • Figure 1 is a perspective view of a rotor shaft of a rotor according to the invention
  • FIG. 2 shows a partial view of a rotor according to the invention in longitudinal section
  • FIG. 3 shows an enlarged partial view of the rotor from FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view of the arrangement shown in FIG.
  • Figure 1 shows a rotor shaft 1, which is part of a rotor according to the invention.
  • an external toothing 2 which extends in the axial direction and which is used to define a rotor body which will be described in more detail below is used, which on the one hand rotates on the rotor shaft 1, on the other hand is also to be arranged axially secured in both directions.
  • a retaining ring 3 in the form of a snap ring is provided for securing in one axial direction and engages in a groove 4 formed on the outer circumference of the rotor shaft 1 .
  • This circlip 3 serves as an axial stop for the rotor body, which is to be pushed axially onto the rotor shaft 1 and is supported against the circlip 3 .
  • FIG. 2 shows a section of a rotor 5 according to the invention, of which the rotor shaft 1 is a part.
  • the circumferential annular groove 4 is formed on the rotor shaft 1, in which the retaining ring 3 is inserted as an axial stop.
  • the multi-part rotor body 6 is clamped axially against the retaining ring 3 and is supported there. On the other side, it is secured, for example, by a caulking sleeve that bears axially against a further balancing disk provided there and that is caulked against the rotor shaft 1 .
  • FIGs 3 and 4 show enlarged partial views of the rotor 5 from Figure 2 in the area of the retaining ring 3.
  • the balancing disk 7 is shown in part, which has an axially projecting, cylindrical annular collar 9, on which a recess 10 is formed, which is open towards the end face is and is designed as a kind of bag. It is delimited in the axial direction on the one hand by the axial recess surface 11 and on the other hand radially by the cylindrical lateral surface 12. As FIG.
  • the locking ring 3 rests against the recess surface 11 axially.
  • the radial lateral surface 12 encompasses the retaining ring 3 radially, that is to say that the annular collar 9 extends a little axially over the retaining ring 3 and virtually encloses it.
  • FIG. 4 shows the rotor part according to FIG. 3 in a perspective view in the form of a basic illustration. From this it can be seen that the slotted retaining ring 3 has two radially extending extensions 13 at its two ends, on which corresponding assembly openings 14 are provided, through which a tool can be passed to expand the ring when the retaining ring 3 is mounted.
  • the retaining ring 3 is of course also overlapped in the area of these widenings 13, with a gap 15 being formed between the lateral surface 12 and the outside of the respective widenings 13, which has a gap height a, as shown in FIG. This gap height is significantly smaller than the depth b of the groove 4, as is also shown in FIG.
  • this achieves easy assembly of the rotor body, since the balancing disc 7 can be pushed over the retaining ring 3 without any problems, since the two only touch one another axially, but not radially.
  • the very narrow dimensioning of the gap 15 ensures that the retaining ring 3 can only expand minimally due to centrifugal force. Because when it expands, the widenings 13 run against the outer surface 12, further expansion is no longer possible. Since the gap height a is much smaller than the groove depth b, this ensures that the retaining ring 3 can under no circumstances expand to such an extent that it leaves the groove 4 unintentionally.
  • the annular collar 9 does not necessarily overlap the retaining ring 3 over its entire width. It is already sufficient if it overlaps this only by about half, for example, since the retaining ring 3 in the groove 4 is pressed axially against the groove flank via the rotor body 6 and consequently there is no axial play.
  • Figures 3 and 4 also show a corresponding internal toothing 15 on the rotor body 6, i.e. on the balancing disk 7 and on the individual rotor segments 8, which engage in the external toothing 2 of the rotor shaft 1, so that on the one hand precise axial guidance is ensured during assembly , Which allows precise centering and positioning, and on the other hand, a non-rotatable connection between the rotor body 6 and the rotor shaft 1 is given.
  • the design according to the invention using the retaining ring 3, which forms the axial stop enables the use of a rotor shaft 1 with a base diameter corresponding to the target diameter, since machining is no longer required to form the axial stop, except for the formation of the annular groove 4.
  • the stopper is very simple.
  • the radial securing of the circlip 3 via the radial wrap-around on the part of the rotor body 6 or here the balancing disk 7 also allows the rotor to be used at very high speeds, since the radial expansion of the circlip caused by centrifugal force is limited and the circlip 3 cannot jump out is excluded from the groove 4.
  • the rotor body 6 can be constructed in any way.
  • a balancing disk 7 is provided on the side where the retaining ring 3 is arranged.
  • the rotor body 6 can also be configured differently, ie without a balancing disk 7 .
  • the rotor body element positioned adjacent to the retaining ring 3 has a corresponding recess 10 which receives the retaining ring 3 in the manner described above and radially encompasses it.

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

Abstract

Rotor für eine elektrische Maschine, umfassend eine Rotorwelle (1), an der ein axialer Anschlag vorgesehen ist, der mittels eines in einer wellenseitigen Nut (4) aufgenommenen Sicherungsrings (3) gebildet ist, sowie einen auf die Rotorwelle (1) aufgeschobenen Rotorkörper (6), der an dem Anschlag axial abgestützt ist, wobei der Sicherungsring (3) in einer Ausnehmung (10) des Rotorkörpers (6) aufgenommen und von diesem radial umgriffen ist.

Description

Rotor für eine elektrische Maschine
Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine, umfassend eine Rotorwelle, an der ein axialer Anschlag vorgesehen ist, der mittels eines in einer wellenseitigen Nut aufgenommenen Sicherungsrings gebildet ist, sowie einen auf die Welle aufgeschobenen Rotorkörper, der an dem Anschlag axial abgestützt ist.
Ein solcher, üblicherweise innen im Stator angeordneter Rotor weist eine Rotorwelle auf, über die der Rotor einerseits drehgelagert wird, und die andererseits als Träger für den eigentlichen Rotorkörper dient. Dieser Rotorkörper wird auf die Welle aufgeschoben und axial beidseitig gesichert. Zumeist weist die Welle eine sich längs der Welle axial erstreckende Außenverzahnung auf, in die eine Innenverzahnung des Rotorkörpers eingreift. Der Rotorkörper selbst ist zumeist mehrteilig und besteht aus einer Mehrzahl an scheibenförmigen Bauteilen, beispielsweise in Form von aus einzelnen Blechlagen gebildeten Blechpaketen oder dergleichen, wobei die Art des Rotorkörpers letztlich von der Art des Rotors abhängig ist.
Wie beschrieben ist es erforderlich, den Rotorkörper axial an der Rotorwelle festzulegen. Hierzu ist es bekannt, an der Rotorwelle einen axialen Anschlag auszubilden, wozu eine entsprechend stark im Durchmesser ausgelegte Ausgangswelle verwendet wird, die zur Ausbildung des axialen Anschlags entsprechend spanend bearbeitet wird. Durch Zerspanen wird die Welle im Durchmesser verringert, sodass ein axialer Anschlag herausgearbeitet wird. Dies ist sehr aufwendig, da hiermit ein länger dauernder und einen entsprechenden Maschineneinsatz erfordernder Bearbeitungsvorgang verbunden ist, wie natürlich auch eine entsprechend dimensionierte Welle benötigt wird, jedoch ausschließlich, um entsprechend viel Material abzutragen.
Neben dieser Art der Ausbildung des Anschlags ist es beispielsweise aus
CN 200980011 Y bekannt, einen solchen axialen Anschlag auch mittels eines an der Rotorwelle befestigten Sicherungsrings auszubilden. Die von Haus aus auf den eigentlichen Zieldurchmesser ausgelegte Rotorwelle wird mit einer radial offenen Umfangsnut versehen, in die der Sicherungsring eingesetzt wird. Gegen diesen Sicherungsring wird sodann im Rahmen der Montage der Rotorkörper geschoben und an der gegenüberliegenden Seite axial festgelegt, was gemäß CN 200980011 Y durch einen weiteren Sicherungsring erfolgt.
Wenngleich auf diese Weise die Ausbildung eines Anschlags an einer Rotorwelle möglich ist, ohne diese umfangreich zerspanend zu bearbeiten, ergibt sich insbesondere bei elektrischen Maschinen, die mit hohen Rotordrehzahlen betrieben werden, das Problem, dass der Sicherungsring entsprechenden Fliehkräften ausgesetzt ist und sich aufdehnen kann, sich mithin also sein Sitz lockert, verbunden mit der Gefahr eines Ausrückens aus der Wellennut.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen demgegenüber verbesserten Rotor anzugeben, der auch bei sehr hohen Drehzahlen eingesetzt werden kann.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Rotor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Sicherungsring in einer Ausnehmung des Rotorkörpers aufgenommen und von diesem radial umgriffen ist.
Erfindungsgemäß ist der Rotorkörper nicht nur axial am Sicherungsring abgestützt, sondern dient auch gleichzeitig als radiales Sicherungsmittel, über das verhindert wird, dass sich der Sicherungsring in unzulässiger Weise aufdehnen kann. Um dies zu ermöglichen, ist am Rotorkörper eine entsprechende Ausnehmung ausgebildet, die direkt am Innenumfang im Bereich der Stirnseite des Rotorkörpers vorgesehen ist und quasi ringfalzartig ausgeführt ist. Beim Aufschieben des Rotorkörpers läuft der Sicherungsring, bei dem es sich um einen offenen bzw. geschlitzten Sprengring handelt, in diese taschenartige Ausnehmung ein, an deren axialer Fläche der Sicherungsring anliegt, und von deren radialer Mantelfläche der Sicherungsring radial umgriffen ist. Über diesen radialen Umgriff kann nun vorteilhafterweise verhindert werden, dass sich der Sicherungsring in inakzeptabler Weise aufdehnt, da die Mantelfläche der Ausnehmung, gegen die der Fliehkraft belastete Sicherungsring drückt respektive an der er abgestützt ist, dies verhindert. Somit kann auf einfache Weise einerseits die Ausbildung des Anschlags über den Sicherungsring erfolgen, andererseits aber auch auf ebenso einfache Weise dessen radiale Sicherung. Bevorzugt ist der Innendurchmesser der rotorkörperseitigen Ausnehmung so bemessen, dass im Bereich des radialen Übergriffs des Sicherungsrings ein radialer Spalt zwischen dem Rotorkörper und dem Sicherungsring respektive der Mantelfläche der Ausnehmung und dem Sicherungsring gegeben ist. Das heißt, dass der Ausnehmungsinnendurchmesser geringfügig größer als der Sicherungsringaußendurchmes- ser ist. Dies erlaubt eine einfache Montage, da der Rotorkörper problemlos über den Sicherungsring geschoben werden kann und lediglich ein axialer Anschlag gegeben ist. Da über die Rotorwelle, an der sowohl der Sicherungsring als auch der Rotorkörper angeordnet respektive geführt sind, eine sehr exakte Zentrierung gegeben ist, kann ein sehr schmaler radialer Spalt zwischen dem Sicherungsring und der Mantelfläche gebildet werden. Natürlich ist es denkbar, alternativ zur Ausbildung eines Spalts auch eine Art Presspassung zu realisieren, das heißt, dass der Innendurchmesser der Ausnehmung letztlich dem Außendurchmesser des Sicherungsrings entspricht, sodass der Sicherungsring in der Montagestellung direkt an der Mantelfläche der Ausnehmung radial abgestützt ist.
Ist ein Spalt vorgesehen, so ist bevorzugt, radial gesehen, die minimale Höhe des Spalts kleiner als die Tiefe der Nut, in der der Sicherungsring aufgenommen ist. Damit sich der Sicherungsring von der Welle lösen könnte, müsste er sich soweit aufdehnen, dass er die Nut verlässt, das heißt, dass sich sein Innendurchmesser mindestens um die Nuttiefe vergrößert. Zwar lässt der Spalt zwischen der Mantelfläche der Ausnehmung und dem Sicherungsring eine geringe Ausnehmung zu. Jedoch ist, wenn die Spalthöhe entsprechend klein ausgelegt ist, der Grad der Aufdehnung begrenzt. Wird nun erfindungsgemäß die Höhe des Spaltes kleiner oder auch deutlich kleiner als Nuttief ausgelegt, so kann sich der Sicherungsring nur minimal weiten, keinesfalls aber in einem Maß, das ein Verlassen der Nut erlauben würde.
Der Sicherungsring selbst weist zumeist an seinen beiden Enden radiale Verbreiterungen auf, an denen Montagedurchbrechungen vorgesehen sind, durch die ein entsprechendes Montagewerkzeug greift, über das der Sicherungsring, wie bei einem Sprengring üblich, im Rahmen der Montage aufgedehnt werden kann, sodass er über die Rotorwelle geschoben werden und anschließend in die Nut einschnappen kann. Der minimale Spalt zwischen dem Rotorkörper respektive der radialen Mantelfläche der Ausnehmung und dem Sicherungsring ist zu diesen Verbreiterungen gegeben. Denn ist ausreichend, die verbreiterten Enden radial festzulegen, da sich der Sicherungsring über seine sonstige Länge nicht aufdehnen kann. Alternativ kann der Sprengring auch einen konstanten Außendurchmesser aufweisen, wobei er in einem solchen Fall mittels einer Montagehülse montiert wird. Hier wäre der minimale Spalt um den gesamten Sprengringumfang gegeben und nicht nur lokal wie bei der vorstehenden Ausführungsform des Sprengrings beschrieben.
Wie beschrieben umgreift der Rotorkörper den Sicherungsring radial, das heißt, dass zwangsläufig auch ein radialer Übergriff gegeben ist. Dieser radiale Übergriff muss nicht über die gesamte Breite des Sicherungsrings, gesehen in axialer Richtung, gegeben sein. Vielmehr ist es ausreichend, wenn der Rotorkörper den Sicherungsring über wenigstens die halbe Sicherungsringbreite axial übergreift. Da der Sicherungsring in seiner Nut axial nahezu unbeweglich aufgenommen ist, da die Nutbreite auf die Sicherungsringbreite abgestellt ist und der Rotorkörper axial gegen den Sicherungsring verspannt ist, ist ein axial gesehen geringerer Übergriff bereits ausreichend, um den Sicherungsring entsprechend zu sichern.
Wie beschrieben besteht der Rotorkörper regelmäßig aus Mehrzahl einzelner scheibenförmiger Elemente. Ein solches scheibenförmiges Element kann eine Wuchtscheibe sein, die an der Stirnseite des Rotorkörpers angeordnet ist und die axial am Sicherungsring abgestützt ist. Diese Wuchtscheibe ist in einem solchen Fall dann mit der Ausnehmung versehen. Die Ausbildung der Ausnehmung an der Wuchtscheibe ist problemlos möglich, da die Wuchtscheibe eben primär zu Abstütz- und Ausgleichszwecken vorgesehen ist, und sie auch entsprechend in ihrer Dicke dimensioniert ist, sodass die entsprechende ringfalzförmige Ausnehmung an ihr ausgebildet werden kann. Der Wuchtscheibe kommt demzufolge eine weitere Funktion zu, nämlich die des radialen Sicherungsmittels.
Dabei kann die Wuchtscheibe einen axial vorspringenden, zylindrischen Ringbund aufweisen, an dem die Ausnehmung vorgesehen ist. Dieser Ringbund ist der eigentliche Stützbund, mit dem die Ringscheibe axial an dem Sicherungsring abgestützt ist. Der Außendurchmesser dieses zylindrischen Ringbunds ist entsprechend größer dimensioniert als der Außendurchmesser des Sicherungsrings, sodass die ringfalzförmige Ausnehmung ohne weiteres in die Stirnfläche des Ringbunds eingearbeitet werden kann.
Der Rotorkörper selbst ist an der dem Sicherungsring-Anschlag gegenüberliegenden Seiten natürlich auch entsprechend gesichert. Diese Sicherung kann mittels einer Ver- stemmhülse erfolgen. Im Rahmen der Montage wird der aufgeschobene Rotorkörper axial gegen den Sicherungsring verpresst, wonach die aufgeschobene Verstemm- hülse radial gegen die Rotorwelle verstemmt und hierüber axial in Position fixiert wird. Alternativ zu einer solchen Verstemmhülse ist es auch denkbar, den Rotorkörper über eine Wellenmutter mit zugeordneten Sicherungsblech axial zu verspannen und zu sichern.
Neben dem Rotor selbst betrifft die Erfindung ferner eine elektrische Maschine, umfassend, natürlich neben einem Stator, einen Rotor der vorstehend beschriebenen Art.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
Figur 1 eine Perspektivansicht einer Rotorwelle eines erfindungsgemäßen Rotors,
Figur 2 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Rotors im Längsschnitt,
Figur 3 eine vergrößerte Teilansicht des Rotors aus Figur 2 mit Darstellung des über den Sicherungsring gebildeten Anschlags sowie der daran anliegenden Wuchtscheibe, und
Figur 4 eine Perspektivansicht der in Figur 3 gezeigten Anordnung.
Figur 1 zeigt eine Rotorwelle 1 , die Teil eines erfindungsgemäßen Rotors ist. An der Rotorwelle 1 ist eine sich in axialer Richtung erstreckende Außenverzahnung 2 ausgebildet, die der Festlegung eines nachfolgend noch näher beschriebenen Rotorkörpers dient, der an der Rotorwelle 1 einerseits drehtest, andererseits auch in beide Richtungen axial gesichert anzuordnen ist.
Zur Sicherung in der einen Axialrichtung ist ein Sicherungsring 3 in Form eines Sprengrings vorgesehen, der in eine Nut 4, die am Außenumfang der Rotorwelle 1 ausgebildet ist, eingreift. Dieser Sicherungsring 3 dient als axialer Anschlag für den axial auf die Rotorwelle 1 aufzuschiebenden Rotorkörper, der gegen den Sicherungsring 3 abgestützt ist.
Eine vergrößerte Teilansicht dieses Bereichs zeigt Figur 2, die einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Rotors 5 zeigt, Teil dessen die Rotorwelle 1 ist. An der Rotorwelle 1 ist wie beschrieben die umlaufende ringförmige Nut 4 ausgebildet, in die der Sicherungsring 3 als axialer Anschlag eingesetzt ist. Dargestellt ist des Weiteren der Rotorkörper 6, von dem im Beispiel eine Wuchtscheibe 7, die axial vorlaufend angeordnet ist und die beim Aufschieben auf die Rotorwelle 1 gegen den Sicherungsring 3 läuft, gezeigt ist, sowie mehrere Rotorsegmente 8, bei denen es sich beispielsweise um Blechpakete handelt, wobei der Rotorkörper aber natürlich auch aus anderen Elementen, je nach Typ des Rotors, aufgebaut sein kann.
In jedem Fall ist der mehrteilige Rotorkörper 6 axial gegen den Sicherungsring 3 gespannt und dort abgestützt. Auf der anderen Seite ist er beispielsweise über eine Ver- stemmhülse, die an einer dort vorgesehenen weiteren Wuchtscheibe axial anliegt und die gegen die Rotorwelle 1 verstemmt ist, gesichert.
Die Figuren 3 und 4 zeigen vergrößerte Teilansichten des Rotors 5 aus Figur 2 im Bereich des Sicherungsrings 3. Gezeigt ist ausschnittsweise die Wuchtscheibe 7, die einen axial vorspringenden, zylindrischen Ringbund 9 aufweist, an dem eine Ausnehmung 10 ausgebildet ist, die zur Stirnseite hin offen ist und als eine Art Tasche ausgeführt ist. Sie wird einerseits durch die axiale Ausnehmungsfläche 11 in axialer Richtung begrenzt und andererseits radial durch die zylindrische Mantelfläche 12. Wie Figur 3 zeigt, ist die Ausnehmung 10 derart ausgelegt, dass sie in der Lage ist, den Sicherungsring 3 aufzunehmen. Der Sicherungsring 3 liegt an der Ausnehmungsfläche 11 axial an. Die radiale Mantelfläche 12 hingegen umgreift den Sicherungsring 3 radial, das heißt, dass sich der Ringbund 9 ein stückweit axial über den Sicherungsring 3 erstreckt und diesen quasi einhaust.
Figur 4 zeigt in Form einer Prinzipdarstellung den Rotorteil gemäß Figur 3 in einer Perspektivansicht. Aus dieser ist ersichtlich, dass der geschlitzte Sicherungsring 3 an seinen beiden Enden zwei sich radial erstreckende Verbreitung 13 aufweist, an denen entsprechende Montagedurchbrechungen 14 vorgesehen sind, die zum Aufdehnen des Rings von einem Werkzeug durchgriffen werden, wenn der Sicherungsring 3 montiert wird. Der Sicherungsring 3 ist natürlich auch im Bereich dieser Verbreiterungen 13 Übergriffen, wobei sich zwischen der Mantelfläche 12 und der Außenseite der jeweiligen Verbreiterungen 13 ein Spalt 15 ausbildet, der eine Spalthöhe a aufweist, wie in Figur 3 dargestellt. Diese Spalthöhe ist deutlich kleiner als die Tiefe b der Nut 4, wie in Figur 3 ebenfalls dargestellt ist. Hierüber wird einerseits eine leichte Montage des Rotorkörpers erreicht, da die Wuchtscheibe 7 problemlos über den Sicherungsring 3 geschoben werden kann, da beide einander nur axial berühren, nicht aber radial. Gleichzeitig wird durch die sehr schmale Bemessung des Spalts 15 sichergestellt, dass sich der Sicherungsring 3 fliehkraftbedingt nur minimal aufdehnen kann. Denn wenn er sich aufdehnt, laufen die Verbreiterungen 13 gegen die Mantelfläche 12, eine weitere Aufdehnung ist damit nicht mehr möglich. Da die Spalthöhe a sehr viel kleiner als die Nuttiefe b ist, ist hierüber sichergestellt, dass sich der Sicherungsring 3 in keinem Fall soweit aufdehnen kann, dass er ungewollt die Nut 4 verlässt.
Der Ringbund 9 übergreift den Sicherungsring 3 nicht zwingend über seine ganze Breite. Es ist bereits ausreichend, wenn er diesen nur beispielsweise um ca. die Hälfte übergreift, da der Sicherungsring 3 in der Nut 4 über den Rotorkörper 6 axial gegen die Nutflanke gepresst ist und folglich kein Axialspiel gegeben ist.
Die Figuren 3 und 4 zeigen ferner neben der Außenverzahnung 2 eine entsprechende Innenverzahnung 15 am Rotorköper 6, also an der Wuchtscheibe 7 sowie an den einzelnen Rotorsegmenten 8, die in die Außenverzahnung 2 der Rotorwelle 1 eingreifen, sodass einerseits während der Montage eine exakte axiale Führung, die eine genaue Zentrierung und Positionierung ermöglicht, und andererseits auch eine drehfeste Verbindung zwischen Rotorkörper 6 und Rotorwelle 1 gegeben ist. Die erfindungsgemäße Ausbildung unter Verwendung des Sicherungsrings 3, der den Axialanschlag bildet, ermöglicht zum einen die Verwendung einer Rotorwelle 1 mit einem dem Zieldurchmesser entsprechendem Basisdurchmesser, da keine spanende Bearbeitung mehr zur Ausbildung des Axialanschlags erforderlich ist, bis auf die Aus- bildung der ringförmigen Nut 4. Das heißt, dass die Ausbildung des Anschlags sehr einfach ist. Darüber hinaus erlaubt die radiale Sicherung des Sicherungsrings 3 über den radialen Umgriff seitens des Rotorkörpers 6 bzw. hier der Wuchtscheibe 7 auch den Einsatz des Rotors bei sehr hohen Drehzahlen, da die fliehkraftbedingte radial Erweiterung des Sicherungsrings begrenzt ist und ein Herausspringen des Sicherungs- rings 3 aus der Nut 4 ausgeschlossen ist.
Wie beschrieben kann der Rotorkörper 6 in beliebiger Weise aufgebaut sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Wuchtscheibe 7 an der Seite, wo der Sicherungsring 3 angeordnet ist, vorgesehen. Selbstverständlich kann der Rotorkörper 6 auch anderweitig, also ohne Wuchtscheibe 7 konfiguriert sein. In jedem Fall aber weist das benachbart zum Sicherungsring 3 positionierte Rotorkörperelement eine entsprechende Ausnehmung 10 auf, die den Sicherungsring 3 in der vorstehend beschriebenen Weise aufnimmt und radial umgreift.
Bezuqszeichenliste
1 Rotorwelle
2 Außenverzahnung
3 Sicherungsring
4 Nut
5 Rotor
6 Rotorkörper
7 Wuchtscheibe
8 Rotorsegment
9 Ringbund
10 Ausnehmung
11 Ausnehmungsfläche
12 Mantelfläche
13 Verbreiterung
14 Montagedurchbrechung
15 Spalt a Spalthöhe b Nuttiefe

Claims

Patentansprüche
1 . Rotor für eine elektrische Maschine, umfassend eine Rotorwelle (1 ), an der ein axialer Anschlag vorgesehen ist, der mittels eines in einer wellenseitigen
Nut (4) aufgenommenen Sicherungsrings (3) gebildet ist, sowie einen auf die Rotorwelle (1 ) aufgeschobenen Rotorkörper (6), der an dem Anschlag axial abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (3) in einer Ausnehmung (10) des Rotorkörpers (6) aufgenommen und von diesem radial umgriffen ist.
2. Rotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkörper (6) im Bereich des radialen Übergriffs von dem Sicherungsring (3) über einen Spalt (15) radial beabstandet ist.
3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, radial gesehen, die minimale Höhe (a) des Spalts (15) kleiner als die Tiefe (b) der Nut (4), in der der Sicherungsring (3) aufgenommen ist, ist.
4. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (3) an seinen beiden Enden radiale Verbreiterungen (13) aufweist, an denen Montagedurchbrechungen (14) vorgesehen sind, wobei der minimale Spalt (a) zwischen den Verbreiterungen (13) und dem Rotorkörper (6) gegeben ist.
5. Rotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkörper (6) den Sicherungsring (3) über wenigstens die halbe Breite des Sicherungsrings (3) axial übergreift.
6. Rotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkörper (6) eine Wuchtscheibe (7) umfasst, über die er an dem Sicherungsring (3) abgestützt ist und die die Ausnehmung (10) aufweist.
7. Rotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wuchtscheibe (7) einen axial vorspringenden, zylindrischen Ringbund (9) aufweist, an dem die Ausnehmung (10) vorgesehen ist. Rotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkörper (6) an der dem Sicherungsring (3) gegenüberliegenden Seite mittels einer Verstemmhülse oder einer Wellenmutter axial gesichert ist. Elektrische Maschine, umfassend einen Rotor (5) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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