WO2023143656A1

WO2023143656A1 - Elektrische rotationsmaschine, elektrisches antriebssystem und getriebemotoreinheit

Info

Publication number: WO2023143656A1
Application number: PCT/DE2022/100938
Authority: WO
Inventors: Vitali Reh
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2022-01-26
Filing date: 2022-12-12
Publication date: 2023-08-03
Also published as: DE102022101754A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Rotationsmaschine, ein elektrischesAntriebssystem mit der elektrischen Rotationsmaschine und eine Getriebemotoreinheit mit der elektrischen Rotationsmaschine. Die elektrische Rotationsmaschine umfasst einen Rotor (20), der auf einer Rotorwelle (30) angeordnet ist, wobei der Rotor (20) zumindest anteilig mittels eines Drehlagers (40) in radialer Richtung gelagert ist und der axiale Freiheitsgrad des Drehlagers (40) entlang einer axialen Richtung mittels eines Anlageelements (50) blockiert ist, und wobei die elektrische Rotationsmaschine zumindest ein Erdungselement (61 ) umfasst, das an einem der beiden Bauteile Anlageelement (50) und Rotorwelle (30) fixiert ist und am jeweils anderen Bauteil einen Schleifkontakt (63) ausbildet, wobei sowohl das Drehlager (40) als auch das Erdungselement (61 ) zumindest bereichsweise innerhalb eines vom Rotor (20) der elektrischen Rotationsmaschine radial begrenzten Raums angeordnet sind. Mit der hier vorgeschlagenen elektrischen Rotationsmaschine, dem elektrischen Antriebssystem sowie der Getriebemotoreinheit werden Einrichtungen zur Verfügung gestellt, mit denen in einfacher, kostengünstiger sowie bauraumsparende Weise ein effizienter Antrieb gewährleistet werden kann.

Description

Elektrische Rotationsmaschine, elektrisches Antriebssystem und Getriebemotoreinheit

Die Erfindung betrifft eine elektrische Rotationsmaschine, ein elektrisches Antriebssystem mit der elektrischen Rotationsmaschine und eine Getriebemotoreinheit mit der elektrischen Rotationsmaschine.

Aus dem Stand der Technik sind in vielen industriellen Anwendungen elektrische Antriebsmaschinen bekannt, die auch zunehmend in der Automobilindustrie ihre Anwendung finden. Eine solche Maschine umfasst einen Stator und einen diesbezüglich drehbaren Rotor. Der Rotor umfasst üblicherweise eine Rotorwelle, Wuchtbleche, Rotorblechpakete und Magnete.

Insbesondere für die Anwendung in elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen besteht die Anforderung, die erforderliche Leistung in einem verfügbaren Bauraum zu realisieren. Entsprechend ist die elektrische Rotationsmaschine als axial sehr kompakte Radialflussmaschine oder auch als Axialflussmaschine auszuführen. Dabei ist zudem der benötigte Bauraum für eine der jeweiligen elektrischen Rotationsmaschine zuzuordnende Leistungselektronik zu beachten.

Die DE 10 2020 111 925 A1 offenbart einen elektrischen Antrieb für ein Fahrzeug mit einem Elektromotor, wobei der Elektromotor einen Rotor und einen Stator aufweist, mit einer Rotorwelle, wobei die Rotorwelle einen Rotorwellenabschnitt aufweist, mit einem Gehäuseabschnitt, mit einem Strompfad zur Ableitung einer elektrischen Ladung und/oder Spannung von dem Gehäuseabschnitt und/ oder von dem Stator als ein erster Ableitpartner zu dem Rotorwellenabschnitt als ein zweiter Ableitpartner, mit einem Bypassabschnitt, wobei der Bypassabschnitt am Gehäuseabschnitt angeordnet ist und einen Teil des Strompfads bildet, und wobei der Bypassabschnitt und der Gehäuseabschnitt als ein gemeinsamer Abschnitt ausgebildet sind. Aus der EP2733827A1 ist ein Elektromotor bekannt, welcher ein Motorgehäuse umfasst, in dem ein Innenraum gebildet ist, und ein Lager, das so angeordnet ist, dass es durch eine Wand des Motorgehäuses verläuft. Des Weiteren ist eine Rotorwelle vorhanden, die drehbar von dem Lager getragen wird, und ein Erdleiter, der mit dem Motorgehäuse befestigt ist, sowie ein Rahmen und ein an dem Rahmen bereitgestellter elektrischer Leiter. Der Rahmen hat eine ringförmige oder gekrümmte Innenumfangsfläche entlang eines Außenumfangs der Rotorwelle und ist an der Motorwelle befestigt. Der elektrische Leiter ist an der Innenumfangsfläche des Rahmens angeordnet, so dass ein Ende des elektrischen Leiters gleitend mit der Rotorwelle in Kontakt steht. Zwischen dem Erdleiter und dem Motorgehäuse ist ein Bypass-Strömungsdurchgang vorgesehen. Der Innenraum und eine Außenseite des Motorgehäuses sind über den Bypass-Strömungsdurchgang miteinander verbunden.

In Figur 1 ist ein Ausschnitt aus einer Getriebemotoreinheit mit einer weiteren herkömmlichen elektrischen Rotationsmaschine in einer Ausführungsform als Axialflussmaschine dargestellt. Auf einer Rotationsachse 1 ist ein Rotor 20 angeordnet, der zwei zueinander beabstandete Rotoreinheiten 21 ,22 aufweist. Die Rotoreinheiten 21 ,22 sind mittels Schraubverbindungen 31 aneinander fixiert. Zwischen diesen beiden Rotoreinheiten 21 ,22 befindet sich der Stator 10 der elektrischen Rotationsmaschine. Der Rotor 20 bildet mit seiner zweiten Rotoreinheit 22 integral eine Rotorwelle 30 aus. Die Rotorwelle 30 ist als Hohlwelle 32 ausgeführt. Mittels einer Steckverzahnung 102 ist die Rotorwelle 30 mit einem Wellenzapfen 101 einer Getriebeeingangswelle 100 eines angeschlossenen Getriebes gekoppelt. Insbesondere kann das Getriebe ein Umlaufrädergetriebe sein, sodass die Getriebeeingangswelle 100 auch als Sonnenwelle bezeichnet werden kann. Der Rotor 20 ist mittels eines Drehlagers 40 gelagert. Das Drehlager 40 stützt sich an seiner radialen Innenseite an einem Motorträgerelement 71 ab, welches wiederum fest in einem Gehäuse 70 der elektrischen Rotationsmaschine angeordnet ist bzw. von diesem Gehäuse 70 als integraler Bestandteil ausgebildet ist. Der axiale Freiheitsgrad des Drehlagers 40 ist entlang einer axialen Richtung mittels eines Anlageelements 50 blockiert. Das Anlageelement 50 hat einen rotationssymmetrischen Querschnitt und ist mittels einer Schraube 84 am Motorträgerelement 71 fixiert. Auf der axial gegenüberliegenden Seite ist das Drehlager 40 mittels eines Sprengrings 85 fixiert. Die elektrische Rotationsmaschine umfasst des Weiteren eine Erdungseinheit 60, die radial zwischen der Rotorwelle 30 sowie dem Gehäuse 70 angeordnet ist. Die Erdungseinheit 60 umfasst ein Erdungselement 61 , welches an der Rotorwelle 30 einen Schleifkontakt 63 ausbildet. Das Erdungselement 61 kann in Form eines Erdungsringes oder -Stiftes ausgeführt sein, welches fest im Gehäuse 70 sitzt, in dem auch der Stator 10 angebunden ist. Der Schleifkontakt 63 kann mittels Bürsten realisiert sein.

Die Ausbildung eines Kontakts ist notwendig, um Stromdurchgänge durch das Drehlager 40 zu vermeiden, da die Gefahr besteht, dass durch Stromdurchgänge die Laufbahn der Wälzkörper des Drehlagers 40 beschädigt werden.

Des Weiteren umfasst die elektrische Rotationsmaschine einen Radialwellendichtring 90, der in der hier dargestFellten Ausführungsform radial zwischen der Getriebeeingangswelle 100 und dem Gehäuse 70 angeordnet ist.

Die Erdungseinheit 60 auf der Rotorwelle 30 und der Radialwellendichtring 90 auf der Getriebeeingangswelle 100 befinden sich entsprechend axial nebeneinander und benötigen entsprechend viel Bauraum durch ihr eigenes Volumen aber auch durch benötigte Sicherheitsabstände.

Bei der Anordnung der Erdungseinheit 60 sowie auch des Radialwellendichtrings 90 sind lange Toleranzketten zu beachten, da die Positionen beider Elemente durch Toleranzketten durch ein angeschlossenes Getriebe hindurch beeinflusst sind. Bei starken Abweichungen von der theoretisch erforderlichen Position der Erdungseinheit 60 vergrößert sich zusätzlich die Gefahr von Stromdurchgängen durch das Drehlager 40, trotz der verbauten Erdung. Weiterhin sind die Erdungseinheit 60 und der Radialwellendichtring 90 auf einem relativ großen Durchmesser anzuordnen, so dass von diesen Elementen relativ große Umfangsgeschwindigkeiten mit damit verbundenen Reibverlusten realisiert werden müssen.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Rotationsmaschine, ein elektrisches Antriebssystem und eine Getriebemotoreinheit zur Verfügung zu stellen, mit denen in einfacher, kostengünstiger sowie bauraumsparende Weise ein effizienter Antrieb gewährleistet werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die elektrische Rotationsmaschine gemäß Anspruch 1 sowie durch das elektrische Antriebssystem nach Anspruch 8 und durch die erfindungsgemäße Getriebemotoreinheit nach Anspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen der elektrischen Rotationsmaschine sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 angegeben. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Getriebemotoreinheit ist in Unteranspruch 10 angegeben.

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

Die Begriffe „radial“ und „axial“ beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Rotationsachse der elektrischen Rotationsmaschine.

Die Erfindung betrifft eine elektrische Rotationsmaschine mit einem Rotor, der auf einer Rotorwelle angeordnet ist, wobei der Rotor zumindest anteilig mittels eines Drehlagers in radialer Richtung gelagert ist und der axiale Freiheitsgrad des Drehlagers entlang einer axialen Richtung mittels eines Anlageelements blockiert ist.

Die elektrische Rotationsmaschine umfasst zumindest ein Erdungselement, das an einem der beiden Bauteile Anlageelement und Rotorwelle fixiert ist und am jeweils anderen Bauteil einen Schleifkontakt ausbildet, wobei sowohl das Drehlager als auch das Erdungselement zumindest bereichsweise innerhalb eines vom Rotor der elektrischen Rotationsmaschine radial begrenzten Raums angeordnet sind.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Drehlager und das Erdungselement vollständig innerhalb des vom Rotor der elektrischen Rotationsmaschine radial begrenzten Raums angeordnet sind. Die elektrische Rotationsmaschine kann eine Axialflussmaschine sein, wobei jedoch die Realisierung der Erfindung in einer Radialflussmaschine nicht ausgeschlossen ist.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Erdungselement am Anlageelement fixiert ist und an der Rotorwelle einen Schleifkontakt ausbildet.

Das Anlageelement kann mittels einer Schraube bzw. Schraubverbindung in axialer Richtung an einem Motorträgerelement fixiert sein. Dieses Mutterträgerelement ist an einem Gehäuse der elektrischen Rotationsmaschine fixiert oder von diesem integral ausgebildet.

Aufgrund der im Wesentlichen bauraumneutralen Anordnung des Erdungselements innerhalb des vom Rotor umgebenden Raums kann axialer Bauraum zur Verfügung gestellt werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung des Erdungselements ermöglicht es weiterhin, den Schleifkontakt auf einem sehr geringen Durchmesser zu realisieren, wodurch Reibverluste im Schleifkontakt reduziert werden und entsprechend die Effizienz gesteigert wird.

Das Erdungselement kann Bestandteil einer Erdungseinheit der elektrischen Rotationsmaschine sein, wobei die Erdungseinheit des Weiteren einen Erdungsring umfasst, der an dem Bauteil angeordnet ist, an dem das Erdungselement nicht fixiert ist, wobei der Schleifkontakt zwischen Erdungselement und Erdungsring ausgebildet ist. In der Ausführungsform, in der das Erdungselement am Anlageelement fixiert ist, gehört der Erdungsring entsprechend zur Rotorwelle bzw. ist an dieser elektrisch leitfähig befestigt, so dass indirekt der Schleifkontakt zwischen Erdungselement und Rotorwelle ausgebildet ist.

Insbesondere kann das Erdungselement axial unmittelbar neben dem Drehlager angeordnet sein. Das bedeutet, dass sich kein weiteres Maschinenelement zwischen dem Drehlager und dem Erdungselement bzw. der gesamten Erdungseinrichtung befindet. Ein axialer Abstand zwischen dem Drehlager sowie dem Erdungselement ist dabei gegebenenfalls lediglich durch einen benötigten Bauraum des Bauteils, an dem das Erdungselement befestigt ist, bedingt. Durch diese sehr dichte Anordnung des Erdungselements am Drehlager ergibt sich eine vergleichsweise kurze Toleranzkette für das Erdungselement, da dessen Position nur noch durch die Position bzw.

Abmaße eines Motorträgerelements, auf welchem das Drehlager sitzt, bestimmt wird. Zudem wird durch diese sehr dichte Anordnung des Erdungselements am Drehlager die Gefahr der Bildung von Parallelströmen durch das Drehlager und einer etwaigen Steckverzahnung zwischen der Rotorwelle und einer Getriebeeingangswelle stark verringert, sodass es hier nicht zu einer Funkenbildung und einer entsprechenden Schädigung des Drehlagers bzw. der Steckverzahnung kommt.

Eine vorteilhafte Ausbildung der elektrischen Rotationsmaschine sieht vor, dass das Erdungselement mittels Klemmung am Bauteil fixiert ist.

Dabei kann die Klemmung mittels einer Klemmhülse realisiert sein. Insbesondere kann das Erdungselement im Wesentlichen in Form eines flachen Hohlzylinders bzw. in Scheibenform ausgeführt sein. Die Klemmhülse kann zumindest abschnittsweise ebenfalls die Form einer Scheibe bzw. eines flachen Hohlzylinders aufweisen, die an dem Erdungselement in axialer Richtung anliegt.

Zur Realisierung einer ausreichend stabilen, kraftschlüssigen Verbindung kann sich an dem in axialer Richtung flach ausgeführten Bestandteil der Klemmhülse ein länglicher Hohlzylinder anschließen, der in dem Bauteil, welches zur Fixierung des Erdungselements dient, in einem entsprechend komplementär geformten Absatz kraftschlüssig fixiert ist. Eine derartige konstruktive Ausführungsform kann auch als Winkelhülse bezeichnet werden und ermöglicht in einfacher sowie bauraumsparender Weise die Befestigung des Erdungselements beispielsweise an der Rotorwelle.

Weiterhin kann die elektrische Rotationsmaschine einen Radialwellendichtring umfassen, der eine Dichtungswirkung zwischen der Rotorwelle und einem Gehäuse der elektrischen Rotationsmaschine realisiert. Wenn die elektrische Rotationsmaschine Bestandteil eines elektrischen Antriebssystems und/ oder einer Getriebemotoreinheit ist, kann das Gehäuse auch das des elektrischen Antriebssystems bzw. der Getriebemotoreinheit sein.

Entsprechend wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht, dass der Radialwellendichtring nicht auf einer Getriebeeingangswelle, die bei Ausführung des Getriebes als Umlaufrädergetriebe als Sonnenwelle bezeichnet wird, sitzt, sondern dichter am Rotor bzw. an Drehlager. Dies ermöglicht des Weiteren, dass der Radialwellendichtring mit einem entsprechend kleineren Durchmesser ausgeführt ist und demzufolge auf einem geringeren Umfang eine Dichtungswirkung erzielen muss. Diese Ausführungsform kann dadurch ergänzt sein, dass zwischen der Getriebeeingangswelle und der Rotorwelle zusätzlich ein O-Ring platziert ist. Insgesamt kann durch erfindungsgemäße Anordnung des Radialwellendichtrings zwischen der Rotorwelle und dem Gehäuse der elektrischen Rotationsmaschine ein weiterer Beitrag zur Verringerung des axialen Bauraumbedarfs geleistet werden.

Die elektrische Rotationsmaschine kann eine Axialflussmaschine sein, deren Rotor zwei zueinander axial beabstandete Rotoreinheiten aufweist, wobei die Rotorwelle integraler Bestandteil einer der beiden Rotoreinheiten ist und die beiden Rotoreinheiten mittels Schraubverbindungen fest miteinander verbunden sind. Zwischen den zueinander beabstandeten Rotoreinheiten befindet sich der Stator der Axialflussmaschine. Bei Kopplung der elektrischen Rotationsmaschine mit einem Getriebe kann eine erste Rotoreinheit, die axial dichter an der Getriebeeingangswelle angeordnet ist als die zweite Rotoreinheit, die Rotorwelle integral ausbilden.

In alternativer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zweite Rotoreinheit, die axial an der der Getriebeeingangswelle abgewandten Seite der elektrischen Rotationsmaschine angeordnet ist, die Rotorwelle integral ausbildet.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein elektrisches Antriebssystem, welches mehrere elektrische Rotationsmaschinen umfasst, von denen wenigstens eine elektrische Rotationsmaschine erfindungsgemäß ausgeführt ist, wobei die Rotationsachsen der Rotorwellen der elektrischen Rotationsmaschinen auf einer ideellen Achse angeordnet sind.

Eine alternative Ausführungsform eines elektrischen Antriebssystems sieht vor, dass ein elektrischer Achsantrieb mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten elektrischen Rotationsmaschine realisiert ist, wobei eine mit der Rotorwelle der elektrischen Rotationsmaschine gekoppelte Abtriebswelle, die gegebenenfalls eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs sein kann oder auch eine Getriebeeingangswelle sein kann, achsparallel zur Rotorwelle der elektrischen Rotationsmaschine verläuft.

Die erfindungsgemäßen elektrischen Rotationsmaschinen können als Radialflussmaschinen oder auch als Axialflussmaschinen ausgestaltet sein.

Im Fall der Ausführung als Axialflussmaschinen können diese in so genannter in Fl- Anordnung oder auch I-Anordnung angeordnet sein, was bedeutet, dass bei einer I- Anordnung eine einer jeweiligen elektrischen Rotationsmaschine zugeordnete Leistungselektronik ebenfalls auf der gemeinsamen Achse angeordnet ist, nämlich zwischen den beiden elektrischen Rotationsmaschinen; und bei einer H-Anordnung die den beiden elektrischen Rotationsmaschine zugeordneten Leistungselektroniken axial versetzt sind zur gemeinsamen Achse, auf der die Rotationsachsen der beiden elektrischen Rotationsmaschinen liegen.

Zudem wird durch die Erfindung eine Getriebemotoreinheit zur Verfügung gestellt, welche wenigstens eine erfindungsgemäße elektrische Rotationsmaschine oder ein erfindungsgemäßes elektrisches Antriebssystem umfasst, sowie ein Getriebe aufweist, dessen Getriebeeingangswelle mit der Rotorwelle der elektrischen Rotationsmaschine gekoppelt oder koppelbar ist.

Dabei kann die Rotorwelle der elektrischen Rotationsmaschine zumindest abschnittsweise als Hohlwelle und die Getriebeeingangswelle mit einem Wellenzapfen ausgeführt sein, der in der Hohlwelle positioniert ist. Zwischen dem Wellenzapfen der Getriebeeingangswelle und der Hohlwelle kann eine Dichtung angeordnet sein. Alternativ oder hinzukommend kann auch die Hohlwelle axial mittels eines Dichtdeckels flüssigkeitsdicht geschlossen sein.

Neben der Position der Dichtung kann eine Einrichtung zur Drehmomentübertragung angeordnet sein, wie z.B. eine Steckverzahnung zwischen dem Wellenzapfen der Getriebeeingangswelle und der Hohlwelle bzw. dem Hohlwellenabschnitt der Rotorwelle. Die verwendete Dichtung zwischen dem Wellenzapfen der Getriebeeingangswelle und der Hohlwelle kann insbesondere ein O-Ring sein.

Bei Verwendung des Dichtdeckels ist es erforderlich, für eine Montagemöglichkeit des Anlageelements zu sorgen, wenn dieses an einem Motorträgerelement befestigt werden soll, auf dem auch das Drehlager sitzt.

In dem Fall ist dafür zu sorgen, dass die Montage des Anlageelements durch das Motorträgerelement hindurch erfolgen kann, wie zum Beispiel durch Verwendung einer Gewindehülse und eines Gewindebolzens, der in die Gewindehülse eingeschraubt werden kann, wobei die Gewindehülse gleichzeitig die Klemmhülse ausbildet. Zur Verschraubung von Gewindebolzen und Gewindehülse kann ein entsprechendes Drehmoment von der axial der Anordnung des Dichtdeckels gegenüberliegenden Seite erfolgen.

Eine weitere Möglichkeit zur Erleichterung der Montage in diesem Fall liegt in der Aufteilung des Rotors derart, dass die zweite Rotoreinheit, die axial an der der Getriebeeingangswelle abgewandten Seite der elektrischen Rotationsmaschine angeordnet ist, die Rotorwelle integral ausbildet. Auch in dieser Ausführungsform kann bei Verwendung eines Dichtdeckels das Anlageelement in vereinfachter Weise montiert werden, nämlich zusammen mit der Positionierung und Montage des Drehlagers sowie der zweiten Rotoreinheit.

Ein weiterer Vorteil der Ausführung mit Dichtdeckel ist, dass sich eine zwischen der Rotorwelle und der Getriebeeingangswelle realisierte Steckverzahnung im Getriebeölraum befindet, wodurch Verschleißerscheinungen, wie zum Beispiel Passungsrost, vermieden werden können.

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

Figur 1 : einen Ausschnitt aus einer herkömmlichen Getriebemotoreinheit mit einer herkömmlichen elektrischen Rotationsmaschine,

Figur 2: einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Getriebemotoreinheit mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Rotationsmaschine einer ersten Ausführungsform,

Figur 3: einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Getriebemotoreinheit mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Rotationsmaschine einer zweiten Ausführungsform,

Figur 4: einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Getriebemotoreinheit mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Rotationsmaschine einer dritten Ausführungsform,

Figur 5: einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Getriebemotoreinheit mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Rotationsmaschine einer vierten Ausführungsform, und

Figur 6: einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Getriebemotoreinheit mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Rotationsmaschine einer fünften Ausführungsform.

Auf Figur 1 wurde bereits zur Erläuterung des Standes der Technik Bezug genommen.

Der allgemeine Aufbau einer erfindungsgemäßen Getriebemotoreinheit mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Rotationsmaschine als Axialflussmaschine wird anhand Figur 2 erläutert, in der ein Ausschnitt der Getriebemotoreinheit mit der elektrischen Rotationsmaschine einer ersten Ausführungsform dargestellt ist. Auf einer Rotationsachse 1 ist ein Rotor 20 angeordnet, der zwei zueinander beabstandete Rotoreinheiten 21 ,22 aufweist. Die Rotoreinheiten 21 ,22 sind mittels Schraubverbindungen 31 aneinander fixiert. Zwischen diesen beiden Rotoreinheiten 21 ,22 befindet sich der Stator 10 der elektrischen Rotationsmaschine. Der Rotor 20 bildet mit seiner zweiten Rotoreinheit 22 integral eine Rotorwelle 30 aus. Die Rotorwelle 30 ist als Hohlwelle 32 ausgeführt. Mittels einer Steckverzahnung 102 ist die Rotorwelle 30 mit einem Wellenzapfen 101 einer Getriebeeingangswelle 100 eines angeschlossenen Getriebes gekoppelt. Insbesondere kann das Getriebe ein Umlaufrädergetriebe sein, sodass die Getriebeeingangswelle 100 auch als Sonnenwelle bezeichnet werden kann.

Der Rotor 20 ist mittels eines Drehlagers 40 gelagert. Das Drehlager 40 stützt sich an seiner radialen Innenseite an einem Motorträgerelement 71 ab, welches wiederum fest in einem Gehäuse 70 der elektrischen Rotationsmaschine angeordnet ist bzw. von diesem Gehäuse 70 als integraler Bestandteil ausgebildet ist.

Der axiale Freiheitsgrad des Drehlagers 40 ist entlang einer axialen Richtung mittels eines Anlageelements 50 blockiert. Das Anlageelement 50 hat einen rotationssymmetrischen Querschnitt und ist mittels einer Schraube 84 am Motorträgerelement 71 fixiert. Auf der axial gegenüberliegenden Seite ist das Drehlager 40 mittels eines Sprengrings 85 fixiert.

Die elektrische Rotationsmaschine umfasst das Weiteren eine Erdungseinheit 60, die radial zwischen der Rotorwelle 30 sowie dem Anlageelement 50 angeordnet ist. Die Erdungseinheit 60 umfasst ein Erdungselement 61 , welches an der Rotorwelle 30 einen Schleifkontakt 63 ausbildet. Das Erdungselement 61 kann in Form eines Erdungsringes oder -Stiftes ausgeführt sein, welches fest am Anlageelement 50 fixiert ist. Der Schleifkontakt 63 kann mittels Bürsten realisiert sein.

Das Erdungselement 61 ist mittels einer Klemmhülse 80 am Anlageelement 50 befestigt. Die Klemmhülse 80 umfasst einen flachen Hohlzylinder 81 , der im Wesentlichen in Scheibenform ausgeführt ist, und der entlang der axialen Richtung auf das Erdungselement 61 drückt und dieses entsprechend zwischen sich und dem Anlageelement 50 kraftschlüssig fixiert. Gehalten wird die Klemmhülse 80 dabei von einem länglichen Hohlzylinder 82, der ebenfalls einen Bestandteil der Klemmhülse 80 ausbildet, und welcher in einem entsprechend komplementär geformten Absatz 83 des Anlageelements 50 anliegt bzw. dort eingepresst ist, um derart kraftschlüssig eine Fixierung am Anlageelement 50 zu realisieren.

Des Weiteren umfasst die elektrische Rotationsmaschine einen Radialwellendichtring 90, der radial zwischen der Rotorwelle 30 und dem Gehäuse 70 angeordnet ist.

Des Weiteren umfasst die elektrische Rotationsmaschine in der hier dargestellten Ausführungsform noch eine Dichtung 120, die gegebenenfalls als O-Ring ausgeführt ist, zwischen der Getriebeeingangswelle 100 und der Rotorwelle 30.

In den Figuren 3-6 sind weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen elektrischen Rotationsmaschine bzw. der Getriebemotoreinheit dargestellt. Im Folgenden wird zur Erläuterung dieser Ausführungsformen nur noch auf die Unterschiede gegenüber der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform eingegangen. Hinsichtlich gleicher Bauelemente wird auf die Erläuterung zu Figur 2 verwiesen.

Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform, die sich von der ersten Ausführungsform lediglich darin unterscheidet, dass die Erdungseinheit 60 zusätzlich noch einen Erdungsring 62 umfasst, der an der radialen Innenseite der Rotorwelle 30 angeordnet ist, und an dem der Schleifkontakt 63 mittels des Erdungselements 61 realisiert ist. Der Erdungsring 62 ist aber elektrisch leitfähig mit der Rotorwelle 30 verbunden.

Die in Figur 4 dargestellte dritte Ausführungsform weist in der als Hohlwelle 32 ausgeführten Rotorwelle 30 einen Dichtdeckel 130 auf, der die Hohlwelle 32 abdichtet. Entsprechend ist auch hier entgegen der in Figur 2 dargestellten ersten Ausführungsform keine Dichtung zwischen Getriebeeingangswelle 100 und Rotorwelle 30 notwendig. Die hier dargestellte Ausführungsform erlaubt jedoch entsprechend keine Montage des Anlageelements 50 bzw. auch der Erdungseinheit 60 durch die Rotorwelle 30 hindurch.

Zur einfacheren Montage des Anlageelements 50 bzw. der Erdungseinheit 60 ist in der in Figur 5 dargestellten vierten Ausführungsform vorgesehen, dass das Anlageelement 50 gleichzeitig als eine Gewindehülse 140 mit einem Innengewinde ausgeführt ist. Ein Gewindebolzen 141 kann entsprechend von der dem Anlageelement 50 axial gegenüberliegenden Seite durch das Motorträgerelement 71 hindurchführen. Entsprechend lässt sich in einfacher Weise von dieser axialen Seite das Anlageelement 50 sowie auch die Erdungseinheit 60 montieren.

Eine fünfte Ausführungsform ist in Figur 6 dargestellt. Entgegen den zuvor dargestellten Ausführungsformen 1 -4 ist hier vorgesehen, dass nicht die zweite Rotoreinheit 22 integral die Rotorwelle 30 ausbildet, sondern die axial gegenüberliegende erste Rotoreinheit 21 die Rotorwelle 30 ausbildet. Auch hier sind die beiden Rotoreinheiten 21 ,22 mittels Schraubverbindungen 31 aneinander fixiert. Entsprechend ist hier auch die Steckverzahnung 102 zwischen der Getriebeeingangswelle 100 bzw. deren Wellenzapfen 101 und der ersten Rotoreinheit 21 realisiert.

Mit der hier vorgeschlagenen elektrischen Rotationsmaschine, dem elektrischen Antriebssystem sowie der Getriebemotoreinheit werden Einrichtungen zur Verfügung gestellt, mit denen in einfacher, kostengünstiger sowie bauraumsparende Weise ein effizienter Antrieb gewährleistet werden kann.

Bezuqszeichenliste

1 Rotationsachse

10 Stator

20 Rotor

21 Erste Rotoreinheit

22 Zweite Rotoreinheit

30 Rotorwelle

31 Schraubverbindung

32 Hohlwelle

40 Drehlager

50 Anlageelement

60 Erdungseinheit

61 Erdungselement

62 Erdungsring

63 Schleifkontakt

70 Gehäuse

71 Motorträgerelement

80 Klemmhülse

81 flacher Hohlzylinder

82 länglicher Hohlzylinder

83 Absatz

84 Schraube

85 Sprengring

90 Radialwellendichtring

100 Getriebeeingangswelle

101 Wellenzapfen

102 Steckverzahnung

120 Dichtung

130 Dichtdeckel

140 Gewindehülse

141 Gewindebolzen

Claims

Patentansprüche

1 . Elektrische Rotationsmaschine mit einem Rotor (20), der auf einer Rotorwelle (30) angeordnet ist, wobei der Rotor (20) zumindest anteilig mittels eines Drehlagers (40) in radialer Richtung gelagert ist und der axiale Freiheitsgrad des Drehlagers (40) entlang einer axialen Richtung mittels eines Anlageelements (50) blockiert ist, und wobei die elektrische Rotationsmaschine zumindest ein Erdungselement (61 ) umfasst, das an einem der beiden Bauteile Anlageelement (50) und Rotorwelle (30) fixiert ist und am jeweils anderen Bauteil einen Schleifkontakt (63) ausbildet, wobei sowohl das Drehlager (40) als auch das Erdungselement (61 ) zumindest bereichsweise innerhalb eines vom Rotor (20) der elektrischen Rotationsmaschine radial begrenzten Raums angeordnet sind.

2. Elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Erdungselement (61 ) Bestandteil einer Erdungseinheit (60) der elektrischen Rotationsmaschine ist, wobei die Erdungseinheit (60) des Weiteren einen Erdungsring (62) umfasst, der an dem Bauteil angeordnet ist, an dem das Erdungselement (61 ) nicht fixiert ist, wobei der Schleifkontakt (63) zwischen Erdungselement (61 ) und Erdungsring (62) ausgebildet ist.

3. Elektrische Rotationsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erdungselement (61 ) axial unmittelbar neben dem Drehlager (40) angeordnet ist.

4. Elektrische Rotationsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erdungselement (61 ) mittels Klemmung am Bauteil fixiert ist.

5. Elektrische Rotationsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmung mittels einer Klemmhülse (80) realisiert ist.

6. Elektrische Rotationsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Rotationsmaschine einen Radialwellendichtring (90) umfasst, der eine Dichtungswirkung zwischen der Rotorwelle (30) und einem Gehäuse (70) der elektrischen Rotationsmaschine realisiert.

7. Elektrische Rotationsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Rotationsmaschine eine Axialflussmaschine ist, deren Rotor (20) zwei zueinander axial beabstandete Rotoreinheiten (21 ,22) aufweist, wobei die Rotorwelle (30) integraler Bestandteil einer der beiden Rotoreinheiten (21 ,22) ist und die beiden Rotoreinheiten (21 ,22) mittels Schraubverbindungen (31 ) fest miteinander verbunden sind.

8. Elektrisches Antriebssystem, umfassend mehrere elektrische Rotationsmaschinen, von denen wenigstens eine elektrische Rotationsmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgeführt ist, wobei die Rotationsachsen (1 ) der Rotorwellen (30) der elektrischen Rotationsmaschinen auf einer ideellen Achse angeordnet sind.

9. Getriebemotoreinheit, umfassend wenigstens eine elektrische Rotationsmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 oder ein elektrisches Antriebssystem gemäß Anspruch 8, sowie ein Getriebe, dessen Getriebeeingangswelle (100) mit der Rotorwelle (30) der elektrischen Rotationsmaschine gekoppelt oder koppelbar ist.

10. Getriebemotoreinheit nach Anspruch 9, dass die Rotorwelle (30) zumindest abschnittsweise als Hohlwelle (32) ausgeführt ist und die Getriebeeingangswelle (100) mit einem Wellenzapfen (101 ) ausgeführt ist, der in der Hohlwelle (32) positioniert ist, wobei i) zwischen dem Wellenzapfen (101 ) der Getriebeeingangswelle (100) und der Hohlwelle (32) eine Dichtung (120) angeordnet ist, und/ oder ii) die Hohlwelle (32) axial mittels eines Dichtdeckels (130) flüssigkeitsdicht geschlossen ist.