Titel

Rotor einer elektrischen Maschine

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Rotor einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist schon ein Rotor einer elektrischen Maschine aus der DE102019133532 Al bekannt, mit einer um eine Rotorachse drehbaren Rotorwelle, mit einem auf der Rotorwelle angeordneten Rotorkörper, insbesondere einem Rotorblechpaket, mit zumindest einer an einer der beiden Stirnseiten des Rotorkörpers angeordneten Endscheibenanordnung, die eine Wuchtscheibe umfasst, wobei im Rotorkörper ein Kühlpfad ausgebildet ist, der mit einem Wellenkühlkanal der Rotorwelle strömungsverbunden ist zur Kühlung des Rotors mit einem Kühlfluid.

In der metallischen Wuchtscheibe sind Verbindungskanäle zur Fluidversorgung des Kühlpfads des Rotors vorgesehen. Die metallische Wuchtscheibe ist durch die Integration der Verbindungskanäle aufwendig herzustellen.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Rotor einer elektrischen Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Endscheibenanordnung einfacher und kostengünstiger herstellbar ist. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem die Endscheibenanordnung eine dem Rotorkörper zugewandte Kunststoffscheibe umfasst, die auf einer dem Rotorkörper zugewandten Seite zumindest einen Verbindungskanal als Teil des Kühlpfads und auf einer dem Rotorkörper abgewandten Seite eine Wuchtscheiben-Aufnahme aufweist, in der die Wuchtscheibe zur axialen Abstützung der Kunststoffscheibe angeordnet ist.

In der Kunststoffscheibe der Endscheibenanordnung können auf einfache und kostengünstige Weise Verbindungskanäle für den Kühlpfad integriert werden. Durch die Anordnung einer Kunststoffscheibe zwischen der metallischen Wuchtscheibe und dem Rotorkörper werden im Rotor Verluste vermieden. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Rotors einer elektrischen Maschine möglich.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die Wuchtscheibe zur axialen Abstützung der Kunststoffscheibe mit einer Anlagefläche an der Kunststoffscheibe anliegt und wenn die Wuchtscheibe zur axialen Abstützung an der Rotorwelle an der Rotorwelle befestigt, insbesondere aufgepresst, ist. Dadurch wird die jeweilige Kunststoffscheibe auf einfache Weise an der Wuchtscheibe axial abgestützt, die wiederum zur axialen Abstützung an der Rotorwelle befestigt ist.

Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Wuchtscheiben-Aufnahme der Kunststoffscheibe zumindest eine Zentrierschulter aufweist, die zur radialen Ausrichtung der Kunststoffscheibe relativ zum Außenumfang der Wuchtscheibe vorgesehen ist. Auf diese Weise kann die Kunststoffscheibe in radialer Richtung relativ zur Wuchtscheibe ausgerichtet bzw. zentriert werden. Somit wird sichergestellt, dass die Kunststoffscheibe bei der Montage des Rotors in die korrekte radiale Lage gebracht wird. Dadurch kann beispielsweise der Außenumfang der Kunststoffscheibe bündig zum Außenumfang des Rotorkörpers in radialer Richtung ausgerichtet werden.

Weiterhin können die in der Kunststoffscheibe ausgeführten Verbindungskanäle zu den Kühlkanälen des Rotorkörpers in radialer Richtung ausgerichtet werden.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn die jeweilige Kunststoffscheibe einen der Rotorwelle zugewandten Innenumfang aufweist, wobei in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse zwischen dem Innenumfang der Kunststoffscheibe und der Rotorwelle ein Ringspalt ausgebildet ist. Auf diese Weise wird das Kühlfluid des Kühlpfads auf den zumindest einen Verbindungskanal, insbesondere auf die mehreren Verbindungskanäle, der Kunststoffscheibe verteilt. Außerdem ermöglicht der Ringspalt das radiale Ausrichten der jeweiligen Kunststoffscheibe.

Nach vorteilhaften Ausführungsformen kann an der jeweiligen Kunststoffscheibe zur Bildung der Wuchtscheiben-Aufnahme eine einzige ringförmig umlaufende Zentrierschulter vorgesehen oder können mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, als einzelne Kragelemente ausgebildete Zentrierschultern ausgeführt sein. Desweiteren vorteilhaft ist, wenn die in der Wuchtscheiben-Aufnahme angeordnete Wuchtscheibe mit einem Innenumfang an der Rotorwelle und am Außenumfang an der Zentrierschulter der Kunststoffscheibe anliegt. Auf diese Weise kann die Wuchtscheibe die jeweilige Kunststoffscheibe in axialer Richtung gegen Druckkräfte aus dem Kühlpfad abstützen und in radialer Richtung ausrichten bzw. zentrieren.

Nach einer vorteilhaften Ausführung kann die Wuchtscheibe beispielsweise eine Metallscheibe sein. Die Wuchtscheibe ist auf diese Weise ein kostengünstiges Metallteil ohne integrierte Verbindungskanäle für den Kühlpfad.

Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn der zumindest eine Verbindungskanal der Kunststoffscheibe über zumindest einen Wellenauslass mit dem Wellenkühlkanal strömungsverbunden ist und als Teil des Kühlpfades nach radial außen verläuft und in Kühlkanäle des Rotorkörpers mündet. Auf diese Weise kann der Kühlpfad auf einfache Weise mit Kühlfluid aus dem Wellenkühlkanal versorgt werden.

Vorteilhaft ist auch, wenn zwischen der Wuchtscheiben-Aufnahme der jeweiligen Kunststoffscheibe und der Wuchtscheibe eine Abdichtung zur Abdichtung des Kühlpfades vorgesehen ist. Auf diese Weise wird vermieden, dass Kühlfluid aus dem Kühlpfad über die Wuchtscheiben-Aufnahme der jeweiligen Kunststoffscheibe nach außerhalb des Kühlpfades entweichen kann.

Außerdem vorteilhaft ist, wenn der Rotorkörper von zumindest einer Rotorhülse, insbesondere einer Faserverbundhülse, umschlossen ist, die in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse mit zumindest einem Hülsenendabschnitt über den Rotorkörper hinausreicht und mit dem Hülsenendabschnitt unter einer Vorspannung an einer ringförmigen Auflagefläche der jeweiligen Kunststoffscheibe anliegt. Auf diese Weise wird die jeweilige Kunststoffscheibe zusätzlich auch an der Rotorhülse axial abgestützt und kann somit noch höhere axiale Druckkräfte aufnehmen. Außerdem wird auf diese Weise der Kühlpfad des Rotors weiter abgedichtet, so dass eine Leckage durch einen Spalt zwischen dem Rotorkörper und der jeweiligen Kunststoffscheibe vermieden wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine mit einem erfindungsgemäßen Rotor. Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig.l eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Rotors einer elektrischen Maschine und

Fig.2 eine Ansicht eines Details A nach Fig.l.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig.l zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Rotors einer elektrischen Maschine.

Der erfindungsgemäße Rotor 1 einer elektrischen Maschine 2, insbesondere einer permanentmagneterregten Synchronmaschine, umfasst eine um eine Rotorachse 3 drehbare Rotorwelle 4, einen auf der Rotorwelle 4 angeordneten Rotorkörper 5, insbesondere ein Rotorblechpaket, und zumindest eine an einer der beiden Stirnseiten des Rotorkörpers 5 angeordneten Endscheibenanordnung 6,7, die eine Wuchtscheibe 7 zum Auswuchten des Rotors 1 umfasst.

Im Rotorkörper 5 ist ein Kühlpfad 8 ausgebildet, der mit einem Wellenkühlkanal 9 der Rotorwelle 4 strömungsverbunden ist zur Kühlung des Rotors 1 mit einem Kühlfluid, beispielsweise Öl.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Endscheibenanordnung 6,7 eine dem Rotorkörper 5 zugewandte Kunststoffscheibe 6 umfasst, die auf einer dem Rotorkörper 5 zugewandten Seite zumindest einen Verbindungskanal 8.1 als Teil des Kühlpfads 8 und auf einer dem Rotorkörper 5 abgewandten Seite eine Wuchtscheiben-Aufnahme 10 aufweist, in der die Wuchtscheibe 7 zur axialen Abstützung der Kunststoffscheibe 6 gegenüber Druckkräften aus dem Kühlpfad 8 angeordnet ist. Die Wuchtscheiben-Aufnahme 10 der jeweiligen Kunststoffscheibe 6 ist beispielsweise konzentrisch mit der Rotorwelle 4 angeordnet.

Die Wuchtscheibe 7 liegt zur axialen Abstützung der Kunststoffscheibe 6 mit einer Anlagefläche an der Kunststoffscheibe 6 an und ist zur axialen Abstützung an der Rotorwelle 4 an der Rotorwelle 4 befestigt, insbesondere auf die Rotorwelle 4 aufgepresst.

Die Wuchtscheiben-Aufnahme 10 der jeweiligen Kunststoffscheibe 6 weist zumindest eine Zentrierschulter 12 auf, die zur bezüglich der Rotorachse 3 radialen Ausrichtung der Kunststoffscheibe 6 relativ zum Außenumfang der Wuchtscheibe 7 ausgebildet ist und die Wuchtscheiben-Aufnahme 10 bildet. Die jeweilige Kunststoffscheibe 6 hat einen der Rotorwelle 3 zugewandten Innenumfang 6i, wobei in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse 3 zwischen dem Innenumfang 6i der Kunststoffscheibe 6 und der Rotorwelle 4 ein Ringspalt 13 zum radialen Zentrieren der Kunststoffscheibe 6 ausgebildet ist. An der jeweiligen Kunststoffscheibe 6 kann zur Bildung der Wuchtscheiben-Aufnahme 10 eine einzige ringförmig umlaufende Zentrierschulter 12 vorgesehen sein. Alternativ können auch mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, als einzelne Kragelemente ausgebildete Zentrierschultern 12 ausgeführt werden. Die in der Wuchtscheiben-Aufnahme 10 angeordnete Wuchtscheibe 7 liegt mit einem Innenumfang 7i an der Rotorwelle 4 und am Außenumfang 7a an der Zentrierschulter 12 der jeweiligen Kunststoffscheibe 6 an.

Die jeweilige Kunststoffscheibe 6 kann auch in Umfangsrichtung relativ zum Rotorkörper 5 ausgerichtet sein, beispielsweise mittels von nicht dargestellten Passstiften.

Die Wuchtscheibe 7 ist beispielsweise eine Metallscheibe.

Der zumindest eine Verbindungskanal 8.1 der Kunststoffscheibe 6 ist über zumindest einen Wellenauslass 14 mit dem Wellenkühlkanal 9 strömungsverbunden, verläuft stromabwärts als Teil des Kühlpfades 8 nach radial außen und mündet in Kühlkanäle 8.2 des Rotorkörpers 5. Der jeweilige Verbindungskanal 8.1 ist beispielsweise als Nut auf der dem Rotorkörper 5 zugewandten Seite der jeweiligen Kunststoffscheibe 6 ausgeführt. Zwischen der Wuchtscheiben-Aufnahme 10 der jeweiligen Kunststoffscheibe 6 und der Wuchtscheibe 7 ist nach Fig.2 beispielsweise eine Abdichtung 15 zur Abdichtung des Kühlpfades 8 vorgesehen. Die Abdichtung 15 kann beispielsweise ein separater Dichtring 16 sein, der beispielsweise in einer Ringnut 17 der Kunststoffscheibe 6 oder in einer Ringnut 17 der Wuchtscheibe 7 angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die ringförmige Abdichtung 15 eine beispielsweise Dichtstruktur 18, eine Flächendichtung oder eine Labyrinthdichtung umfassen, die an einer Stirnseite der Kunststoffscheibe 6 und/oder an einer Stirnseite der Wuchtscheibe 7 ausgebildet ist. Die ringförmige Abdichtung 15 kann weiterhin eine Dispensdichtung, eine an die Kunststoffscheibe 6 angeformte oder angespritzte Dichtung sein, insbesondere aus einem anderen Material als der Kunststoff der Kunststoffscheibe 6.

Der Rotorkörper 5 ist nach dem Ausführungsbeispiel beispielsweise von einer Rotorhülse 20, insbesondere einer Faserverbundhülse, umschlossen, die in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse 3 mit zumindest einem Hülsenendabschnitt 20e über den Rotorkörper 5 hinausreicht und mit dem Hülsenendabschnitt 20e unter einer Vorspannung an einer ringförmigen Auflagefläche 6a der jeweiligen Kunststoffscheibe 6 anliegt. Dazu reicht die Kunststoffscheibe 6 in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse 3 über die Kühlkanäle 8.2 des Rotorkörpers 5 hinaus bis an den Außenumfang des Rotorkörpers 5.