Titel

Magnetrotoreinrichtung für einen Seitenkanalverdichter für ein Brennstoffzellensystem, Seitenkanalverdichter und Verfahren zum Herstellen einer Magnetrotoreinrichtung für einen Seitenkanalverdichter für ein Brennstoffzellensystem

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Magnetrotoreinrichtung für einen Seitenkanalverdichter für ein Brennstoffzellensystem, Seitenkanalverdichter und Verfahren zum Herstellen einer Magnetrotoreinrichtung für einen Seitenkanalverdichter für ein Brennstoffzellensystem.

Stand der Technik

Im Fahrzeugbereich spielen neben flüssigen Kraftstoffen in Zukunft auch gasförmige Kraftstoffe eine zunehmende Rolle. Insbesondere bei Fahrzeugen mit Brennstoffzellenantrieb müssen Wasserstoffgasströme gesteuert werden. Die Gasströme werden hierbei nicht mehr diskontinuierlich, wie bei der Einspritzung von flüssigem Kraftstoff gesteuert, sondern es wird das gasförmige Medium aus mindestens einem Hochdrucktank entnommen und über eine Zuströmleitung eines Mitteldruckleitungssystem an eine Ejektoreinheit geleitet. Diese Ejektoreinheit führt das gasförmige Medium über eine Verbindungsleitung eines Niederdruckleitungssystems zu einer Brennstoffzelle. Nachdem das gasförmige Medium durch die Brennstoffzelle geströmt ist, wird es über eine Rückführleitung zurück zur Ejektoreinheit geführt. Dabei kann der Seitenkanalverdichter zwischengeschaltet werden, der die Gasrückführung strömungstechnisch und effizienztechnisch unterstützt. Zudem werden Seitenkanalverdichter zur Unterstützung des Strömungsaufbaus im Brennstoffzellenantrieb eingesetzt, insbesondere bei einem (Kalt) -Start des Fahrzeugs nach einer gewissen Standzeit. Das Antreiben dieser Seitenkanalverdichter erfolgt üblicherweise über Elektromotoren, die beim Betrieb in Fahrzeugen über die Fahrzeugbatterie mit Spannung versorgt werden.

Aus der DE 10 2018 222 102 A1 ist ein Seitenkanalverdichter für ein Brennstoffzellensystem bekannt, bei dem ein gasförmiges Medium, insbesondere Wasserstoff, gefördert und/oder verdichtet wird. Der Seitenkanalverdichter weist dabei ein Gehäuse und einen Antrieb auf, wobei das Gehäuse ein Gehäuse-Oberteil und ein Gehäuse-Unterteil aufweist, mit einem in dem Gehäuse umlaufend um eine Drehachse verlaufenden Verdichterraum, der mindestens einen umlaufenden Seitenkanal aufweist, mit einem in dem Gehäuse befindlichen Verdichterrad, das drehbar um die Drehachse angeordnet ist und durch den Antrieb angetrieben wird. Dabei weist das Verdichterrad an seinem Umfang im Bereich des Verdichterraums angeordnete Schaufelblätter auf und ist mit jeweils einer am Gehäuse ausgebildeten Gas-Einlassöffnung und einer Gas-Auslassöffnung, die über den Verdichterraum, insbesondere den mindestens einen Seitenkanal, fluidisch miteinander verbunden sind, wobei der Seitenkanalverdichter mindestens ein Lager aufweist. Zudem ist in der DE 10 2018 222 102 A1 gezeigt, dass sich eine Rotor- Baugruppe, der als ein Permanentmagnet ausgeführt sein kann, an einem Mitnahme-Flansch befindet, der eine Nabe entspricht.

Der aus der DE 10 2018 222 102 A1 bekannte Seitenkanalverdichter kann gewisse Nachteile aufweisen. Die Rotor-Baugruppe und/oder der Permanentmagnet befindet sich am Mitnahme-Flansch und sind nicht von einem Rotor-Raum gekapselt, insbesondere sind die Rotor-Baugruppe und/oder der Permanentmagnet nicht fluidisch vom Rotor-Raum gekapselt. Bei der Verwendung des Seitenkanalverdichters kann Wasserstoff in den Rotor-Raum eindringen und die metallischen Komponenten und/oder die Rotor-Baugruppe und/oder den Permanentmagneten schädigen, insbesondere mittels Wasserstoffversprödung. Dabei kann es zu einem Ausfall der Rotor-Baugruppe und/oder des Permanentmagneten kommen, so dass das Verdichterrad und/oder eine Magnetrotoreinrichtung nicht mehr mittels des Antriebs, insbesondere mittels eines Stators und Rotor-Baugruppe antreibbar ist, so dass sich die Ausfallwahrscheinlichkeit des Antriebs und somit des gesamten Seitenkanalverdichters erhöht.

Ein weiterer Nachteil des in der DE 10 2018 222 102 A1 bekannten Seitenkanalverdichters ist der, dass ein Rückschlussring und/oder der Permanentmagnet in die Nabe eingepresst wird, insbesondere mit Ihrem Innendurchmesser einen Pressverband mit der Nabe ausbilden, wodurch sich aufgrund der Spannungen eine Verformung der Nabe, insbesondere einer Lagerbohrung und/oder eines Lagersitzes, ergibt, so dass die Lagerbohrung und/oder der Lagersitz nachbearbeitet werden müssen, was die Kosten aufgrund des zusätzlichen Prozessschritts erhöht. Offenbarung der Erfindung

Vorteile der Erfindung

Erfindungsgemäß wird eine Magnetrotoreinrichtung für einen Seitenkanalverdichter für ein Brennstoffzellensystem zur Förderung und/oder Verdichtung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche bereitgestellt Dabei befindet sich die Magnetrotoreinrichtung zumindest nahezu vollständig in einem Rotor-Raum und ist drehbar um eine Drehachse gelagert und/oder mittels eines Antriebs antreibbar. Dabei weist die Magnetrotoreinrichtung ein Verdichterrad, mittels dem insbesondere in einem Verdichterraum ein Gasstrom erzeugbar ist, eine Nabe, einen Rückschlussring und mindestens ein Lager auf.

Bezugnehmend auf Anspruch 1 weist die Nabe eine ringförmig um die Drehachse verlaufende und vom Rotor-Raum kapselbare Aussparung auf, wobei sich zumindest nahezu vollständig die Bauteile Rückschlussring und mindestens zwei Segmentmagnete, idealerweise vier Segmentmagnete in der Aussparung befinden.

Auf diese Weise lässt sich zum einen der Vorteil erzielen, dass eine kompakte und platzsparende Anordnung und Bauweise der Magnetrotoreinrichtung herbeigeführt werden kann, da sich die Bauteile Rückschlussring und Segmentmagnet in der Aussparung und somit in der Nabe integrieren lassen, wodurch die Magnetrotoreinrichtung in Richtung der Drehachse schmaler baut, im Vergleich zur Magnetrotoreinrichtung aus dem Stand der Technik.

Zudem lässt sich auf diese Weise der Vorteil erzielen, dass die Bauteile Rückschlussring und Segmentmagnet vom Rotor-Raum kapselbar sind. Somit kann zumindest nahezu vollständig verhindert werden, dass der aus dem Bereich des Verdichterraums stammende Wasserstoff in den Bereich des Rotor-Raums vordringt und die Bauteile Rückschlussring und Segmentmagnet schädigt, wodurch insbesondere eine Schädigung dieser Bauteile durch Wasserstoffversprödung verhindert wird. Somit kann die Ausfallwahrscheinlichkeit der Magnetrotoreinrichtung und/oder des Antriebs und/oder des Seitenkanalverdichters reduziert werden, wodurch die Lebensdauer der Magnetrotoreinrichtung und/oder des Antriebs und/oder des Seitenkanalverdichters erhöht werden kann. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Magnetrotoreinrichtung und/oder des Seitenkanalverdichters möglich. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Magnetrotoreinrichtung ist der Rückschlussring mittels mindestens einer Verschraubung mit der Nabe verbunden. Auf diese Weise kann der Vorteil erzielt werden, dass der Rückschlussring kostengünstig mit der Nabe verbunden werden kann und sich die Verbindung zudem beispielsweise für Wartungsmaßnahmen wieder lösbar ist. Dabei wird die Nabe und/oder der Rückschlussring bei einer Demontage nicht beschädigt. Auch kann die Ausfallwahrscheinlichkeit der Lager verbessert werden, da eine Lagerbohrung, insbesondere die Toleranzen eines Lagersitzes, im Innendurchmesser der Nabe durch die Verschraubung zumindest nahezu nicht verändert wird, im Gegensatz zu dem Rückschlussring, der in die Nabe eingepresst ist. Dies führt zu einer erhöhten Lebensdauer der Lager und/oder der Nabe und/oder der Magnetrotoreinrichtung und/oder des Seitenkanalverdichters. Zudem wird ein weiterer Verfahrensschritt mittels der Verschraubung des Rückschlussrings mit der Nabe verhindern, da die Lagerbohrung und/oder der Lagersitz bei dem eingepressten Rückschlussring in die Nabe, die insbesondere einen Pressverband ausbilden, nicht nochmal nachbearbeitet werden müssen, insbesondere mittels eines Schleifprozesses.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Magnetrotoreinrichtung wird die Aussparung orthogonal zur Drehachse auf ihrer der Drehachse abgewandten Seite über einen umlaufenden zylindrischen Kragen und auf ihrer der Drehachse zugewandten Seite über einen umlaufenden zylindrischen Ansatz jeweils der Nabe begrenzt. Auf diese Weise kann eine kompakte Bauform der Magnetrotoreinrichtung erzielt werden, wodurch sich die Baugröße des gesamten Seitenkanalverdichters reduzieren lässt. Dies wiederum kann den benötigten Einbauraum des Seitenkanalverdichters im Gesamtfahrzeug verringern. Zudem lässt sich eine effiziente Kapselung des Rückschlussrings und/oder des jeweiligen Segmentmagneten vom Rotor-Raum mittels des zylindrischen Ansatzes und/oder des zylindrischen Kragens erzielen. Mittels der Kapselung kann verhindert werden, dass die Bauteile Rückschlussring und/oder Segmentsmagnet durch Bestandteile des gasförmigen Mediums geschädigt werden, beispielsweise durch eine Wasserstoffversprödung durch den im gasförmigen Medium enthaltenen Wasserstoff. Somit kann die Lebensdauer der Magnetrotoreinrichtung und/oder des Seitenkanalverdichters erhöhen und die Ausfallwahrscheinlichkeit verringern.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Magnetrotoreinrichtung ist die Aussparung auf Ihrer dem Stator zugewandten Seite, insbesondere in Richtung der Drehachse, geöffnet. Auf diese Weise kann eine einfache und kostengünstige Montage des Rückschlussrings und/oder des Segmentmagneten in der Nabe, insbesondere in Richtung der Drehachse, erfolgen. Dabei können die Montagekosten und/oder die Wartungskosten reduziert werden, wodurch sich die Herstellkosten und/oder die Betriebskosten der Magnetrotoreinrichtung und somit auch des Seitenkanalverdichters reduzieren lassen. Des Weiteren kann eine kompakte Bauform der Magnetrotoreinrichtung und der Nabe herbeigeführt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Magnetrotoreinrichtung ist die zum Stator hin geöffnete Aussparung mittels eines Abschlussblechs verschlossen und/oder gekapselt. Auf diese Weise kann eine kostengünstige und effiziente Kapselung der Aussparung und der in der Aussparung befindlichen Bauteile, insbesondere dem Rückschlussring und dem jeweiligen Segmentmagnet, erzielt werden. Dabei kann verhindert werden, dass Wasser und/oder Wasserstoff aus dem Bereich des Rotor-Raums in den Bereich der Aussparung vordringen kann und die in dieser Aussparung befindlichen Bauteile schädigen kann, beispielsweise durch Wasserstoffversprödung und/oder durch Oxidation. Somit kann die Ausfallwahrscheinlichkeit der Magnetrotoreinrichtung und/oder des Seitenkanalverdichters verringert werden, wobei die Lebensdauer des Seitenkanalverdichters erhöht und/oder verbessert werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Magnetrotoreinrichtung weist der Rückschlussring in Richtung der Drehachse weisende Stege auf, wobei sich im Zwischenraum zwischen zwei Stegen jeweils ein Segmentmagnet befindet. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil erzielen, dass bei einem beaufschlagen des jeweiligen Segmentmagnet mit einer Kraft mittels des Antriebs das resultierende Drehmoment, insbesondere aufgrund einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem Segmentmagnet und dem Rückschlussring, zumindest nahezu verlustfrei und zuverlässig übertragen lässt, so dass die Magnetrotoreinrichtung und/oder das gesamte Verdichterrad zuverlässig mittels des Antriebs angetrieben und/oder in eine Rotationsbewegung versetzt werden können. Zudem lässt sich somit eine kompakte und schmale Bauform der Bauteile Rückschlussring und jeweiliger Segmentmagnet herbeiführen, da der Segmentmagnet zumindest teilweise im Rückschlussring untergebracht und verbaut werden kann. Auf diese Weise kann die Magnetrotoreinrichtung und der Seitenkanalverdichter schmaler bauen.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Magnetrotoreinrichtung weist der zylindrische Ansatz der Nabe ein erstes Außengewinde auf und der Rückschlussring weist ein erstes Innengewinde auf. Dabei wird eine erste Verschraubung durch einen Formschluss und/oder Kraftschluss des ersten Außengewindes mit dem ersten Innengewindes ausgebildet. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil erzielen, dass sich eine zuverlässige Verbindung des Rückschlussrings mit der Nabe erzielt werden kann. Diese Verbindung lässt sich bei der Montage schnell und kostengünstig herstellen, wobei sich die Verbindung im Falle eines Schadens des Rückschlussrings und/oder des jeweiligen Segmentmagneten diese Verbindung zerstörungsfrei wieder lösen lässt, so dass die entsprechenden beschädigten Bauteile schnell und kostengünstig ausgetauscht werden können. Somit kann die Lebensdauer der Magnetrotoreinrichtung und/oder des Seitenkanalverdichters erhöht werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Magnetrotoreinrichtung weist der zylindrische Kragen der Nabe ein zweites Innengewinde auf und der Rückschlussring weist ein zweites Außengewinde auf. Dabei wird eine zweite Verschraubung durch einen Formschluss und/oder Kraftschluss des zweiten Außengewindes mit dem zweiten Innengewinde ausgebildet wird. Auf diese Weise lässt sich der Vorteil erzielen, dass sich eine zuverlässige Verbindung des Rückschlussrings mit der Nabe erzielt werden kann. Diese Verbindung lässt sich bei der Montage schnell und kostengünstig herstellen, wobei sich die Verbindung im Falle eines Schadens des Rückschlussrings und/oder des jeweiligen Segmentmagneten diese Verbindung zerstörungsfrei wieder lösen lässt, so dass die entsprechenden beschädigten Bauteile schnell und kostengünstig ausgetauscht werden können. Somit kann die Lebensdauer der Magnetrotoreinrichtung und/oder des Seitenkanalverdichters erhöht werden, wobei sich zudem die Wartungsfreundlichkeit der Magnetrotoreinrichtung verbessert. Zudem befindet sich die zweite Verschraubung in der Nabe nicht in unmittelbarer Nähe der Lagerbohrung, so dass keine Beeinflussung des Lagerspiels oder möglicher Toleranzen zwischen der Nabe und dem jeweiligen Lager auftritt, insbesondere wenn der Rückschlussring in das Lager eingeschraubt wird. Somit lässt sich die Ausfallwahrscheinlichkeit der Lager verringern, da die Lagerbohrung nach der Montage des Rückschlussrings zumindest nahezu nicht verformt wird.

Da der bevorzugte Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Magnetrotoreinrichtung ein Seitenkanalverdichter und/oder ein Brennstoffzellensystem ist, wird ferner ein Seitenkanalverdichter und/oder ein Brennstoffzellensystem mit der erfindungsgemäßen Magnetrotoreinrichtung vorgeschlagen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung bei dem vorgeschlagenen Verfahren zum herstellen der Magnetrotoreinrichtung für einen Seitenkanalverdichter und/oder eines Brennstoffzellensystems. Dabei wird der Rückschlussring bereitgestellt, wobei der Rückschlussring mindestens zwei Stege aufweist, die insbesondere in Richtung der Drehachse verlaufen, zwischen denen jeweils ein Segmentmagnet angebracht wird. Dann wird der jeweilige Segmentmagnet mit dem Rückschlussring, insbesondere einer Stirnfläche des Rückschlussrings und/oder mit den jeweiligen Stegen verbunden. Diese Verbindung kann mittels eines formschlüssigen und/oder eines stoffschlüssigen und/oder eines kraftschlüssigen Verfahrens hergestellt werden, zum Ausbilden einer Rotorbaugruppe. Diese Rotorbaugruppe wird daraufhin in das Verdichterrad eingebaut und mittels mindestens einer Schraube befestigt.

In einer besonders vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass das Abschlussblech am Kragen und am Ansatz mittels eines stoffschlüssigen Verfahrens, insbesondere Laserschweißens, anzubringen.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen. Kurze Beschreibung der Zeichnung

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.

Es zeigt:

Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Seitenkanalverdichters,

Figur 2 eine schematische Schnittansicht einer Magnetrotoreinrichtung mit einem Verdichterrad, einer Nabe, einem Rückschlussring und mindestens einem Lager,

Figur 3 eine perspektivische Draufsicht der erfindungsgemäßen Nabe gemäß einer beispielhaften Ausführung mit dem Rückschlussring mit vier Stegen und vier jeweiligen Segmentmagneten,

Figur 4 eine perspektivische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Rotor- Baugruppe

Figur 5 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Rotor-Baugruppe gemäß dem Stand der Technik,

Figur 6 eine schematische Schnittansicht der Magnetrotoreinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Figur 7 eine schematische Schnittansicht der Magnetrotoreinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der Darstellung gemäß Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Seitenkanalverdichters 1 zu entnehmen. Dabei ist in Fig. 1 gezeigt, dass der Seitenkanalverdichter 1 für ein Brennstoffzellensystem 31 zur Förderung und/oder Verdichtung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff, mit einem Gehäuse 3 und einem Antrieb 6 versehen ist, wobei das Gehäuse 3 ein Gehäuse-Oberteil 7 und ein Gehäuse-Unterteil 8 aufweist. Zudem weist das Gehäuse 3 einen umlaufend um eine Drehachse 4 verlaufenden Verdichterraum 30 auf, der mindestens einen umlaufenden Seitenkanal 19, 21 aufweist, mit einer in dem Gehäuse 3 befindlichen Magnetrotoreinrichtung 2, die drehbar um die Drehachse 4 angeordnet ist und durch den Antrieb 6 angetrieben wird, wobei die Magnetrotoreinrichtung 2 an ihrem Umfang im Bereich des Verdichterraums 30 angeordnete Schaufelblätter 5 aufweist und mit jeweils einer am Gehäuse 3 ausgebildeten Gas-Einlassöffnung 14 und einer Gas- Auslassöffnung 16, die über den Verdichterraum 30, insbesondere den mindestens einen Seitenkanal 19, 21 , fluidisch miteinander verbunden sind, wobei der Seitenkanalverdichter 1 mindestens ein Lager 27, 47 aufweist. Der mindestens eine Seitenkanal 19, 21 kann dabei zumindest in einem Teilbereich des Gehäuses 3 umlaufend um die Drehachse 4 verlaufen, wobei in dem Teilbereich, in dem der mindestens eine Seitenkanal 19, 21 im Gehäuse 3 nicht ausgebildet ist, ein Unterbrecher-Bereich 15 im Gehäuse 3 ausgebildet ist.

Zudem ist in Fig. 1 gezeigt, dass der Antrieb 6 als ein Axialfeld- Elektromotor 6 ausgeführt ist, der einen Stator 11 und einer Rotor-Baugruppe 17 aufweist, wobei der Stator 11 und die Rotor-Baugruppe 17 scheibenförmig umlaufend um die Drehachse 4 ausgebildet sind und wobei der Stator 11 in Richtung der Drehachse 4 neben der Rotor-Baugruppe 17 angeordnet ist. Dabei kann sich die Rotor-Baugruppe 17 zumindest mittelbar an oder in einer Nabenscheibe 23 der Magnetrotoreinrichtung 2 befinden. Zudem ist in Fig. 1 gezeigt, dass der Seitenkanalverdichter 1 einen Stator-Raum 48 und einem Rotor-Raum 46 aufweist, wobei in diesen Räumen 46, 48 zumindest teilweise Bauteile des Antriebs 6 angeordnet sind. Dabei weist das Gehäuse-Oberteil 7 eine durchgehende Wandung 29 auf, die sich zwischen dem Stator- Raum 48 und dem Rotor- Raum 46 befindet und eine fluidische Trennung dieser bewirkt. Der Stator-Raum 48 ist zudem von einem Statorgehäuse 39 zumindest teilweise umgeben und/oder gekapselt. Dabei weist das Gehäuse-Unterteil 8 einen zylindrischen Lagerzapfen 12 auf, wobei der Lagerzapfen 12 derart in Richtung der Drehachse 4 verläuft, dass seine Mantelfläche umlaufend um die Drehachse 4 verläuft und wobei ein erstes Lager 27 und/oder ein zweites Lager 47 radial zur Drehachse 4 mit der Mantelfläche des Lagerzapfens 12 in Kontakt stehen. Dabei kann der Antrieb 6 als ein Axialfeld- Elektromotor 6 ausgeführt sein, der einen Stator 11 und die Rotor-Baugruppe 17 aufweist, wobei der Stator 11 in Richtung der Drehachse 4 neben der Rotor-Baugruppe 17 angeordnet ist. Zudem weist der Seitenkanalverdichter 1 den zylindrischen Lagerzapfen 12 auf, wobei der Lagerzapfen 12 derart in Richtung der Drehachse 4 verläuft, dass seine Mantelfläche umlaufend um die Drehachse 4 verläuft. Dabei stehen das erste Lager 27 und/oder das zweite Lager 47 radial zur Drehachse 4 mit der Mantelfläche des Lagerzapfens 12 in Kontakt.

In Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht der Magnetrotoreinrichtung 2 mit einem Verdichterrad 10, einer Nabe 9, einem Rückschlussring 22 und mindestens einem Lager 27, 47. Die gezeigte Magnetrotoreinrichtung 2 ist dabei ein Bauteil des Seitenkanalverdichter 1 für das Brennstoffzellensystem 31 zur Förderung und/oder Verdichtung eines gasförmigen Mediums, insbesondere Wasserstoff. Dabei kann sich die Magnetrotoreinrichtung 2 zumindest nahezu vollständig in dem Rotor-Raum 46 befinden und drehbar um die Drehachse 4 gelagert und mittels des Antriebs 6 antreibbar sein. Dabei weist die Magnetrotoreinrichtung 2 das Verdichterrad 10 auf, mittels dem insbesondere in dem Verdichterraum 30 ein Gasstrom erzeugbar ist. Des Weiteren weist die Magnetrotoreinrichtung 2 die Nabe 9, den Rückschlussring 22 und mindestens ein Lager 27, 47 auf.

Weiterhin ist Fig. 2 gezeigt, dass die Nabe 9 eine ringförmig um die Drehachse 4 verlaufende und vom Rotor-Raum 46 kapselbare Aussparung 13 aufweist, wobei sich zumindest nahezu vollständig die Bauteile Rückschlussring 22 und mindestens zwei Segmentmagnete 24, idealerweise vier Segmentmagnete 24, in der Aussparung 13 befinden. In weiteren beispielhaften Ausführungsformen können sich aber auch sechs Segmentmagnete 24 oder mehr in der Aussparung 13 befinden. Zwischen dem ersten Lager 27 und dem zweiten Lager 47 kann sich in Richtung der Drehachse 4 eine Distanzscheibe 37 befinden, wobei sich mittels der Distanzscheibe 37 ein Abstand zwischen den Lagern 27, 47 einstellen lässt.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Rotor-Baugruppe 17 mittels mindestens einer Federscheibe 33 und mindestens einer Schraube 35 mit dem Verdichterrad 10 verbunden. Die Aussparung 13 verläuft orthogonal scheibenförmig zur Drehachse 4 und wird auf ihrer der Drehachse 4 abgewandten Seite durch den umlaufenden zylindrischen Kragen 32 der Nabe und auf ihrer der Drehachse 4 zugewandten Seite über einen umlaufenden zylindrischen Ansatz 34 der Nabe 9 begrenzt. Dabei bildet die Nabe 9 an ihrem der Drehachse 4 abgewandten Außendurchmesser den zylindrischen Kragen 32 aus und auf Ihrem der Drehachse 4 zugewandten Innendurchmesser den zylindrischen Ansatz 34 aus. Innerhalb des Innendurchmessers und/oder des zylindrischen Ansatzes 34 befindet sich zudem eine Lagerbohrung 36 mit einem Lagersitz 45.

Fig. 2 zeigt, dass die Aussparung 13 auf Ihrer dem Stator 11 (gezeigt in Fig. 1) zugewandten Seite, insbesondere in Richtung der Drehachse 4, geöffnet ist. In einer beispielhaften Ausführungsform des Seitenkanalverdichters 1 ist die Aussparung 13 zum Stator 11 hin geöffnet, wobei die Aussparung 13 mittels eines Abschlussblechs 26 verschlossen und/oder gekapselt werden kann. Das Abschlussblech 26 ist dabei an einer dem Stator 11 zugewandten Stirnfläche der Nabe 9 angebracht, wobei das Abschlussblech 26 unmagnetisch ist und mittels mindestens einer Laserschweißung an der Nabe 9 angebracht werden kann. Dabei bilden die Nabe 9 und/oder der Rückschlussring 22 und/oder die Segmentmagnete 24 und/oder die Federscheibe 33 und/oder die Schraube 35 die Rotor-Baugruppe 17 aus.

Die in Fig. 2 dargestellte Magnetrotoreinrichtung 2 kann eine Vielzahl an Materialien aufweisen. In einer beispielhaften Ausführungsform der Magnetrotoreinrichtung 2 kann die Nabe 9 einen austenitischer Edelstahl aufweisen, insbesondere X2CrNiMo17-12-2 (1.4404), der Rückschlussring 22 kann einen unlegierten Baustahl aufweisen, insbesondere S235JR und/oder St37 und/oder St52, und/oder einen magnetischen Automatenstahl, insbesondere 11 SMn30. Die Segmentmagnete können beispielsweise NdFeB aufweisen und das Abschlussblech 26 kann austenitischer Edelstahl aufweisen, insbesondere X2CrNiMo17-12-2 (1 .4404). Zudem wird das Verdichterrad 10, welches Aluminium und/oder Kunststoff aufweisen kann, und einen gestuften Verlauf aufweist, in Richtung der Drehachse 4 auf die Nabe 9 aufgeschoben, bevor die Bauteile Nabe 9 und Verdichterrad 10 mit den Absätzen Ihres gestuften Verlaufs in Anlage kommen und dann mittels der mindestens einen Federscheibe 33 und der mindestens einen Schraube 35 verschraubt werden.

Nach diesem Montageschritt kann in einer beispielhaften Ausführungsform die Magnetrotoreinrichtung 2 gewuchtet werden, um die Fliehkräfte während des Betriebes klein zu halten. Hier wird Material an definierten Bereichen des Verdich- terrads 10 und/oder der Nabe 9 weggenommen. Nach dem Wuchten werden schließlich die Lager 27, 47 und die Distanzscheibe 37 über den Außendurchmesser eingepresst. In einer alternativen Ausführungsform kann das Wuchten auch als abschließender Fertigungsschritt erfolgen.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Draufsicht der erfindungsgemäßen Nabe 9 gemäß einer beispielhaften Ausführung mit dem Rückschlussring 22 mit vier Stegen 25 und vier jeweiligen Segmentmagneten 24. Dabei ist gezeigt, dass die Nabe 9 an ihrem der Drehachse 4 zugewandten Innendurchmesser den um die Drehachse 4 umlaufenden Ansatz 34 aufweist und dass die Nabe 9 an ihrem der Drehachse 4 abgewandten Außendurchmesser den um die Drehachse 4 umlaufenden Kragen 34 aufweist. In die Aussparung 13 der Nabe 9 wird zuerst der Rückschlussring 22 eingelegt, insbesondere eingeschraubt, wobei der Rückschlussring 22 in dieser beispielhaften Ausführungsform der Magnetrotoreinrichtung 2 einen, insbesondere in Richtung der Drehachse 4 verlaufenden, ersten Steg 25a, zweiten Steg 25b, dritten Steg 25c und vierten Steg 25d aufweist. In alternativen Ausführungsformen kann der Rückschlussring 22 mindestens zwei Stege 25 oder mehrere Stege 25 aufweisen. Dabei befinden sich jeweils im Zwischenraum zwischen zwei Stegen 25 jeweils ein Segmentmagnet 24 umlaufend um die Drehachse 4. In dieser beispielhaften Ausführungsform der Magnetrotoreinrichtung 2 weist diese einen ersten Segmentmagneten 24a, einen zweiten Segmentmagneten 24b, einen dritten Segmentmagneten 24c und einen vierten Segmentmagneten 24d auf.

Dabei sind jeweils zwei gegenüberliegende Segmentmagnete 24 als Nordpol und zwei gegenüberliegende Segmentmagnete als Südpol ausgebildet, so dass sich auf einer Kreisförmigen Laufbahn immer jeweils ein Segmentmagnet 24 als Nordpol und Südpol auf einer umlaufend um die Drehachse 4 verlaufenden Kreisbahn abwechseln. Diese als Kreissegmente ausgebildete Segmentmagnete können eine gerade Anzahl magnetisierbarer Segmentmagnete 24 darstellen, welche auf eine Seite der Nabe 9 aufgesetzt sind. Zwischen den Kreissegmenten 24 sind die Stege 25 vorhanden, welche die Segmentmagneten 24 voneinander lateral (im radialen Umlauf) separieren können. In der Magnetrotoreinrichtung 2 müssen die Segmentmagnete 24 befestigt werden, um das Drehmoment des Antriebs 6 sowie eine optionale axiale Magnetkraft, zu übertragen. Diese Funktion wird durch den mit der Nabe 9 fest verbundenen Rückschlussring 22 übernommen.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Rotor- Baugruppe 17 inklusive Abschlussblech 26. Dabei ist gezeigt, dass das Abschlussblech 26 in dieser beispielhaften Ausführungsform der Magnetrotoreinrichtung 2 derart am Kragen 32 (gezeigt in Fig. 2) und am Ansatz 34 mittels eines stoffschlüssigen Verfahrens, insbesondere Laserschweißens, angebracht wird, dass eine Kapselung der Aussparung 13 (gezeigt in Fig. 2), insbesondere eine fluidische Kapselung erfolgt. Dabei kann die jeweilige Laserschweißnaht 38 im Kragen 32 und/oder im Ansatz 34 entweder aus mehreren um die Drehachse 4 (gezeigt in Fig. 2)umlaufenden punktuellen Laserschweißungen 38 bestehen, die Stiftförmig sich verjüngend von dem Abschlussblech 26 in die Nabe 9 verlaufen. Es kann sich aber auch um eine ringförmig um die Drehachse 4 durchgängig umlaufenden jeweilige Schweißnaht im Kragen 32 und/oder im Ansatz 34 handeln.

Fig. 5 zeigt eine schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Rotor- Baugruppe 17 (gezeigt in Fig. 2) gemäß dem Stand der Technik. Dabei wird der Rückschlussring 22 in den Bereich der Fläche 40 in die Nabe 9 (gezeigt in Fig. 2)eingepresst. Durch diese Pressung verformt sich die Lagerbohrung 36. Die anschließende Montage der jeweiligen Lager 27, 47 (gezeigt in Fig. 2), bei denen es sich insbesondere um Kugellager 27, 47 handelt, kann aufgrund der Verformung im Bereich der Fläche 40 nur sehr schwer möglich sein und kann die Lager 27, 47 vorschädigen, so dass die Ausfallwahrscheinlichkeit der Lager 27, 47 und somit des gesamten Seitenkanalverdichters 1 erhöht wird.

In Fig. 6 ist eine schematische Schnittansicht der Rotoreinrichtung 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Dabei weist der zylindrische Ansatz 34 der Nabe 9 ein erstes Außengewinde 41 auf und der Rückschlussring 22 weist ein erstes Innengewinde 42 auf, wobei eine erste Verschraubung 18 durch einen Formschluss und/oder Kraftschluss des ersten Außengewindes 41 mit dem ersten Innengewinde 42 ausgebildet wird. Zwecks eines möglichen Herstellprozesses und/oder eines Verfahrens zum Herstellen der Magnetrotoreinrichtung 2 für den Seitenkanalverdichter 1 und/oder das Brennstoffzellensystem 31 (gezeigt in Fig. 1) können folgende Schritte zum Ausbilden der Magnetrotoreinrichtung 2 erfolgen: Bereitstellen des Rückschlussring 22, wobei der Rückschlussring 22 mindestens zwei Stege 25 aufweist, zwischen denen jeweils ein Segmentmagnet 24 anbringbar ist,

Einbau des Rückschlussrings 22 in der Aussparung 13, wobei der Rückschlussring 22 mittels mindestens einer Verschraubung 18, 28 mit der Nabe 9 verbunden ist,

Verbinden des jeweiligen Segmentmagneten 24 mit dem Rückschlussring 22, insbesondere mit einer Stirnfläche des Rückschlussrings 22 und/oder mit den jeweiligen Stegen 25, mittels eines formschlüssigen, stoffschlüssigen oder kraftschlüssigen Verfahrens, zum Ausbilden der Rotor-Baugruppe 17.

Wie in Fig. 6 dargestellt, kann eine Befestigung des Rückschlussringes 22 mittels der ersten Verschraubung 18 hergestellt werden, ohne dass die Lagerbohrung 36 der Nabe 9 verformt wird. Die Lagerbohrung 36 dient als Lagersitz und hat deshalb sehr enge Toleranzanforderungen. Dabei ist die Nabe 9 aus einem relativ weichen, nicht magnetischen, schweißbaren, austenitischen Edelstahl. Dies und die sehr geringe Wandstärke im Bereich des umlaufenden zylindrischen Ansatzes 34 ist der Grund, dass sich die Lagerbohrung 36 bei dem einpressten Rückschlussrings 22, der eine hohe Steifigkeit aufweist, im in Fig. 5 gezeigten Stand der Technik verformen kann. Somit kann mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Magnetrotoreinrichtung 2 mit dem eingeschraubten Rückschlussring 22 eine Verformung der Lagerbohrung 36 verhindert werden, die beim Einpressen des jeweiligen Lagers 27, 47 zu einem stark reduzierten Lagerspiel führen, was sich über den Temperaturgang (im speziellen bei tiefen Temperaturen) negativ auf die Lagerlebensdauer auswirken würde. Somit muss aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Magnetrotoreinrichtung 2 nach der Montage der Rotor-Baugruppe 17, nicht mehr die Lagerbohrung 36 aufwendig nachgeschliffen werden. Ziel ist es eine Verbindung auszulegen, welche die Lagerbohrung 36 nach der Montage nicht verformt und ein nachträgliches Ausschleifen der Lagerbohrung 36 nicht notwendig macht. Der Rückschlussring 22 überträgt das Drehmoment des Antriebs 6 auf das Verdichterrad 10 und muss des Weiteren die Axialkraft des Stators 11 standhalten. Durch diese Verschraubung 18 werden Verformungen am Lagersitz und/oder an der Lagerbohrung 36 verhindert Dur ein geeignetes Anzugsmoment kann die Verschraubung 18, 28 die gefordertes Axialkraft und Moment übertragen. Als Vorteile ergeben sich eine Erhöhung der Lebensdauer der Lager 27, 47, einfachere und kostenreduzierte Hersteilbarkeit der Magnetrotoreinrichtung 2, da aufwendige Schleifprozesse entfallen. Fig. 7 zeigt eine schematische Schnittansicht der Magnetrotoreinrichtung 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Dabei weist der zylindrische Kragen 32 der Nabe 9 ein zweites Innengewinde 43 auf und der Rückschlussring 22 weist ein zweites Außengewinde 44 auf, wobei eine zweite Verschraubung 28 durch einen Formschluss und/oder Kraftschluss des zweiten Außengewindes 44 mit dem zwei- ten Innengewinde 43 ausgebildet wird. Es ergeben sich mittels der zweiten Verschraubung 28 hierbei die identischen Vorteile wie durch die erste Verschraubung 18, wie schon in Fig. 6 beschrieben.