Rotor einer elektrischen Maschine und elektrische Maschine Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor einer elektrischen Maschine,

- wobei der Rotor ein drehfest mit einer Rotorwelle des Rotors verbundenes Rotorblechpaket aufweist,

- wobei das Rotorblechpaket sich in Richtung einer Rotation- sachse des Rotorblechpakets gesehen von einer ersten axialen Stirnseite des Rotorblechpakets zu einer zweiten axialen Stirnseite des Rotorblechpakets erstreckt,

- wobei das Rotorblechpaket um die Rotationsachse herum verteilt Ausnehmungen aufweist, die sich in Richtung der Rota- tionsachse gesehen von der ersten axialen Stirnseite zur zweiten axialen Stirnseite erstrecken,

- wobei in die Ausnehmungen jeweils ein Zuganker eingeführt ist, der in Richtung der Rotationsachse gesehen über die axialen Stirnseiten hinausragt,

- wobei auf die Zuganker an beiden axialen Stirnseiten Befestigungselemente aufgesetzt sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine,

- wobei die elektrische Maschine einen Stator und einen Rotor aufweist ,

- wobei der Rotor in Lagern gelagert ist, so dass er um eine Rotationsachse des Rotors rotierbar ist. Ein derartiger Rotor und eine derartige elektrische Maschine sind beispielsweise aus der EP 0 909 004 Bl bekannt.

Aus der US 2011/0 074 242 AI ist ebenfalls ein Rotor einer elektrischen Maschine bekannt, der ein Rotorblechpaket auf- weist. Das Rotorblechpaket erstreckt sich in Richtung einer Rotationsachse des Rotorblechpakets gesehen von einer ersten axialen Stirnseite des Rotorblechpakets zu einer zweiten axialen Stirnseite des Rotorblechpakets. Um die Rotationsachse herum verteilt weist das Rotorblechpaket Ausnehmungen auf, die sich in Richtung der Rotationsachse gesehen von der ersten axialen Stirnseite zur zweiten axialen Stirnseite erstrecken. In die Ausnehmungen ist jeweils ein Zuganker einge- führt, der in Richtung der Rotationsachse gesehen über die axialen Stirnseiten hinausragt. Auf die Zuganker sind Befestigungselemente aufgesetzt, mittels derer die Rotorbleche aneinander angepresst werden. Die US 2012/0098359 AI ist ein Rotor einer elektrischen Maschine bekannt, der ein Rotorblechpaket aufweist. Das Rotorblechpaket erstreckt sich in Richtung einer Rotationsachse des Rotorblechpakets gesehen von einer ersten axialen Stirnseite des Rotorblechpakets zu einer zweiten axialen Stirnsei- te des Rotorblechpakets. Um die Rotationsachse herum verteilt weist das Rotorblechpaket Ausnehmungen auf, die sich in Richtung der Rotationsachse gesehen von der ersten axialen Stirnseite zur zweiten axialen Stirnseite erstrecken. In die Ausnehmungen ist jeweils ein Niet eingeführt, der in Richtung der Rotationsachse gesehen über die axialen Stirnseiten hinausragt. Auf den Niet sind Auswuchtelemente aufgesetzt.

Im Stand der Technik wird das Rotorblechpaket auf die Rotorwelle aufgebracht. Der sogenannte Paketierdruck wird durch Läuferdruckringe aufgebracht, welche auf die beiden Stirnseiten des Rotorblechpakets aufgesetzt werden. Der Paketierdruck wird über die Läuferdruckringe auf die Rotorwelle übertragen. Der Paketierdruck bewirkt eine Durchbiegung der Läuferdruckringe. Die Läuferdruckringe müssen daher entsprechend stabil ausgestaltet sein, um eine übermäßige Durchbiegung der Läuferdruckringe vermeiden. Ein etwaiger Lüfter ist in der Regel direkt auf der Rotorwelle angeordnet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine elektrische Maschine zu schaffen, welche einfach aufgebaut ist, ohne Läuferdruckringe auskommt und bei welcher insbesondere der Lüfter auf einfache Weise mit dem Rotor verbindbar ist . Die Aufgabe wird durch einen Rotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Rotors sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 11.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Rotor der eingangs genannten Art dadurch ausgestaltet wird,

- dass die Rotorbleche des Rotorblechpakets ohne Anordnung von Läuferdruckringen zwischen den Stirnseiten des Rotor- blechpakets und den Befestigungselementen mittels der Befestigungselemente aneinander gepresst werden,

- dass an der ersten axialen Stirnseite des Rotorblechpakets auf die Zuganker ein Lüfter aufgesetzt ist und

- dass an der ersten axialen Stirnseite des Rotorblechpakets die Befestigungselemente zwischen der Stirnseite und dem

Lüfter angeordnet sind.

Das Rotorblechpaket besteht in aller Regel aus einer Vielzahl von Rotorblechen. In einer bevorzugten Ausgestaltung der vor- liegenden Erfindung weisen die Rotorbleche an ihrer von der Rotationsachse abgewandten Seite jeweils ein Joch und an ihrer der Rotationsachse zugewandten Seite jeweils eine Blechnabe auf. In diesem Fall sind die Joche und die Blechnaben der Rotorbleche über jeweilige Blechspeichen miteinander ver- bunden.

Die Ausgestaltung des Lüfters kann nach Bedarf bestimmt sein. Vorzugsweise weist der Lüfter eine orthogonal zur Rotationsachse verlaufende Ringscheibe und von der Ringscheibe abste- hende Lüfterflügel auf.

Die Ringscheibe kann an ihrer von der Rotationsachse abgewandten Seite einen Außenring und an ihrer der Rotationsachse zugewandten Seite eine Scheibennabe aufweisen. In diesem Fall sind die Lüfterflügel am Außenring angeordnet und sind der Außenring und die Scheibennabe über Scheibenspeichen miteinander verbunden. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Rotorbleche die obenstehend erwähnten Blechnaben und Blechspeichen aufweisen.

Aufgrund des Umstands, dass die Scheibennabe auf die Zuganker aufgesetzt ist, ist es möglich, dass die Scheibennabe mit der Rotorwelle nicht drehfest verbunden ist. Die Scheibennabe dient in diesem Fall lediglich als Positionier- und Zentrierhilfe für den Lüfter bei der Montage. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Lüfterflügel als Blechteile ausgebildet sind und auf die Ringscheibe aufgesteckt sind. Dadurch ergibt sich eine konstruktiv besonders einfache Gestaltung des Lüfters. Vorzugsweise sind die Lüfterflügel von radial innen nach radial außen auf die Ringscheibe aufgesteckt . Dadurch ergibt sich eine vereinfachte Halterung der Lüfterflügel an der Ringscheibe . Vorzugsweise sind die Lüfterflügel mit der Ringscheibe verschweißt .

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weisen die

Lüfterflügel axial innere Abschnitte auf, die zwischen der Ringscheibe und der ersten axialen Stirnseite angeordnet sind. In diesem Fall können insbesondere die axial inneren Abschnitte unter Druckspannung an der ersten axialen Stirnseite anliegen. Dadurch wird das Rotorblechpaket noch weiter stabilisiert .

Es ist möglich, dass auf mindestens einen der Zuganker an der ersten axialen Stirnseite mindestens ein Wuchtgewicht aufgesetzt ist. In diesem Fall kann insbesondere der Lüfter zwischen der ersten axialen Stirnseite und dem Wuchtgewicht an- geordnet sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Zuganker in den Ausnehmungen mittels einer Vergussmasse vergossen. In Bezug auf die elektrische Maschine wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einer elektrischen Maschine der eingangs genannten Art der Rotor wie obenstehend erläutert ausgebildet ist.

Die elektrische Maschine kann prinzipiell für beliebige Zwecke verwendet werden. Vorzugsweise wird sie als Traktionsmotor eines Fahrzeugs verwendet . Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:

FIG 1 eine elektrische Maschine im Längsschnitt,

FIG 2 ein Rotorblech im Querschnitt,

FIG 3 ein Detail von FIG 2,

FIG 4 einen Lüfter der elektrischen Maschine von FIG 1 quer zu einer Rotationsachse gesehen und FIG 5 ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine.

Gemäß FIG 1 weist eine elektrische Maschine einen Stator 1 und einen Rotor 2 auf. Der Rotor 2 weist eine Rotorwelle 3 und ein Rotorblechpaket 4 auf. Die Rotorwelle 3 ist in Lagern 5 gelagert, so dass die Rotorwelle 3 und mit ihr der gesamte Rotor 2 um eine Rotationsachse 6 der elektrischen Maschine rotierbar ist.

Soweit nachfolgend die Begriffe „axial", „radial" und „tangential" verwendet werden, sind sie stets auf die Rotationsachse 6 bezogen. Der Begriff „axial" bedeutet eine Richtung parallel zur Rotationsachse 6. Der Begriff „radial" bedeutet eine Richtung orthogonal zur Rotationsachse 6 auf die Rotationsachse 6 zu oder von ihr weg. Der Begriff „tangential" bedeutet eine Richtung orthogonal zur Rotationsachse 6 und orthogonal zur Radialrichtung, also in einem konstanten radi- alen Abstand von der Rotationsachse 6 kreisförmig um die Rotationsachse 6 herum.

In der Regel ist der Rotor 2 entsprechend der Darstellung von FIG 1 radial innerhalb des Stators 1 angeordnet. Die elektrische Maschine ist somit als Innenläufer ausgebildet. In Einzelfällen kann der Rotor 2 jedoch alternativ radial außerhalb des Stators 2 angeordnet sein. In diesem Fall ist die elektrische Maschine als Außenläufer ausgebildet.

Der Stator 1 der elektrischen Maschine ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung von untergeordneter Bedeutung. Nachfolgend wird daher nur der Rotor 2 näher erläutert. Gemäß FIG 1 erstreckt sich das Rotorblechpaket 4 in Axial - richtung gesehen von einer ersten axialen Stirnseite 7 des Rotorblechpakets 4 zu einer zweiten axialen Stirnseite 8 des Rotorblechpakets 4. Das Rotorblechpaket 4 besteht aus einer Vielzahl von Rotorblechen 9, die in Axialrichtung aufeinander gestapelt sind.

Gemäß den FIG 1, 2 und 3 weist das Rotorblechpaket 4 Ausnehmungen 10 auf. Die Ausnehmungen 10 sind gemäß FIG 2 um die Rotationsachse 6 herum verteilt angeordnet. Die Ausnehmungen 10 erstrecken sich in Axialrichtung durchgängig durch das Rotorblechpaket 4, also von der ersten axialen Stirnseite 7 zur zweiten axialen Stirnseite 8. In die Ausnehmungen 10 ist jeweils ein Zuganker 11 eingeführt. Die Zuganker 11 weisen eine größere Länge auf als das Rotorblechpaket 4. Die Zuganker 11 ragen somit axial über die Stirnseiten 7, 8 des Rotorblechpakets 4 hinaus.

Auf die Zuganker 11 sind an beiden axialen Stirnseiten 7, 8 Befestigungselemente 12 aufgesetzt, beispielsweise Schrauben- muttern 12. Mittels der Befestigungselemente 12 werden die Rotorbleche 9 des Rotorblechpakets 4 aneinander gepresst. Gemäß FIG 3 weisen die Ausnehmungen 10 einen - wenn auch nur geringfügig - größeren Querschnitt auf als die Zuganker 11. Um im laufenden Betrieb der elektrischen Maschine ein Schwingen der Zuganker 11 mit Sicherheit zu vermeiden, sind vor- zugsweise die Zuganker 11 in den Ausnehmungen 10 mittels einer Vergussmasse 13 vergossen. Geeignete Vergussmassen sind dem Fachmann an sich bekannt. Sie werden im Stand der Technik beispielsweise zum Vergießen von Permanentmagneten einer permanenterregten elektrischen Maschine verwendet.

Gemäß FIG 1 ist an der ersten axialen Stirnseite 7 des Rotorblechpakets 4 auf die Zuganker 11 ein Lüfter 18 aufgesetzt. Der Lüfter 18 kann entsprechend der Darstellung von FIG 1 insbesondere auf die an der ersten axialen Stirnseite 7 be- findlichen Befestigungselemente 12 aufgesetzt sein. In diesem Fall sind somit die Befestigungselemente 12 zwischen der ersten Stirnseite 7 und dem Lüfter 18 angeordnet. Die Befestigung des Lüfter 18 auf den Zugankern 11 kann insbesondere mittels weiterer Befestigungselemente 19 erfolgen, beispiels- weise mittels Schraubenmuttern 19.

FIG 2 zeigt nicht nur das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung, sondern zugleich auch eine bevorzugte Ausgestaltung der Rotorbleche 9. Insbesondere weisen gemäß FIG 2 die Rotor- bleche 9 an ihrer von der Rotationsachse 6 abgewandten Seite jeweils ein Joch 14 und an ihrer der Rotationsachse 6 zugewandten Seite jeweils eine Blechnabe 15 auf. Die Joche 14 und die Blechnaben 15 der Rotorbleche 9 sind über jeweilige

Blechspeichen 16 miteinander verbunden. Die Verwendung des Zusatzes „Blech-" bei der Bezeichnung der Blechnaben 15 und der Blechspeichen 16 dient der sprachlichen Unterscheidung der genannten Elemente von anderen Naben und Speichen. Eine weitergehende Bedeutung kommt dem Zusatz „Blech-" in diesem Zusammenhang nicht zu.

Der Lüfter 18 kann nach Bedarf ausgebildet sein. Vorzugsweise weist der Lüfter gemäß den FIG 1 und 4 eine Ringscheibe 20 und Lüfterflügel 21 auf. Die Ringscheibe 20 verläuft orthogo- nal zur Rotationsachse 6. Die Lüfterflügel 21 stehen von der Ringscheibe 20 ab. Insbesondere können sie orthogonal von der Ringscheibe 20 abstehen. Es ist möglich, dass die Ringscheibe 20 mit einem Außenring

22 identisch ist. Der Außenring 22 ist im wesentlichen bei dem gleichen radialen Abstand angeordnet wie die Joche 14 der Rotorbleche 9. Die Lüfterflügel 21 sind am Außenring 22 angeordnet. Gemäß FIG 5 weist die Ringscheibe 20 jedoch zusätz- lieh zu dem Außenring 22 eine Scheibennabe 23 auf. Der Außenring 22 ist in diesem Fall an der von der Rotationsachse 6 abgewandten Seite der Ringscheibe 20 angeordnet, die Scheibennabe 23 an der der Rotationsachse 6 zugewandten Seite der Ringscheibe 20. Der Außenring 22 und die Scheibennabe 23 sind über Scheibenspeichen 24 miteinander verbunden. Die Verwendung des Zusatzes „Scheiben-" bei der Bezeichnung der Scheibennabe 23 und der Scheibenspeichen 24 dient der sprachlichen Unterscheidung der genannten Elemente von anderen Naben und Speichen. Eine weitergehende Bedeutung kommt dem Zusatz „Scheiben-" in diesem Zusammenhang nicht zu.

Falls die Ringscheibe 20 den Außenring 22, die Scheibennabe

23 und die Scheibenspeichen 24 umfasst, entspricht die Kontur der Ringscheibe 20 vorzugsweise der eines Rotorbleches 9.

Die Scheibennabe 23 kann mit der Rotorwelle 3 drehfest verbunden sein. Vorzugsweise ist die Ringscheibe 20 jedoch derart dimensioniert, dass die Scheibennabe 23 mit der Rotorwelle 3 nicht drehfest verbunden ist. Die Scheibennabe 23 dient somit lediglich als Positionier- und Zentrierhilfe bei der Montage des Lüfters 18.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind die

Lüfterflügel 21 als einfache Blechteile ausgebildet sind. Auch die Ringscheibe 20 kann als einfaches Blechteil ausgebildet sein. Die Lüfterflügel 21 können beispielsweise auf die Ringscheibe 20 aufgesteckt sein. Vorzugsweise sind die Lüfterflügel 21 von radial innen nach radial außen auf die Ringscheibe 20 aufgesteckt.

Die Lüfterflügel 21 können auf beliebige Weise mit der Ring- Scheibe 20 verbunden sein. Vorzugsweise sind die Lüfterflügel 21 mit der Ringscheibe 20 verschweißt.

Die Lüfterflügel 21 weisen gemäß FIG 1 axial innere Abschnitte 25 auf. Die axial inneren Abschnitte 25 der Lüfterflügel 21 sind gemäß FIG 1 zwischen der Ringscheibe 20 und der ersten axialen Stirnseite 7 angeordnet. Vorzugsweise ist die axiale Bauhöhe der axial inneren Abschnitte 25 derart bemessen, dass die axial inneren Abschnitte 25 unter Druckspannung an der ersten axialen Stirnseite 7 anliegen. Der Abstand der Ringscheibe 20 bzw. des Außenrings 22 von der ersten axialen Stirnseite 7 weist somit in Umfangsrichtung um die Rotationsachse 6 herum gesehen eine leichte Welligkeit auf, wobei die Minima im Bereich der Zuganker 11 und die Maxima im Bereich der Lüfterflügel 21 liegen.

FIG 1 zeigt ebenfalls nicht nur das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung, sondern zugleich auch eine bevorzugte Ausgestaltung der elektrischen Maschine. Gemäß FIG 1 kann zum Beseitigen einer Unwucht auf mindestens einen der Zuganker 11 (mindestens) ein Wuchtgewicht 17 aufgesetzt sein. In der Regel sind entsprechend der Darstellung von FIG 1 zwei Wuchtgewichte 17 aufgesetzt, wobei je eines der Wuchtgewichte 17 an der ersten und der zweiten axialen Stirnseite 7, 8 auf den entsprechenden Zuganker 11 aufgesetzt ist. Bezüglich des an der zweiten axialen Stirnseite 8 aufgesetzten Wuchtgewichts

17 erfolgt dessen Befestigung mittels eines weiteren Befestigungselements 17' (beispielsweise einer Schraubenmutter 17'). Bei dem an der ersten axialen Stirnseite 7 auf den entsprechenden Zuganker 11 aufgesetzten Wuchtgewicht 17 ist vorzugs- weise der Lüfter 18 zwischen der ersten axialen Stirnseite 7 und dem Wuchtgewicht 17 angeordnet. Die erfindungsgemäße elektrische Maschine kann prinzipiell für beliebige Zwecke verwendet werden. Vorzugsweise wird die elektrische Maschine gemäß FIG 5 als Traktionsmotor 26 eines Fahrzeugs 27 verwendet. Das Fahrzeug 27 kann beispielsweise als Schienenfahrzeug oder als Straßenfahrzeug ausgebildet sein .

Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. So können beispielsweise die Läuferdruckringe des Standes der Technik entfallen. Dies hat sowohl Kosten- als auch Gewichtsvorteile zur Folge. Auch kann die elektrische Maschine kompakter gestaltet werden als im Stand der Technik. Aufgrund der

Speichenkonstruktion kann das Joch 14 hocheffizient gekühlt werden. Auch ist weniger Material zur Herstellung der elekt- rischen Maschine erforderlich. Im Falle des Vorhandenseins des Lüfters 18 stützen einerseits die Lüfterflügel 21 zusätzlich das Rotorblechpaket 4 und erfolgt andererseits eine zusätzliche Schwingungsdämpfung der Lüfterflügel 21. Durch die Verbindung des Lüfters 18 mit den Zugankern 11 ergeben sich nur sehr geringe Torsionsbeanspruchungen der Verbindung.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge- schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .