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Title:
ROTOR OF AN ELECTRIC MOTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/144084
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a rotor (1) of an electric motor (2). According to the invention: the rotor (1) has a main shaft (3); at least one laminated core (5) is located on an outer peripheral surface (4) of the main shaft (3); and a recess (6), in which a weight element (7) is located in order to compensate for an imbalance, is provided in the at least one laminated core (5). This makes it possible to create a rotor (1) that is balanced inexpensively and simply.

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Inventors:
ALTHERR PATRICK (DE)
MENONNA ANTONIO (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/085577
Publication Date:
July 22, 2021
Filing Date:
December 10, 2020
Export Citation:
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Assignee:
MAHLE INT GMBH (DE)
International Classes:
H02K7/04; F16C3/02; H02K7/00; H02K7/08
Foreign References:
DE102010041599A12012-03-29
US20160294251A12016-10-06
JP2008306874A2008-12-18
US20070090701A12007-04-26
DE102017207056A12018-10-31
CN107786029A2018-03-09
DE102018204692A12019-10-02
DE102015205724A12016-06-02
EP1188215A22002-03-20
Attorney, Agent or Firm:
BRP RENAUD UND PARTNER MBB (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Rotor (1 ) eines Elektromotors (2), dadurch gekennzeichnet,

- dass der Rotor (1 ) eine Grundwelle (3) aufweist,

- dass an einer Außenmantelfläche (4) der Grundwelle (3) zumindest ein Blechpaket (5) angeordnet ist,

- dass in dem zumindest einen Blechpaket (5) eine Ausnehmung (6) vorgesehen ist, in welcher ein Gewichtselement (7) zum Ausgleich ei ner Unwucht angeordnet ist.

2. Rotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Grundwelle (3) als Hohlwelle ausgebildet ist.

3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Blechpakete (5) axial benachbart zueinander ange ordnet sind.

4. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Ausnehmung (6) an einer freien Stirnseite eines Blechpakets (5) angeordnet ist.

5. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (6) als Bohrung ausgebildet ist. 6. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (6) durch Tiefziehen oder Stanzen hergestellt wird.

7. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (6) eine ringsegmentartige Form aufweist.

8. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass längsendseitig der Grundwelle (3) Lagerbereiche (8) angeordnet sind.

9. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lagerbereich (8) durch einen in die Grundwelle (3) eingesteckten Lagerstopfen (9) gebildet ist.

10. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtselement (7) in der Ausnehmung (6) verpresst, ver- stemmt, verschweißt, verlötet oder verklebt ist.

11. Elektromotor (2) mit einem Rotor (1 ) nach einem der vorhergehenden An sprüche.

*****

Description:
Rotor eines Elektromotors

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor eines Elektromotors, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen Elektromotor mit einem solchen Rotor.

Gattungsgemäße Rotoren eines Elektromotors besitzen üblicherweise eine Grundwelle, auf der Blechpakete montiert sind. Derartige Blechpakete können beispielsweise metallische Kerne zur Aufnahme einer Spule sein. Da derartige Rotoren in Elektromotoren vergleichsweise schnell drehen und damit hohe Um drehungszahlen aufweisen, treten auch nicht zu unterschätzende Fliehkräfte auf, sofern der Rotor eine Unwucht besitzt, wobei derartige Unwuchten vergleichs weise schnell zu Lagerschäden führen können. Zur Kompensation derartiger Un wuchten wird bislang üblicherweise eine Wuchtscheibe auf der Grundwelle mon tiert, in die Bohrungen eingebracht und dadurch die Unwucht der Blechpakete ausgeglichen wird. Derartige Wuchtscheiben stellen jedoch eigene Bauteile dar, die nicht nur separat gefertigt, sondern zusätzlich auch auf der Grundwelle des Rotors montiert werden müssen, was einen nicht zu unterschätzenden Kosten aufwand bedeutet.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Ro tor der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängi gen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zum Ausgleich einer Unwucht eines Rotors nicht mehr wie bislang eine Wuchtscheibe einzuset zen, sondern an einem Bauteil des Rotors, nämlich konkret an einem Blechpaket, zumindest eine Ausnehmung vorzusehen, in die je nach ermittelter Unwucht Ge wichtselemente eingesetzt werden können und dadurch die Unwucht ausgegli chen werden kann. Der erfindungsgemäße Rotor besitzt dabei eine Grundwelle, an deren Außenmantelfläche zumindest ein Blechpaket, vorzugsweise jedoch zumindest zwei Blechpakete, angeordnet ist/sind. Ist nur ein einziges Blechpaket vorgesehen, so reicht dieses vorzugsweise über den ganzen Umfang. In zumin dest einem Blechpaket ist eine Ausnehmung vorgesehen, in welcher ein Ge wichtselement zum Ausgleich einer Unwucht angeordnet ist bzw. anordenbar ist. Sollte demzufolge der Rotor keine Unwucht aufweisen, so müsste in der Aus nehmung des Blechpaketes auch kein Gewichtselement angeordnet werden. Ist nur ein einziges Blechpaket vorgesehen, so ist vorzugsweise eine umlaufende Ausnehmung vorgesehen, die selbst keine Unwucht erzeugt. Um unterschiedli che Unwuchten ausgleichen zu können, können unterschiedlich schwere Ge wichtselemente vorgesehen sein, die in Abhängigkeit der bestehenden Unwucht in der zugehörigen Ausnehmung angeordnet werden können. Mit dem erfin dungsgemäßen Rotor ist es möglich, auf die bislang separat herzustellende und separat zu montierende Wuchtscheibe zu verzichten, ebenso wie auf eine indivi duelle Bohrung derselben, um eine eventuell bestehende Unwucht des Rotors ausgleichen zu können. Vielmehr wird bei dem erfindungsgemäßen Rotor ein oh nehin vorhandenes Blechpaket genutzt, indem eine Ausnehmung eingebracht und dort ein eventuell erforderliches Ausgleichgewichts eingesetzt wird.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die Grundwelle als Hohlwelle ausgebildet. Alternativ ist selbstverständlich auch denkbar, dass die Grundwelle als Vollwelle ausgebildet ist. Die als Hohlwelle ausgebildete Grundwelle bietet dabei den großen Vorteil, dass diese geringere Trägheitsmomente und zugleich ein geringeres Gewicht aufweist, wodurch sich insbesondere Vorteile beim Einbau in einem Elektromotor bieten, der in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird. Eine als Hohlwelle ausgebildete Grundwelle bietet darüber hinaus den Vorteil einer Materialreduzierung und damit einer Ressour censchonung.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind zumin dest zwei Blechpakete axial benachbart zueinander angeordnet. Durch eine Vari ation der Anzahl der auf der Grundwelle angeordneten Blechpakete kann indivi duell auf eine Leistung des Elektromotors Einfluss genommen werden.

Zweckmäßig ist die zumindest eine Ausnehmung an einer freien Stirnseite eines Blechpaketes angeordnet. Werden beispielsweise mehrere axial benachbart zu einander angeordnete Blechpakete auf der Grundwelle vorgesehen, so ist zu mindest an einer freien Stirnseite zumindest eine Ausnehmung zur Aufnahme ei nes solchen Gewichtselements angeordnet. Rein theoretisch können selbstver ständlich auch zwischen zwei benachbarten Blechpaketen angeordnete Aus nehmungen zur Aufnahme eines Gewichtselements zum Ausgleich einer Un wucht vorgesehen werden, wobei eine Anordnung der Ausnehmung an einer freien Stirnseite eines Blechpaketes des großen Vorteil bietet, dass diese Aus nehmung auch nach Montage sämtlicher Blechpakete auf der Grundwelle noch frei zugänglich ist.

Zweckmäßig ist die Ausnehmung als Bohrung oder als Fräsung ausgebildet. Durch ein einfaches Einbohren der Ausnehmung in ein zugehöriges Blechpaket lässt sich die Ausnehmung äußerst einfach und insbesondere auch nachträglich hersteilen. Weitere vorteilhafte Ausführungen zur Herstellung der Ausnehmung sind, Aus stanzen oder Tiefziehen, somit kann die Ausnehmung direkt bei der Blechpa ketherstellung ohne weitere Arbeitsschritte hergestellt werden.

Bei einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind längsendseitig der Grundwelle Lagerbereiche angeordnet. Zu einer axialen und/oder radialen Lagerung der Grundwelle im Elektromotor sind derartige La gerbereiche erforderlich, über die der Rotor entweder direkt oder indirekt über beispielsweise ein Kugellager gelagert wird. Die Lagerbereiche können dabei ei nen integralen Bestandteil der Grundwelle bilden und insbesondere einstückig mit dieser ausgebildet sein. Alternativ ist selbstverständlich auch vorstellbar, dass zumindest einer dieser Lagerbereiche durch einen in die Grundwelle eingesteck ten Lagerstopfen gebildet ist, was den großen Vorteil bietet, eine standardisierte Grundwelle zu verwenden und die Lagerbereiche durch entsprechend gestaltete und individuell auszuwählende Lagerstopfen frei zu gestalten. Ein derartiger La gerstopfen kann in der Grundwelle beispielsweise mittels einer Klebeverbindung, einer Pressverbindung, einem Verstemmen, einer Löt- oder Schweißverbindung oder einem thermischen Fügesitz fixiert werden. Bereits diese nicht abschließen de Aufzählung lässt erahnen, welch mannigfaltige Anbindungsmöglichkeiten des Lagerstopfens an die Grundwelle vorhanden sind.

Bei einerweiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist das Gewichtselement in der Ausnehmung verpresst, verstemmt, verschweißt, verlötet oder verklebt. Um eine verliersichere Anordnung des Gewichtselements in der Ausnehmung gewährleisten zu können, ist eine zuverlässige Fixierung desselben in der Ausnehmung erforderlich. Hierfür bieten sich insbesondere ein Verpressen oder ein Verstemmen an, da hier kein zusätzliches Material, wie bei spielsweise ein Klebstoff, der wiederum zu einer Unwucht führen könnte und da her berücksichtigt werden muss, eingebracht wird. Sämtlichen Verbindungsmög- lichkeiten des Gewichtselements in der Ausnehmung ist dabei jedoch gemein, dass diese eine zuverlässige, schnell auszuführende und kostengünstige Fixie rung des Gewichtselements in der Ausnehmung ermöglichen.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen Elektromotor mit einem in den vorherigen Absätzen beschriebenen Rotor auszu statten und dadurch einen Elektromotor herzustellen, der im Vergleich zu bisheri gen, eine Wuchtscheibe aufweisenden Elektromotoren, kostengünstiger ist. Zu dem muss auch kein separater Bauraum für die Wuchtscheibe mehr vorgesehen sein, wodurch eine kompaktere Bauweise erreicht werden kann.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Un teransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschrei bung anhand der Zeichnung.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son dern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, oh ne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Kompo nenten beziehen.

Die einzige Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Rotor. Entsprechend der Figur 1, weist ein erfindungsgemäßer Rotor 1 eines Elektromo tors 2 eine Grundwelle 3 auf, an deren Außenmantelfläche 4 zumindest zwei Blechpakete 5 angeordnet sind. In zumindest einem dieser Blechpakete 5, ge mäß der Figur 1 in zwei Blechpaketen 5, ist zumindest eine Ausnehmung 6 vor gesehen, in welcher ein Gewichtselement 7 zum Ausgleich einer Unwucht anordenbar ist. Die Ausnehmung 6 kann ringförmig ausgebildet sein oder aber ringsegmentförmig. Durch derartige Ausnehmungen 6 bzw. entsprechend einzu setzende Gewichtselemente 7 ist es möglich, auf bislang erforderliche Wucht scheiben zum Ausgleich einer Unwucht verzichten zu können, wodurch der erfin dungsgemäße Rotor 1 insgesamt kostengünstiger herstellbar ist, da die Fierstel lung der separaten Wuchtscheibe sowie deren Montage an der Grundwelle 3 ent fallen.

Die Grundwelle 3 kann darüber hinaus als Flohlwelle ausgebildet sein, wodurch sich zudem Trägheitskräfte und ein Gewicht reduzieren lassen. Ebenfalls kann auch Material eingespart werden, wodurch eine Ressourcenschonung erreicht werden kann.

Betrachtet man die Figur 1 weiter, so kann man erkennen, dass hier mehrere Blechpakete 5 in Axialrichtung benachbart zueinander angeordnet sind. Die zu mindest eine Ausnehmung 6 ist in diesem Fall an einer freien Stirnseite eines Blechpaketes 5 angeordnet, wobei rein theoretisch auch denkbar ist, dass derar tige Ausnehmungen 6 zwischen zwei benachbarten Blechpaketen 5 ausgebildet sind. Eine derartige Ausnehmung 6 kann beispielsweise als Bohrung oder als Fräsung ausgebildet sein und dadurch vergleichsweise einfach hergestellt wer den.

Längsendseitig der Grundwelle 3 können darüber hinaus Lagerbereiche 8 ange ordnet sein, über welche der Rotor 1 in dem Elektromotor 2 gelagert wird. Die Lagerbereiche 8 können dabei als integraler Bestandteil der Grundwelle 3 aus gebildet sein oder - wie in der Figur 1 gezeigt - durch in die Grundwelle 3 einge steckte Lagerstopfen 9. Derartige Lagerstopfen 9 können beispielsweise über ei nen Presssitz, ein Verstemmen, ein Verkleben, ein Verlöten oder ein Verschwei ßen oder einen thermischen Schrumpfsitz mit der Grundwelle 3 verbunden wer den.

Eine Fixierung des zumindest einen Gewichtselements 7 in einer zugehörigen Ausnehmung 6 kann beispielsweise ebenfalls mittels einem Verpressen, einem Verstemmen, einem Verlöten, einem Verschweißen oder einem Verkleben erfol gen. Besonders ein Verpressen des Gewichtselements 7 in der zugehörigen Ausnehmung 6 ermöglicht eine zuverlässige Fixierung, ohne dass das Gewicht eines Klebstoffes zusätzlich berücksichtigt werden müsste.

Mit dem erfindungsgemäßen Rotor 1 lässt sich dieser vergleichsweise einfach auswuchten, ohne dass hierfür eine separat herzustellende und zu montierende Wuchtscheibe erforderlich wäre. Die Gewichtselemente 7, welche generell Wuch telemente darstellen, können dabei beispielsweise ringsegmentartig ausgebildet sein, so dass in diesem Fall die zugehörige Ausnehmung 6 am Blechpaket 5 ebenfalls eine ringsegmentartige Form aufweist. Rein theoretisch kann die Aus nehmung 6 selbstverständlich auch als Bohrung ausgebildet sein, wobei in die sem Fall das Gewichtselement 7 eine zylinderartige Gestalt besitzt.

Mittels des erfindungsgemäßen Rotors 1 lässt sich auch der erfindungsgemäße Elektromotor 2 kostengünstig und zugleich fertigungstechnisch einfach hersteilen.

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