Die Erfindung betrifft eine Rotoreinheit für eine elektrische Axialflussmaschine und die elektrische Axialflussmaschine selbst.

Der elektrische Antriebsstrang ist nach dem Stand der Technik bekannt. Dieser besteht aus Komponenten zur Energiespeicherung, Energiewandlung und Energieleitung. Zu den Komponenten der Energiewandlung gehören Radialflussmaschinen und Axialflussmaschinen.

Radialflussmaschinen weisen jedoch oftmals lediglich einen Betriebspunkt auf, in dem sie den besten Wirkungsgrad haben. Entsprechend sind sie nicht dafür ausgelegt, in Abhängigkeit der an sie gestellten, wechselnden Anforderungen den Betriebspunkt zu verstellen und dadurch entsprechend der unterschiedlichen Anforderungen der unterschiedlichen Betriebsparametern bzw. in unterschiedlichen Betriebspunkten die höchste Effizienz zu erzielen.

Um diesen Nachteil zu überwinden werden oftmals den auftretenden Anforderungen hinsichtlich ihres Betriebsbereiches angepasste elektrische Rotationsmaschinen verwendet, oder der genannte Nachteil wird durch Ankopplung der elektrischen Rotationsmaschine an eine Getriebeeinheit oder Integration einer Getriebeeinheit in die elektrische Rotationsmaschine kompensiert, wie zum Beispiel bei einer elektrischen Achse.

Axialflussmaschinen sind nach dem Stand der Technik in diversen Bauweisen mit einem oder mehreren Statoren und einem oder mehreren Rotoren bekannt.

Eine elektrische Axialflussmaschine, auch als Transversalflussmaschine bezeichnet, ist ein Motor oder Generator, bei dem der Magnetfluss zwischen einem Rotor und einem Stator parallel zur Drehachse des Rotors realisiert wird. Andere Bezeichnungen für elektrische Axialflussmaschinen sind auch bürstenloser Gleichstrommotor, permanenterregter Synchronmotor oder Scheibenläufermotor. Eine solche Axialflussmaschine kann in Bauarten ausgeführt sein, welche sich durch die Anordnung von Rotor und/oder Stator unterscheiden, und unterschiedliche Besonderheiten und Vorteile bei der Anwendung, als z.B. Traktionsmaschine für ein Fahrzeug, realisieren.

Als spezielle Ausführungsformen von elektrischen Rotationsmaschinen sind Bei der Bestromung des Stators einer Axialflussmaschine wirken magnetische Anziehungskräfte vom Stator auf den Rotor. Um auch bei wechselnden Drehzahl- Anforderungen eine konstante Drehzahl zu gewährleisten muss also die Axialflussmaschine wechselnde Leistungen erbringen. Dies führt dazu, dass die magnetische Anziehungskraft einen schwellenden Verlauf aufweist.

Bei einem höheren anliegenden Drehmoment ist es erwünscht, dass der axiale Abstand zwischen Stator und Rotor bzw. der Luftspalt dazwischen gering ist, um derart die Effizienz der Axialflussmaschine in diesem Betriebszustand zu steigern. Umgekehrt ist es bei höheren Drehzahlen erwünscht, dass der axiale Abstand zwischen Stator und Rotor bzw. der Luftspalt dazwischen größer ist, um in diesem Betriebszustand die Effizienz der Axialflussmaschine zu steigern.

Dabei ist die magnetische Anziehungskraft umso größer, je geringer der axiale Abstand bzw. der Luftspalt ist.

Da im Betrieb der Axialflussmaschine ständig eine auf den Rotor in Richtung auf den Stator wirkende magnetische Anziehungskraft wirkt, ist es notwendig, eine Federeinheit, die auch als Kompensationsfedereinheit bezeichnet werden kann, zu verwenden, die der magnetischen Anziehungskraft eine Gegenkraft entgegengesetzt. Insbesondere bei geringen Drehmoment-Anforderungen, wie zum Beispiel in Bereichen mit hoher Drehzahl, bewirkt diese Kompensationsfedereinheit, dass der betroffene Rotor nicht zu dicht an den Stator gezogen wird. Dabei muss die von der Kompensationsfedereinheit auf den Rotor aufgebrachte Kraft stets größer sein als die maximal mögliche magnetische Anziehungskraft, um eine unzulässige Verringerung des Luftspalt zu vermeiden.

Um jedoch Verschleiß bzw. Belastung der involvierten Bauelemente gering zu halten ist es wünschenswert, dass zwischen von der Kompensationsfedereinheit bewirkten Kraft und der magnetischen Anziehungskraft nur eine geringe Differenz besteht. Um jedoch bei höheren Drehmoment-Anforderungen eine Verringerung des axialen Abstandes zwischen Stator und Rotor bzw. des Luftspaltes zu erreichen, bedarf es also einer Verstelleinrichtung, die eine axiale Annäherung des Rotors an den Stator entsprechend der Erhöhung des Drehmoments ermöglicht.

Aus der DE 102020114857 A1 ist eine elektrische Axialflussmaschine bekannt, die einen Stator aufweist sowie zwei Rotorkörper, die axial beidseitig des Stators angeordnet sind. Des Weiteren umfasst diese elektrische Axialflussmaschine eine mit den Rotorkörper gekoppelte Verstellungseinrichtung, die wiederum eine Federeinrichtung umfasst, mit der axial auf die Rotorkörper eine Kraft aufbringbar ist, die einer zwischen Stator und Rotorkörper entgegenwirkt und größer ist als diese magnetische Anziehungskraft. Damit kann der magnetischen Anziehungskraft, die in Abhängigkeit von der jeweiligen momentanen Leistung und somit auch vom aktuell übertragenen Drehmoment der elektrischen Axialflussmaschine generiert wird, eine Gegenkraft entgegengesetzt werden. Des Weiteren umfasst diese elektrische Axialflussmaschine ein Rampensystem, welches dazu dient, die Luftspalte zwischen den Rotorkörpern und dem Stator in gewünschter Weise und in Abhängigkeit vom anliegenden Drehmoment einzustellen. Die Rampensysteme erweisen jedoch einen nicht unerheblichen Bauraumbedarf auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotoreinheit sowie eine damit ausgestattete elektrische Axialflussmaschine zur Verfügung zu stellen, die mit geringem Bauraumbedarf kostengünstig realisierbar sind.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Rotoreinheit für eine elektrische Axialflussmaschine gemäß Anspruch 1 sowie durch die elektrische Axialflussmaschine gemäß Anspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Rotoreinheit sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angegeben. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der elektrischen Axialflussmaschine ist im 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 „axial“ und „Umfangsrichtung“ beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Drehachse der Rotorwelle.

Die Erfindung betrifft eine Rotoreinheit für eine elektrische Axialflussmaschine, umfassend eine Rotorwelle und auf der Rotorwelle axial beweglich angeordnet einen ersten Rotor und einen zweiten Rotor, wobei der erste Rotor mittels wenigstens einer ersten Kopplungs-Blattfeder mit der Rotorwelle mechanisch verbunden ist und der zweite Rotor mittels wenigstens einer zweiten Kopplungs-Blattfeder mit der Rotorwelle mechanisch verbunden ist. Weiterhin umfasst die Rotoreinheit wenigstens eine die beiden Rotoren miteinander mechanisch Verbindendende Verbindungs-Blattfeder, so dass bei Anlage eines Drehmoments an den Rotoren in Abhängigkeit von der Relativ- Drehrichtung der Rotoren eine der beiden Kopplungs-Blattfedern unter Zugbelastung das Drehmoment von dem mit der betreffenden zugbelasteten Kopplungs-Blattfeder gekoppelten Rotor auf die Rotorwelle überträgt, und die Verbindungs-Blattfeder unter Zugbelastung das Drehmoment von dem jeweils anderen Rotor auf den mit der zugbelasteten Kopplungs-Blattfeder gekoppelten Rotor überträgt. Auf Grund der Zugbelastungen der Blattfedern verringern diese ihre axialen Erstreckungen.

Die Verbindungs-Blattfeder kann dabei insbesondere zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor angeordnet sein.

Bei Drehbewegung entlang einer Umfangsrichtung in einer Relativ-Drehrichtung, bei der wenigstens einer der Rotoren in Bezug zum anderen Rotor gedreht wird, gerät oder geraten also nur eine Kopplungs-Blattfeder bzw. die Kopplungs-Blattfedern unter Zugbelastung, die an einem der beiden Rotoren angeordnet sind.

Auf Grund der Übertragung des Drehmoments von einem der Rotoren über die Verbindungs-Blattfeder auf den Rotor, der mit der zugbelasteten Kopplungs-Blattfeder gekoppelt ist, wird ein Gesamt-Drehmoment von diesem mit der zugbelasteten Kopplungs-Blattfeder gekoppelten Rotor auf die Rotorwelle übertragen.

Die Verringerung der axialen Erstreckungsmaße der Blattfedern führt zu einer Verschiebung der Rotoren, so dass bei Vergrößerung des am Rotor anliegenden Drehmoments sich die Entfernung zwischen den Rotoren verringert bzw. ein Spalt zwischen den Rotoren und einem axial dazwischen befindlichen Stator verringert wird. Die erfindungsgemäße Konstruktion mit Verbindungs-Blattfeder und Kopplungs- Blattfedern ist dazu eingerichtet, eine Gegenkraft zu einer von einer Kompensationsfedereinheit auf den Rotor aufgebrachten Kraft zu realisieren. Insgesamt ist die erfindungsgemäße Rotoreinheit dazu eingerichtet, bei Änderung eines anliegenden Drehmoments die axialen Abstände der Rotoren in Bezug zum Stator durch Kraftbeaufschlagung der Rotoren in axialer Richtung dem jeweiligen Drehmoment anzupassen.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die beiden Kopplungs-Blattfedern an die Rotorwelle in einem axial zwischen den beiden Kopplungs-Blattfedern befindlichen Verbindungsbereich mechanisch angeschlossen sind.

Insbesondere kann zu diesem Zweck die Rotorwelle einen Flansch aufweisen, an dem axial beidseitig die beiden Kopplungs-Blattfedern angeschlossen sind.

Dabei sollten die Kopplungs-Blattfedern gleiche Steigungsrichtungen aufweisen. Das bedeutet, dass zugbelastete Bereiche der Kopplungs-Blattfedern, die axial auf beiden Seiten des Verbindungsbereichs bzw. des Flansches an der Rotorwelle angeschlossen sind, wenn sie im selben Winkelbereich angeordnet sind, im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.

Da die Kopplungs-Blattfedern von unterschiedlichen axialen Richtungen von den angeschlossenen Rotoren Drehmoment auf die Rotorwelle übertragen, sind die Kopplungs-Blattfedern entsprechend dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Rotoren jeweils unter Zugbelastung das Drehmoment auf die Rotorwelle zu übertragen.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Kopplungs-Blattfedern einen jeweiligen Winkelbereich überbrückend ausgebildet und angeordnet sind. Das bedeutet, dass sich eine Kopplungs-Blattfeder von einer ersten Winkelposition an einem der Rotoren zu einer von der ersten Winkelposition unterschiedlichen zweiten Winkelposition am Verbindungsbereich an der Rotorwelle erstreckt. Zu diesem Zweck können die Kopplungs-Blattfedern in vorteilhafter Ausgestaltung axial beidendig gekröpft ausgeführt sein und mit ihren Endbereichen an einen jeweiligen Rotor und an den Verbindungsbereich bzw. den Flansch an der Rotorwelle angeschlossen sein.

Ebenso sollte auch die Verbindungs-Blattfeder eine der Steigungsrichtung der Kopplungs-Blattfedern entgegengesetzte Steigungsrichtung aufweisen. Das bedeutet, dass der zugbelastete Bereich einer jeweiligen Verbindungs-Blattfeder, die die Rotoren miteinander koppelt, wenn sie im selben Winkelbereich wie eine Kopplungs- Blattfeder angeordnet ist, im Wesentlichen winklig zu dieser Kopplungs-Blattfeder ausgerichtet ist.

Entsprechend ist auch vorgesehen, dass die Verbindungs-Blattfeder einen Winkelbereich überbrückend ausgebildet und angeordnet ist. Das bedeutet, dass sich eine Verbindungs-Blattfeder von einer ersten Winkelposition an einem der Rotoren zu einer von der ersten Winkelposition unterschiedlichen zweiten Winkelposition am jeweils anderen Rotor erstreckt. Zu diesem Zweck kann die Verbindungs-Blattfeder in vorteilhafter Ausgestaltung axial beidendig gekröpft ausgeführt sein und mit ihren Endbereichen an einen jeweiligen Rotor angeschlossen sein.

In weiterer vorteilhafter Ausführung ist vorgesehen, dass zumindest einer der Rotoren einen Rotorträger und ein relativ zum Rotorträger in einem definierten Winkel verdrehbares Übertragungselement aufweist, die zusammen in einer Relativ- Drehrichtung eine Mitnahmeeinrichtung ausbilden und in der entgegengesetzten Relativ-Drehrichtung über den definierten Winkel einen Freilauf ausbilden.

Ein derartiger Rotorträger kann auch als Rotorkörper bezeichnet werden. Das Übertragungselement ist in einer Ausführungsform als eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Scheibe ausgeführt, welche axial neben dem Rotorträger angeordnet ist.

Insbesondere kann der Rotorträger eine sich in axialer Richtung sowie in

Umfangsrichtung erstreckende Aussparung aufweisen, wobei am Übertragungselement zur Befestigung einer Kopplungs-Blattfeder ein Nietkopf angeordnet ist, der bei Ausführung einer ersten Relativ-Drehrichtung über den definierten Winkel zur Anlage an einer die Aussparung in Umfangsrichtung begrenzenden Wandung zur Anlage bringbar ist und derart eine Mitnahme des Übertragungselements in der Drehbewegung des Rotorträgers bewirkt.

Entsprechend realisieren die Aussparung und der Nietkopf bei Ausführung einer entgegengesetzten Relativ-Drehbewegung zwischen Rotorträger und Übertragungselement über den definierten Winkel einen Freilauf.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass beide Rotoren bzw. deren Rotorträger derartige Aussparungen aufweisen. In einem im Wesentlichen nicht belasteten Zustand der Rotoreinheit, wenn deren Rotoren nicht Drehmoment-bedingt aneinander angenähert sind, sind die Rotorträger durch die wirkenden Kräfte der Blattfedern in entgegengesetzten Umfangsrichtungen ausgerichtet bzw. vorgespannt. Das bedeutet, dass am ersten Rotor ein Nietkopf an einer die erste Aussparung in einer ersten Umfangsrichtung begrenzenden ersten Wandung anliegt, und am zweiten Rotor ein Nietkopf an einer die zweite Aussparung in einer zweiten, der ersten Umfangsrichtung entgegengesetzten Umfangsrichtung begrenzenden zweiten Wandung anliegt.

Die Mitnahmeeinrichtung ermöglicht die formschlüssige Übertragung von Drehmoment vom Rotorträger auf das Übertragungselement und vom Übertragungselement über die Kopplungs-Blattfeder auf die Rotorwelle.

Der Freilauf ermöglicht die Übertragung von Drehmoment über die die beiden Rotoren miteinander mechanisch Verbindendende Verbindungs-Blattfeder, ohne dabei die Kopplungs-Blattfedern, die den Rotor mit der Rotorwelle verbinden, dessen Drehmoment von der Verbindungs-Blattfeder auf den anderen Rotor übertragen wird, auf Druck und/ oder Knickung belasten zu müssen.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Axialflussmaschine, umfassend einen Stator und eine erfindungsgemäße Rotoreinheit, wobei die beiden Rotoren der Rotoreinheit axial beidseitig des Stators angeordnet sind. Dabei kann ein jeweiliger Rotor wenigstens eine Kompensationsfedereinheit aufweisen, die in axialer Richtung eine Kraft den jeweiligen Rotor aufbringt, die größer ist als eine maximale magnetische Anziehungskraft, die zwischen dem Stator und dem betreffenden Rotor wirken kann.

Die maximale elektromagnetische Anziehungskraft zwischen dem Stator und den Rotoren wird durch die Nennleistung der elektrischen Axialflussmaschine definiert. Die Kompensationsfedereinheit umfasst Kompensations-Blattfedern, die sich einerseits an der Rotorwelle abstützen, und andererseits mit dem betreffenden Rotor mechanisch gekoppelt sind.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich diese Kompensations-Blattfedern an einem auf der Rotorwelle axial fixierten Axiallager, insbesondere einem Nadellager, abstützen.

Auch die Kompensations-Blattfedern können derart ausgestaltet und angeordnet sein, dass sie bei Ausübung der Kompensationskraft zumindest anteilig auf Zug belastet werden.

Insofern eine Relativ-Rotationsbewegung der Rotoren möglichst unterbunden bzw. minimiert werden soll, bietet es sich an, dass sich die Kompensations-Blattfedern unmittelbar an einem Absatz an der Rotorwelle abstützen, um dort unter Ausübung einer Reibkraft bzw. eines Reibmoments eine derartige Drehbewegung zu bremsen. Die von der Kompensationsfedereinheit auf einen jeweiligen Rotor ausgeübte axiale Kraft muss größer sein als die maximale elektromagnetische Anziehungskraft, die vom Stator auf den betreffenden Rotor ausgeübt wird, um sicherzustellen, dass der Rotor nicht zu nahe an den Stator herangezogen wird.

Sollen jedoch geringere Spalte bzw. Abstände zwischen dem Stator und den Rotoren erreicht werden, wie zum Beispiel bei Anlage eines erhöhten Drehmoments, so ermöglicht es die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Rotoreinheit, die Rotoren dem Stator in Abhängigkeit von der Vergrößerung des Drehmoments anzunähern.

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 ist dargestellt in

Figur 1 : eine erfindungsgemäße Axialflussmaschine in Ansicht von der Seite, Figur 2: eine erfindungsgemäße Axialflussmaschine in Schnittansicht, und Figur 3: eine erfindungsgemäße Rotoreinheit der erfindungsgemäßen Axialflussmaschine in Seitenansicht.

Zunächst wird der generelle Aufbau der Axialflussmaschine 1 anhand der Figuren 1 und 2 erläutert. Die Axialflussmaschine 1 umfasst einen Stator 2 und ein Rotoreinheit 3. Die Rotoreinheit 3 umfasst eine um eine Rotationsachse 4 drehbare Rotorwelle 10, auf der axial beidseitig des Stators 2 ein erster Rotor 20 und ein zweiter Rotor 30 angeordnet sind. Ein jeweiliger Rotor 20,30 umfasst Magneten 12, die in einem Gehäuse 13 angeordnet sind. Der erste Rotor 20 weist einen ersten Rotorträger 21 auf, mit dem das Gehäuse 13 und Magneten 12 des ersten Rotors 20 auf der Rotorwelle 10 drehbar und axial verschiebbar gelagert sind. Der zweite Rotor 30 weist einen zweiten Rotorträger 31 auf, mit dem das Gehäuse 13 und Magneten 12 des zweiten Rotors 30 auf der Rotorwelle 10 drehbar und axial verschiebbar gelagert sind.

Jedem der beiden Rotoren 20,30 ist jeweils eine Kompensationsfedereinheit 100 zugeordnet. Eine jeweilige Kompensationsfedereinheit 100 umfasst einen Blattfedernträger 102, der über ein Nadellager 103 an der Rotorwelle 10 axial abgestützt ist. An den Blattfedernträger 102 sind Kompensations-Blattfedern 101 mechanisch angeschlossen, die wiederum über Befestigungselemente 104 mit dem Gehäuse 13 eines jeweiligen Rotors 20,30 fest verbunden sind.

Bei Bestromung der Axialflussmaschine 1 kommt es zu magnetischen Anziehungskräften 200 zwischen dem Stator 2 und den Rotoren 20,30. Mittels der Kompensationsfedereinheiten 100 werden Kräfte 201 auf die Rotoren 20,30 aufgebracht, die den magnetischen Anziehungskräften 200 entgegen gerichtet sind, um zu verhindern, dass ein erster Spalt 23 zwischen dem ersten Rotor 20 und dem Stator 2 sowie ein zweiter Spalt 33 zwischen dem zweiten Rotor 30 und dem Stator 2 zu gering werden.

Die Kraft 201 von einer jeweiligen Kompensationsfedereinheiten 100 muss dabei immer größer sein als die jeweilige, auf den betreffenden Rotor 20,30 wirkende magnetische Anziehungskraft 200. Um nun allerdings eine gewünschte axiale Annäherung eines Rotors 20,30 an den Stator 2 zu realisieren bzw. den betreffenden Spalt 23,33 im gewünschten Maße zu verringern bedarf es einer Einrichtung, die in Abhängigkeit vom anliegenden Drehmoment diese Annäherung bewirken kann.

Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemäße Rotoreinheit 3 ausgestaltet, die in Figur 3 ersichtlich ist.

Es ist ersichtlich, dass die Rotorwelle 10 der Rotoreinheit 3 in der axialen Mitte einen Flansch 11 aufweist, der als Verbindungsbereich zur Kopplung der Rotorträger 21 ,31 und damit auch der Rotoren 20,30 an die Rotorwelle 10 dient.

Die Rotoreinheit 3 umfasst dem ersten Rotor 20 zugeordnet des Weiteren ein erstes Übertragungselement 22 und dem zweiten Rotor 30 zugeordnet ein zweites Übertragungselement 32. Diese Übertragungselemente 22,32 sind im Wesentlichen als rotationssym metrische Scheiben ausgebildet.

Das erste Übertragungselement 22 ist mittels mehrerer erster Kopplungs-Blattfedern 40 mit dem Flansch 11 der Rotorwelle 10 verbunden. Das zweite Übertragungselement 32 ist mittels mehrerer zweiter Kopplungs-Blattfedern 50 mit dem Flansch 11 der Rotorwelle 10 verbunden.

Die Rotorträger 21 ,31 der beiden Rotoren 20,30 sind untereinander unmittelbar durch mehrere Verbindungs-Blattfedern 70 aneinandergekoppelt.

Die mechanische Verbindung der Kopplungs-Blattfedern 40,50 mit den betreffenden Übertragungselement 22,32 ist durch Niete 110 realisiert, deren Nietköpfe 111 sich in Richtung auf den jeweiligen Rotorträger 21 ,31 erstrecken. Die Rotorträger 21 ,31 weisen auf ihren dem jeweiligen Übertragungselement 22,32 zugewandten Seiten Aussparungen 26,36 auf. Diese Aussparungen 26,36 bewirken mit den Nietköpfen 111 in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Rotoren 20,30 Mitnahmeeinrichtungen 24,34 bzw. Freiläufe 25,35. Bei Ausführung einer Drehbewegung des ersten Rotors 20 entlang der ersten Umfangsrichtung 90 gelangt eine erste Wanderung 27 der ersten Aussparung 26 im ersten Rotorträger 21 zur Anlage am Nietkopf 111 eines Niets 110, das eine erste Kopplungs-Blattfeder 40 mit dem ersten Übertragungselement 22 mechanisch verbindet. Dadurch kann Drehmoment von dem ersten Rotorträger 21 auf das erste Übertragungselement 22 und von dort über die ersten Kopplungs-Blattfedern 40 über den Flansch 11 auf die Rotorwelle 10 übertragen werden.

Da der zweite Rotor in derselben Richtung und mit derselben Drehzahl betrieben wird wie der erste Rotor, liegt auch am zweiten Rotorträger 31 ein Drehmoment an. Dieses wird bei Drehrichtung des zweiten Rotorträgers 31 entlang der ersten Umfangsrichtung 90 über die Verbindungs-Blattfedern 70 vom zweiten Rotorträger 31 direkt auf den ersten Rotorträger 21 übertragen. Vom ersten Rotorträger 21 erfolgt dann die Übertragung des Drehmoments auf die Rotorwelle 10 wie zuvor beschrieben.

Bei Ausführung einer Drehbewegung des zweiten Rotors 30 entlang der zweiten Umfangsrichtung 91 gelangt eine zweite Wanderung 37 der zweiten Aussparung 36 im zweiten Rotorträger 31 zur Anlage am Nietkopf 111 eines Niets 110, das eine zweite Kopplungs-Blattfeder 50 mit dem zweiten Übertragungselement 32 mechanisch verbindet. Dadurch kann Drehmoment von dem zweiten Rotorträger 31 auf das zweite Übertragungselement 32 und von dort über die zweiten Kopplungs-Blattfedern 50 über den Flansch 11 auf die Rotorwelle 10 übertragen werden.

Da der erste Rotor in derselben Richtung und mit derselben Drehzahl betrieben wird wie der zweite Rotor, liegt auch am ersten Rotorträger 21 ein Drehmoment an. Dieses wird bei Drehrichtung des ersten Rotorträgers 21 entlang der zweiten Umfangsrichtung 91 über die Verbindungs-Blattfedern 70 vom ersten Rotorträger 21 direkt auf den zweiten Rotorträger 31 übertragen. Vom zweiten Rotorträger 31 erfolgt dann die Übertragung des Drehmoments auf die Rotorwelle 10 wie zuvor beschrieben.

Entsprechend werden die Kopplungs-Blattfedern 40, 50 mit einer Zugspannung 60 belastet. Ebenfalls werden die Verbindungs-Blattfedern 70 auch mit Zugspannung 80 belastet. Die Kopplungs-Blattfedern 40, 50 sind dabei gekröpft ausgeführt, sodass sie an ersten Winkelpositionen 61 und an zweiten Winkelpositionen 62 angeschlossen sind, wobei diese beiden Winkelpositionen 61 ,62 voneinander abweichen. Dies führt zu einem Nicht-parallelen Verlauf zur Rotationsachse 4.

Dasselbe gilt für die Verbindungs-Blattfedern 70, auch diese sind an ersten Winkelpositionen 81 und zweiten Winkelpositionen 82 an die Rotorträger 21 ,31 angeschlossen, die voneinander unterschiedlich sind, wobei auch die Verbindungs- Blattfedern 70 gekröpft ausgeführt sind und demzufolge bezüglich der Rotationsachse 4 nicht parallel verlaufen.

Bei Durchführung der beschriebenen Drehbewegungen werden entsprechend die Kopplungs-Blattfedern 40,50 sowie auch die Verbindungs-Blattfedern 70 auf Zug belastet, sodass sie gleichzeitig eine axiale Annäherung der Rotorträger 21 ,31 und damit auch der Rotoren aneinander durch Ausführung eine jeweiligen axialen Verschiebung 93 bewirken.

Die Rotorträger 21 ,31 wirken dabei als Führungshülsen bei der axialen Bewegung der Verschiebung 93. Da die Blattfedern sehr wenig Platz benötigen können die Rotorträger 21 ,31 mit einer sehr langen Führung gegenüber der Rotorwelle 10 versehen sein, die einem Verkippen der Rotorträger 21 ,31 und damit der Rotoren 20,30 gegenüber der Rotorwelle verhindern können.

Zur Begrenzung des Wegs der Verschiebung 93 bzw. als Anschläge für die Rotorträger 21 ,31 dienen in Figur 2 ersichtliche Sicherungsringe sowie der Flansch 11 an der Rotorwelle 10.

Diese Verschiebung 93 ist umso größer, je größer das zu überwindende Drehmoment ist. Entsprechend wird von der Rotoreinheit 3 eine der Kraft 201 der Kompensationsfedereinheit 100 entgegengerichtete Gegenkraft 202 in Abhängigkeit vom zu überwindenden Drehmoment auf die Rotoren 20,30 aufgebracht, wie aus Figur 2 ersichtlich.

Wie beschrieben ist die Rotoreinheit 3 auch dazu eingerichtet, in beiden Umfangsrichtung 90,91 eine Drehbewegung zu realisieren, bei gleichzeitiger axialer Verschiebung der Rotorträger 21 ,31 . Dabei kann es jedoch nicht zu unerwünschten Stauchungen der Kopplungs- Blattfedern 40,50 kommen, denn aufgrund der realisierten Aussparungen 26,36 in den Rotorträgem 21 ,31 sind Freiläufe 25,35 ausgebildet, die eine geringe Winkeltoleranz in den Winkel-Relativpositionen der beiden Rotorträger 21 ,31 zulassen. Diese Freiläufe 25,35 bilden sogenannte Freiwinkel aus und sind entsprechend über einen definierten Winkelbereich begrenzt ausgeführt.

Dadurch kann beispielsweise bei Realisierung einer Drehbewegung entlang der ersten Umfangsrichtung 90 der zweite Rotorträger 31 ebenfalls entlang dieser ersten Umfangsrichtung 90 gedreht werden und Drehmoment über die Verbindungs- Blattfedern 70 auf den ersten Rotorträger 21 übertragen werden, ohne dabei gleichzeitig das zweite Übertragungselement 32 anzutreiben, sodass die zweiten Kopplungs-Blattfedern 50 nicht gestaucht werden.

Die erfindungsgemäße Rotoreinheit arbeitet im wesentlichen reibungsfrei und ist somit auch nahezu frei von Hysterese-Erscheinungen.

Mit der hier vorgeschlagenen Rotoreinheit und einer damit ausgestatteten elektrischen Axialflussmaschine werden Antriebsaggregate zur Verfügung gestellt, die mit geringem Bauraumbedarf kostengünstig realisierbar sind.

Bezuqszeichenliste

1 Axialflussmaschine

2 Stator

3 Rotoreinheit

4 Rotationsachse

10 Rotorwelle

11 Flansch

12 Magnet

13 Gehäuse

20 erster Rotor

21 erster Rotorträger

22 erstes Übertragungselement

23 erster Spalt

24 erste Mitnahmeeinrichtung

25 erster Freilauf

26 erste Aussparung

27 erste Wandung

30 zweiter Rotor

31 zweiter Rotorträger

32 zweites Übertragungselement

33 zweiter Spalt

34 zweite Mitnahmeeinrichtung

35 zweiter Freilauf

36 zweite Aussparung

37 zweite Wandung

40 erste Kopplungs-Blattfeder

50 zweite Kopplungs-Blattfeder

60 Zugspannung in einer Kopplungs-Blattfeder

61 erste Winkelposition des Anschlusses einer Kopplungs-Blattfeder

62 zweite Winkelposition des Anschlusses einer Kopplungs-Blattfeder 70 Verbindungs-Blattfeder

80 Zugspannung in einer Verbindungs-Blattfeder

81 erste Winkelposition des Anschlusses einer Verbindungs-Blattfeder

82 zweite Winkelposition des Anschlusses einer Verbindungs-Blattfeder

90 erste Umfangsrichtung

91 zweite Umfangsrichtung

93 Verschiebung

94 Sicherungsring

100 Kompensationsfedereinheit

101 Kompensations-Blattfedern

102 Blattfedernträger

103 Nadellager

104 Befestigungselement

110 Niet

111 Nietkopf

200 magnetische Anziehungskraft

201 Kraft von Kompensationsfedereinheit

202 Gegenkraft