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Title:
AXIAL FLUX MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/096055
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an axial flux machine (1), in particular for use as a prime mover in a powertrain of an electrically operated motor vehicle, comprising a stator (3), a first rotor body (5) mounted on a rotor shaft (4), and a first adjustment device (6), the rotor body (5) being mounted in a rotationally fixed and axially displaceable manner on the rotor shaft (4) and being actively displaceable by means of the first adjustment device (6). According to the invention, the first adjustment device (6) comprises a first hydraulically operated central release unit (7) with a first central release unit housing (70) and with a first central release unit piston (71) arranged in an axially displaceable manner in the first central release unit housing (70), wherein an axial displacement of the first central release unit piston (71) effects an axial displacement of the first rotor body (5) on the rotor shaft (4).

Inventors:
JACKY MICHEL (FR)
MÜNSTER SIMON (DE)
FRIETSCH FRANK (DE)
HOFMANN MARVIN (DE)
Application Number:
PCT/DE2021/100807
Publication Date:
May 12, 2022
Filing Date:
October 07, 2021
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
H02K21/24; H02K21/02
Foreign References:
GB2511542A2014-09-10
US20150171721A12015-06-18
US20070096581A12007-05-03
GB1051591A
DE102011120434A12012-06-14
EP3223413A12017-09-27
EP2985893A12016-02-17
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Claims:
Ansprüche Axialflussmaschine (1 ), insbesondere zur Verwendung als Antriebsmaschine in einem Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, umfassend

- einen Stator (3),

- einen auf einer Rotorwelle (4) angeordneten ersten Rotorkörper (5), sowie

- eine erste Verstelleinrichtung (6), wobei der Rotorkörper (5) drehfest und axial verschiebbar auf der Rotorwelle (4) angeordnet und über die erste Verstelleinrichtung (6) aktiv verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verstelleinrichtung (6) einen ersten hydraulisch betätigbaren Zentralausrücker (7) umfasst, mit einem ersten Zentralausrückergehäuse (70) und einem in dem ersten Zentralausrückergehäuse (70) axial verschiebbar angeordneten ersten Zentralausrückerkolben (71), wobei eine axiale Verschiebung des ersten Zentralausrückerkolbens (71) eine axiale Verschiebung des ersten Rotorkörpers (5) auf der Rotorwelle (4) bewirkt. Axialflussmaschine (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Zentralausrückerkolben (71) und dem axial zu verschiebenden ersten Rotorkörper (5) ein erstes Ausrücklager (8) angeordnet ist, mittels dessen der axiale Hub des ersten Zentralausrückerkolbens (71) auf den zu verschiebenden ersten Rotorkörper (5) übertragbar ist. Axialflussmaschine (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Ausrücklager (8) und dem zu verschiebenden ersten Rotorkörper (5) eine Mehrzahl von ersten axial linear beweglichen Verstellstiften (9) angeordnet ist, welche die Hubbewegung des ersten Ausrücklagers (8) auf den zu verschiebenden ersten Rotorkörper (5) übertragen, wobei jeder der ersten Verstellstifte (9) in axialer Richtung durch die Ebene des Stators (3) hindurchreicht, und mittels einer Druckbeaufschlagung des Zentralausrückers (7) eine Vergrößerung des Luftspalts (L) zwischen Stator (3) und erstem Rotorkörper (5) bedingt. Axialflussmaschine (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Verstelleinrichtung (10) vorgesehen ist, welche einen zweiten hydraulisch betätigbaren Zentralausrücker (11) umfasst, mit einem zweiten Zentralausrückergehäuse (110) und einem in dem zweiten Zentralausrückergehäuse (110) axial verschiebbar angeordneten zweiten Zentralausrückerkolben (111 ), wobei eine axiale Verschiebung des zweiten Zentralausrückerkolbens (111 ) eine axiale Verschiebung eines auf der dem ersten Rotorkörper (5) axial gegenüberliegenden Statorseite angeordneten zweiten Rotorkörpers (12) auf der Rotorwelle (3) bewirkt. Axialflussmaschine (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Zentralausrückerkolben (111) und dem axial zu verschiebenden zweiten Rotorkörper (12) ein zweites Ausrücklager (13) angeordnet ist, mittels dessen der axiale Hub des zweiten Zentralausrückerkolbens (111) auf den zu verschiebenden zweiten Rotorkörper (12) übertragen wird. Axialflussmaschine (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Ausrücklager (13) und dem zu verschiebenden zweiten Rotorkörper (12) eine Mehrzahl von zweiten axial linear beweglichen Verstellstiften (14) angeordnet ist, welche die Hubbewegung des zweiten Ausrücklagers (13) auf den zu verschiebenden zweiten Rotorkörper (12) übertragen, wobei jeder der zweiten Verstellstifte (14) in axialer Richtung durch die Ebene des Stators (3) hindurchreicht. Axialflussmaschine (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, dass - 16 - die Rotorwelle (4) einen radial nach außen kragenden Ringbund (41) mit einer Mehrzahl axialer Führungsbohrungen (42) zur Hindurchführung der ersten Verstellstifte (9) und/oder zur Hindurchführung der zweiten Verstellstifte (14) aufweist. Axialflussmaschine (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zentralausrücklager (8) unmittelbar zwischen dem Zentralausrückerkolben (71) des ersten Zentralausrückers (7) und dem ersten Rotorkörper (5) angeordnet ist, derart, dass das Zentralausrücklager (8) mit seinem Innenring (81) oder mit seinem Außenring (82) am Rotorkörper (5) anliegt und dass das Zentralausrücklager (8) mit seinem Außenring (82) oder mit seinem Innenring (81) am Zentralausrückerkolben (71) anliegt, und eine Druckbeaufschlagung des Zentralausrückers (7) eine Verkleinerung des Luftspalts (L) zwischen Stator (3) und erstem Rotorkörper (5) bedingt. Axialflussmaschine (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Verstelleinrichtung (10) vorgesehen ist, welche einen zweiten hydraulisch betätigbaren Zentralausrücker (11) umfasst, mit einem zweiten Zentralausrückergehäuse (110) und einem in dem zweiten Zentralausrückergehäuse (110) axial verschiebbar angeordneten zweiten Zentralausrückerkolben (111), wobei eine axiale Verschiebung des zweiten Zentralausrückerkolbens (111) eine axiale Verschiebung eines auf der dem ersten Rotorkörper (5) axial gegenüberliegenden Statorseite angeordneten zweiten Rotorkörpers (12) auf der Rotorwelle (3) bewirkt. Axialflussmaschine (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Zentralausrückerkolben (111) und dem axial zu verschiebenden zweiten Rotorkörper (12) ein zweites Ausrücklager (13) angeordnet ist, mittels dessen der axiale Hub des zweiten Zentralausrückerkolbens (111) auf - 17 - den zu verschiebenden zweiten Rotorkörper (12) übertragen wird. Axialflussmaschine (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zentralausrücklager (13) unmittelbar zwischen dem Zentralausrückerkolben (111 ) des zweiten Zentralausrückers (11 ) und dem zweiten Rotorkörper (12) angeordnet ist, derart, dass das zweite Zentralausrücklager (13) mit seinem Innenring (131) oder mit seinem Außenring (132) am Rotorkörper (12) anliegt und dass das Zentralausrücklager (13) mit seinem Außenring (132) oder mit seinem Innenring (131) am Zentralausrückerkolben (111) anliegt, und eine Druckbeaufschlagung des Zentralausrückers (11) eine Verkleinerung des Luftspalts (L) zwischen Stator (3) und zweitem Rotorkörper (12) bedingt. Axialflussmaschine (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 8-11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (4) einen radial nach außen kragenden Ringbund (41) aufweist, wobei zwischen dem Ringbund (41) und dem ersten Rotorkörper (5) und/oder zwischen dem Ringbund (41) und dem zweiten Rotorkörper (12) ein Federelement (21 ; 22) angeordnet ist, welches den jeweiligen Rotorkörper (5; 12) in Richtung vom Ringbund (41) weg mit einer Federkraft beaufschlagt. Axialflussmaschine (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zentralausrückergehäuse (70) und/oder das zweite Zentralausrückergehäuse (110) in einer axialen Seitenwand eines die Axialflussmaschine (1 ) einhausenden Gehäuses (2) ausgebildet ist/sind. Axialflussmaschine (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verstelleinrichtung (6) und die zweite Verstelleinrichtung (10) derart ausgebildet und konfiguriert sind, dass die mit ihnen gekoppelten Rotorkörper (5, 12) synchron und um den gleichen Betrag eines axialen Verstellwegs verschiebbar sind. - 18 - Axialflussmaschine (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verstelleinrichtung (6) und die zweite Verstelleinrichtung (10) im We- sentlichen identisch ausgeführt und im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer den Stator (3) axial mittig radial schneidenden Schnittebene im Gehäuse (2) angeordnet sind.

Description:
Axialflussmaschine

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Axialflussmaschine, insbesondere zur Verwendung als Antriebsmaschine in einem Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator, einen auf einer Rotorwelle angeordneten ersten Rotorkörper sowie eine erste Verstelleinrichtung. Dabei ist der Rotorkörper drehfest und axial verschiebbar auf der Rotorwelle angeordnet und über die erste Verstelleinrichtung aktiv verschiebbar.

Im Stand der Technik sind Axialflussmaschinen bereits hinlänglich bekannt.

Erhöht man die Drehzahl eines permanenterregten Synchronmotors steigt auch die induzierte Spannung im Stator an. Die maximal stellbare Spannung der Leistungselektronik ist allerdings begrenzt und ab einer gewissen Spannung kann der gewünschte Strom nicht mehr gestellt werden, weil die Spannungsgrenze erreicht ist. Um die Drehzahl weiter erhöhen zu können, muss das Magnetfeld des Rotors geschwächt werden, sodass die Spannung für die Einspeisung des Stroms ausreicht. Gleichzeitig soll der Rotor trotzdem eine möglichst große Permanentmagnetflussverkettung erzeugen, damit hohe Grunddrehzahlmomente bei gleichem Maschinenvolumen erreicht werden können. Das führt allerdings zu vergleichsweise hohen Eisenverlusten im Teillastbereich und damit zu einem schlechten Wirkungsgrad.

Um den Rotormagnetfluss zu schwächen, ist es bekannt regelungstechnisch einen negativen Längsstrom einzuprägen. Dieser erzeugt ein Feld, welches dem Rotormagnetfeld entgegenwirkt.

Darüber hinaus ist aus der EP 2 985 893 A1 eine elektrische Axialflussmaschine mit einem Stator und einem Rotor bekannt, wobei der Stator mindestens zwei Statorsegmente umfasst, und wobei der Rotor mit einer Rotorwelle verbunden ist, wobei der Rotor und/oder die Rotorwelle in einer Lagerung drehbar gelagert sind, und wobei die Statorsegmente in Rotationsrichtung des Rotors relativ zu der Lagerung unbeweglich angeordnet sind. Mindestens eines der Statorsegmente ist in axialer oder radialer Richtung relativ zu der Lagerung beweglich angeordnet, um die Breite des Luftspalts zwischen Rotor und Statorsegmenten einzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axialflussmaschine bereitzustellen, die mit konstruktiv einfachen und robusten Mitteln eine gezielte Schwächung oder eine gezielte Stärkung des Magnetfeldes innerhalb der elektrischen Maschine gewährleistet. Insbesondere soll gewährleistet werden, dass bei geringer Drehmomentanforderung und hohen Drehzahlen der elektrischen Maschine eine große Feldschwächung bei gleichzeitiger Verringerung der Gesamtmagnetisierung der elektrischen Maschine erreicht wird. In einer alternativen Ausführungsform soll aber auch bei niedrigen Drehzahlen und hoher Drehmomentanforderung eine Feldstärkung ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Axialflussmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 . Eine erfindungsgemäße elektrische Maschine ist bevorzugt ausgebildet als permanenterregte Synchronmaschine zur Verwendung als Antriebsmaschine in einem Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs.

Eine Axialflussmaschine gemäß der Erfindung umfasst einen Stator, einen auf einer Rotorwelle angeordneten ersten Rotorkörper, sowie eine erste Verstelleinrichtung, welche ausgebildet ist die axiale Relativbewegung zwischen dem zumindest einen Rotorkörper und dem Stator - insbesondere in Abhängigkeit von einem zwischen der Rotorwelle und dem zumindest einen Rotorkörper auftretenden Drehmoment - zu erzeugen. Der Rotorkörper ist dabei drehfest und axial verschiebbar auf der Rotorwelle angeordnet und über die erste Verstelleinrichtung aktiv verschiebbar auf der Rotorwelle angeordnet. Die erste Verstelleinrichtung umfasst einen ersten hydraulisch betätigbaren Zentralausrücker mit einem ersten Zentralausrückergehäuse und mit einem in dem ersten Zentralausrückergehäuse axial verschiebbar angeordneten ersten Zentralausrückerkolben. Eine axiale Verschiebung des ersten Zentralausrückerkolbens bewirkt dann eine axiale Verschiebung des ersten Rotorkörpers auf der Rotorwelle. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass mit konstruktiv einfachen Mitteln eine stufenlose Verstellung des Luftspalts zwischen Rotorkörper und Stator ermöglicht ist.

Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.

Der magnetische Fluss in einer elektrischen Axialflussmaschine (AFM), wie beispielsweise eine als Axialflussmaschine ausgebildete elektrische Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs, ist im Luftspalt zwischen Stator und Rotor axial zu einer Rotationsrichtung des Rotors der Axialflussmaschine gerichtet. Es gibt unterschiedliche Typen von Axialflussmaschinen. Ein bekannter Typ ist eine sogenannte I-Anord- nung, bei der der Rotor axial neben einem Stator oder zwischen zwei Statoren angeordnet ist. Ein anderer bekannter Typ ist eine sogenannte H-Anordnung, bei der zwei Rotoren auf gegenüberliegenden axialen Seiten eines Stators angeordnet sind.

Der Stator einer elektrischen Axialflussmaschine weist einen Statorkörper mit mehreren in Umfangsrichtung angeordneten Statorwicklungen auf. Der Statorkörper kann in Umfangsrichtung gesehen einteilig oder segmentiert ausgebildet sein. Der Statorkörper kann aus einem Statorblechpaket mit mehreren laminierten Elektroblechen gebildet sein. Alternativ kann der Statorkörper auch aus einem verpressten weichmagnetischen Material, wie dem sogenannten SMC-Material (Soft Magnetic Compound) gebildet sein.

Als Rotorwelle wird eine drehbar gelagerte Welle einer elektrischen Maschine bezeichnet, mit der der Rotor bzw. Rotorkörper drehfest gekoppelt ist.

Der Rotor einer elektrischen Axialflussmaschine kann zumindest in Teilen als geblechter Rotor ausgebildet sein. Ein geblechter Rotor ist in axialer Richtung geschichtet ausgebildet. Der axiale Magnetfluss muss dabei die Kleber- bzw. Isolationsschichten zwischen den gestapelten einzelnen Elektroblechen überwinden, wodurch der Magnetkreis eine Scherung (zusätzlicher Luftspalt) erfährt und an Effizienz verliert. Der Rotor einer Axialflussmaschine kann alternativ auch einen Rotorträger aufweisen, der entsprechend mit Magnetblechen und/oder SMC-Material und mit als Permanentmagneten ausgebildeten Magnetelementen bestückt ausgebildet ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwischen dem ersten Zentralausrückerkolben und dem axial zu verschiebenden ersten Rotorkörper ein erstes Ausrücklager angeordnet ist, mittels dessen der axiale Hub des ersten Zentralausrückerkolbens auf den zu verschiebenden ersten Rotorkörper übertragbar ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass über ein herkömmliches Ausrücklager, wie es beispielsweise für Kupplungen bekannt ist, bei minimierten Reibungsverlusten die in axialer Richtung erzeugten Kräfte des Zentralausrückers auf die rotierende Rotorkörperscheibe übertragen werden können.

Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass zwischen dem ersten Ausrücklager und dem zu verschiebenden ersten Rotorkörper eine Mehrzahl von ersten axial linear beweglichen Verstellstiften angeordnet sind, welche die Hubbewegung des ersten Ausrücklagers auf den zu verschiebenden ersten Rotorkörper übertragen, wobei jeder der ersten Verstellstifte in axialer Richtung durch die Ebene des Stators hindurchreicht, und mittels einer Druckbeaufschlagung des Zentralausrückers, entgegen der magnetischen Anziehungskraft zwischen Rotorkörper und Stator, eine Vergrößerung des Luftspalts zwischen Stator und erstem Rotorkörper bedingt. Es kann hierdurch erreicht werden, dass mit konstruktiv einfachen und robusten Mitteln eine mechanische Betätigung eines Rotorkörpers ermöglicht ist, der in axialer Richtung auf einer anderen Seite des Stators angeordnet ist als der ihm zugeordnete Verstellmechanismus.

Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass eine zweite Verstelleinrichtung vorgesehen ist, welche einen zweiten hydraulisch betätigbaren Zentralausrücker umfasst, mit einem zweiten Zentralausrückergehäuse und einem in dem zweiten Zentralausrückergehäuse axial verschiebbar angeordneten zweiten Zentralausrückerkolben, wobei eine axiale Verschiebung des zweiten Zentralausrückerkolbens eine axiale Verschiebung eines auf der dem ersten Rotorkörper axial gegenüberliegenden Statorseite angeordneten zweiten Rotorkörpers auf der Rotorwelle bewirkt. Hierdurch kann eine Axialflussmaschine in H-Anordnung bereitgestellt werden, die bei geringem Platzbedarf eine insbesondere synchrone Verstellung (hier eine synchrone Vergrößerung) der Luftspalte zwischen Stator und den beidseitig angeordneten Rotorkörpern gewährleistet.

Bevorzugt ist die zweite Kombination von Verstelleinrichtung und zu verstellendem Rotorkörper analog zur ersten aufgebaut, so dass zwischen dem zweiten Zentralausrückerkolben und dem axial zu verschiebenden zweiten Rotorkörper ein zweites Ausrücklager angeordnet ist, mittels dessen der axiale Hub des zweiten Zentralausrückerkolbens auf den zu verschiebenden zweiten Rotorkörper übertragen wird.

Des Weiteren sind mit Vorteil zwischen dem zweiten Ausrücklager und dem zu verschiebenden zweiten Rotorkörper ebenfalls eine Mehrzahl von zweiten axial linear beweglichen Verstellstiften angeordnet, welche die Hubbewegung des zweiten Ausrücklagers auf den zu verschiebenden zweiten Rotorkörper übertragen, wobei jeder der zweiten Verstellstifte in axialer Richtung durch die Ebene des Stators hindurchreicht.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Rotorwelle einen radial nach außen kragenden Ringbund mit einer Mehrzahl axialer Führungsbohrungen zur Hindurchführung der ersten Verstellstifte und/oder zur Hindurchführung der zweiten Verstellstifte aufweist. Hierdurch kann auf kleinem Bauraum eine sichere Führung der Verstellstifte erreicht werden.

Auch kann es vorteilhaft sein, den Erfindungsgedanken alternativ dahingehend weiterzuentwickeln, dass das erste Zentralausrücklager anstatt über Verstellstifte zur Luftspaltvergrößerung auf das auf der anderen Seite des Stators angeordnete Rotorträgerteil zu wirken, unmittelbar zwischen dem Zentralausrückerkolben des ersten Zentralausrückers und dem ersten Rotorkörper angeordnet ist, derart, dass das Zentralausrücklager mit seinem Innenring oder mit seinem Außenring am Rotorkörper anliegt und dass das Zentralausrücklager mit seinem Außenring oder mit seinem Innenring am Zentralausrückerkolben anliegt, und eine Druckbeaufschlagung des Zentralausrückers eine Verkleinerung des Luftspalts zwischen Stator und erstem Rotorkörper bedingt. Hierdurch wird eine konstruktiv einfach aufgebaute und mechanisch robuste Verstelleinrichtung zur Verkleinerung eines zwischen Rotorkörper und Stator bestehenden Luftspalts bereitgestellt.

Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass auch hier, analog zur ersten Verstelleinrichtung, eine zweite Verstelleinrichtung vorgesehen ist, welche auf der anderen Seite des Stators angeordnet einen zweiten hydraulisch betätigbaren Zentralausrücker umfasst, mit einem zweiten Zentralausrückergehäuse und einem in dem zweiten Zentralausrückergehäuse axial verschiebbar angeordneten zweiten Zentralausrückerkolben, und wobei eine axiale Verschiebung des zweiten Zentralausrückerkolbens eine axiale Verschiebung eines auf der dem ersten Rotorkörper axial gegenüberliegenden Statorseite angeordneten zweiten Rotorkörpers auf der Rotorwelle bewirkt. Hierdurch wird eine elektrische Axialflussmaschine mit einer Verstelleinrichtung zur stufenlosen Verkleinerung des Luftspalts zwischen Rotor und Stator bereitgestellt, wobei die bereitgestellte Verstelleinrichtung mit Blick auf den benötigten Bauraum innerhalb der elektrischen Maschine optimiert ist.

Analog zur ersten Verstelleinrichtung ist bevorzugt auch bei der zweiten Verstelleinrichtung zwischen dem zweiten Zentralausrückerkolben und dem axial zu verschiebenden zweiten Rotorkörper ein zweites Ausrücklager angeordnet, mittels dessen der axiale Hub des zweiten Zentralausrückerkolbens auf den zu verschiebenden zweiten Rotorkörper übertragen wird.

Mit Vorteil ist auch das zweite Zentralausrücklager unmittelbar zwischen dem Zentralausrückerkolben des zweiten Zentralausrückers und dem zweiten Rotorkörper angeordnet, derart, dass das zweite Zentralausrücklager mit seinem Innenring oder mit seinem Außenring am Rotorkörper anliegt und dass das Zentralausrücklager mit seinem Außenring oder mit seinem Innenring am Zentralausrückerkolben anliegt, und eine Druckbeaufschlagung des Zentralausrückers eine Verkleinerung des Luftspalts L zwischen Stator und zweitem Rotorkörper bedingt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Rotorwelle einen radial nach außen kragenden Ringbund aufweist, wobei zwischen dem Ringbund und dem ersten Rotorkörper und/oder zwischen dem Ringbund und dem zweiten Rotorkörper ein insbesondere als Federteller ausgebildetes Federelement angeordnet ist, welches den jeweiligen Rotorkörper, entgegen der zwischen den Rotorkörpern und dem Stator bestehenden magnetischen Anziehungskraft, in Richtung vom Ringbund weg mit einer Federkraft beaufschlagt. Dabei ist die Federkraft derart bemessen, dass sie größer ist als die magnetische Anziehungskraft zwischen Rotorkörper und Stator und dass sie zugleich mit geringem Energieaufwand durch die hydraulischen Zentralausrücker überwindbar ist und ein gewünschter verkleinerter Luftspalt stufenlos einstellbar ist. Auch durch diesen Aufbau wird mit konstruktiv einfachen Mitteln eine robuste und bauraumoptimierte Federeinrichtung zum Zusammenwirken mit der jeweiligen Verstelleinrichtung bereitgestellt.

Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das erste Zentralausrückergehäuse und/oder das zweite Zentralausrückergehäuse in einer axialen Seitenwand eines die Axialflussmaschine einhausenden Gehäuses ausgebildet ist/sind, wodurch die Anordnung im Hinblick auf den zur Verfügung stehenden Bauraum weiter optimiert ist. Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die erste Verstelleinrichtung und die zweite Verstelleinrichtung derart ausgebildet und konfiguriert sind, dass die mit ihnen gekoppelten Rotorkörper, synchron und um den gleichen Betrag eines axialen Verstellwegs verschiebbar sind. Bevorzugt sind die erste Verstelleinrichtung und die zweite Verstelleinrichtung im Wesentlichen identisch ausgeführt und im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer den Stator axial mittig radial schneidenden Schnittebene im Gehäuse angeordnet. Hierdurch können vermehrt Gleichteile eingesetzt werden, was zu einer Vereinfachung bei der Montage, zu einer Reduzierung beim Lagerhaltungsaufwand sowie insgesamt zu einer Reduzierung der Kosten führt.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können.

Es zeigen:

Figur 1 eine elektrische Axialflussmaschine in H-Anordnung, in einer schematischen Darstellung, in einem Axialschnitt entlang der Drehachse des Rotors, bei der über eine Verstelleinrichtung zur Herbeiführung einer gezielten Feldschwächung eine Vergrößerung der Luftspalte zwischen einem zentral angeordneten Stator und zwei axial beidseitig angeordneten Rotorkörpern ermöglicht ist, und Figur 2 eine elektrische Axialflussmaschine in H-Anordnung, in einer schematischen Darstellung, in einem Teil-Axialschnitt entlang der Drehachse des Rotors, bei der über eine Verstelleinrichtung zur Herbeiführung einer gezielten Feldstärkung eine Verkleinerung der Luftspalte zwischen einem zentral angeordneten Stator und zwei axial beidseitig angeordneten Rotorkörpern ermöglicht ist.

Figur 1 zeigt eine elektrische Axialflussmaschine 1 in H-Anordnung, in einer schematischen Darstellung, in einem Axialschnitt entlang der Drehachse des Rotors der Axialflussmaschine 1. In der gezeigten Ausführungsform wird über zwei axial gegenüberliegend angeordnete Verstelleinrichtungen 6, 10 gezielt eine Vergrößerung der Luftspalte L1 , L2 zwischen einem zentral angeordneten Stator 3 und zwei axial beidseitig angeordneten Rotorkörpern 5, 12 ermöglicht, um somit eine gezielte Feldschwächung herbeiführen zu können. Die dargestellte Axialflussmaschinel ist in einem Gehäuse 2 angeordnet und umfasst einen zentral angeordneten Stator 3 sowie zwei auf einer gemeinsamen Rotorwelle 4 angeordnete Rotorkörper 5, 12.

Auf jeder Seite des Stators 3 ist über einen Luftspalt L1 , L2 beabstandet und auf einer gemeinsamen Rotorwelle 4, drehfest und axial verschiebbar befestigt, ein Rotorkörper 5, 12 angeordnet. Dabei ist jeder der beiden Rotorkörper 4, 12 mit einer ihm zugeordneten Verstelleinrichtung 6, 10 wirkverbunden, derart, dass bei Betätigung der jeweiligen Verstelleinrichtung 6, 10 der entsprechende Luftspalt L1 , L2 zwischen Stator 3 und Rotorkörper 5, 12 vergrößerbar ist.

Ein erster Rotorkörper 5 ist im dargestellten Beispiel der Schnittdarstellung linksseitig des Stators 3 angeordnet und wird über eine axial rechtsseitig des Stators 3 angeordnete erste Verstelleinrichtung 6 betätigt, während ein zweiter Rotorkörper 12 rechtsseitig des Stators 3 angeordnet ist und über eine linksseitig des Stators 3 angeordnete zweite Verstelleinrichtung 10 betätigbar ist.

Die erste Verstelleinrichtung 6 und die zweite Verstelleinrichtung 10 sind im Wesentlichen identisch ausgeführt und im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer den Stator 3 axial mittig radial schneidenden Schnittebene im Gehäuse 2 angeordnet. Ferner sind die erste Verstelleinrichtung 6 und die zweite Verstelleinrichtung 10 derart ausgebildet und konfiguriert, dass die mit ihnen gekoppelten Rotorkörper 5, 12 synchron und um den gleichen Betrag eines axialen Verstellwegs verschiebbar sind.

Die erste Verstelleinrichtung 6 als auch die zweite Verstelleinrichtung 10 umfassen jeweils einen hydraulisch betätigbaren Zentralausrücker 7, 11 mit einem Zentralausrückergehäuse 70, 110 und einem in dem Zentralausrückergehäuse 70, 110 axial verschiebbar angeordneten Zentralausrückerkolben 71 , 111. Dabei sind die Zentralausrücker 7, 11 in axial gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses 2 angeordnet, derart, dass der jeweilige Zentralausrückerkolben 71 , 111 eines Zentralausrückers 7, 11 in einem in einer Gehäusewand ausgebildeten Zentralausrückergehäuse 70, 110 axial beweglich geführt angeordnet ist. Dabei weist jede Seitenwand eine als Hydraulikkanal ausgebildete Zuführöffnung K, zur Zuführung von Hydraulikflüssigkeit in den jeweiligen Druckraum bzw. das jeweilige Zentralausrückergehäuse 70, 110 des jeweiligen Zentralausrückers 7, 11 auf. Eine axiale Verschiebung des jeweiligen Zentralausrückerkolbens 71 , 111 innerhalb des Druckraums bzw. innerhalb des Zentralausrückergehäuses 70, 110 bewirkt dabei jeweils eine axiale Verschiebung des jeweiligen Rotorkörpers 5, 12 auf der Rotorwelle 4, derart, dass die Rotorkörper 5, 12 sich in entgegengesetzte Richtungen axial vom Stator 3 weg bewegen und sich die Luftspalte L1 , L2 zur Erzeugung einer entsprechenden Feldschwächung vergrößern. Zwischen dem jeweiligen Zentralausrückerkolben 71 , 111 und dem jeweiligen axial zu verschiebenden Rotorkörper 5, 12 ist jeweils ein Ausrücklager 8, 13 angeordnet, mittels dessen der axiale Hub des Zentralausrückerkolbens 71 , 111 auf den zu verschiebenden Rotorkörper 5, 12 übertragbar ist. Darüber hinaus sind zwischen dem jeweiligen Ausrücklager 8, 13 und dem zu verschiebenden ersten Rotorkörper 5, 12 eine Mehrzahl von ersten axial linear beweglichen Verstellstiften 9, 14 angeordnet, welche die Hubbewegung des Ausrücklagers 8, 13 auf den zu verschiebenden Rotorkörper 5, 12 auf der anderen Seite des Stators 3 übertragen. Dabei reicht jeder der Verstellstifte 9, 14 in axialer Richtung durch die Ebene des Stators 3 hindurch. Hierfür weist die Rotorwelle 4 einen radial nach außen kragenden Ringbund 41 mit einer Mehrzahl axialer Führungsbohrungen 42 zur Hindurchführung der Verstellstifte 9, 14 auf. Figur 2 zeigt eine in einem Gehäuse 2 angeordnete elektrische Axialflussmaschine 1 in H-Anordnung, in einer schematischen Darstellung, in einem Teil-Axialschnitt entlang der Drehachse des Rotors, bei der über eine Verstelleinrichtung 6, 10 zur Herbeiführung einer gezielten Feldstärkung eine Verkleinerung der Luftspalte L1 , L2 zwischen einem zentral angeordneten Stator 3 und zwei axial beidseitig angeordneten Rotorkörpern 5, 12 ermöglicht ist. Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt, dass axial beidseitig des zentral angeordneten Stators 3 über jeweils eine Verstelleinrichtung 6, 10 die Rotorkörper 5, 12 zur Verkleinerung eines Luftspaltes L1 , L2 in Richtung Stator 3 verschiebbar sind. Dabei weisen die Verstelleinrichtungen 6, 10 analog zu den vorstehend im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben Verstelleinrichtungen 6, 10 in gegenüberliegenden Gehäusewänden des Gehäuses 2 jeweils einen Zentralausrücker 7, 11 auf. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Figur

1 ist hier jeder Zentralausrücker 7, 11 mit dem auf seiner axialen Statorseite angeordneten Rotorkörper 5, 12 (und nicht mit dem auf der anderen Statorseite angeordneten Rotorkörper) wirkverbunden. Bei der dargestellten Ausführungsform ist zwischen dem jeweiligen Zentralausrückerkolben 71 , 111 eines Zentralausrückers 7,

11 und dem jeweiligen, axial auf derselben Seite angeordneten Rotorkörper 5, 12 ein Zentralausrücklager 8, 13 unmittelbar angeordnet, derart, dass das Zentralausrücklager 8, 13 mit seinem jeweiligen Innenring 81 , 131 unmittelbar am jeweiligen Rotorkörper 5, 12 anliegt und dass das Zentralausrücklager 8 mit seinem Außenring 82, 132 am Zentralausrückerkolben 71 , 111 anliegt, so dass eine Druckbeaufschlagung des jeweiligen Zentralausrückers 7, 11 eine Verkleinerung des jeweiligen Luftspalts L zwischen Stator 3 und jeweiligem Rotorkörper 5, 12 bedingt. Aus der Figur

2 ist ferner ersichtlich, dass die Rotorwelle 4 einen radial nach außen kragenden Ringbund 41 aufweist, wobei zwischen dem Ringbund 41 und dem ersten Rotorkörper 5 und zwischen dem Ringbund 41 und dem zweiten Rotorkörper 12 jeweils ein Federelement 21 , 22 angeordnet ist, welches den jeweiligen Rotorkörper 5, 12 in axialer Richtung vom Ringbund 41 weg mit einer Federkraft beaufschlagt.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.

Bezugszeichenliste

1 Axialflussmaschine

2 Gehäuse

3 Stator

4 Rotorwelle

5 Rotorkörper

6 Verstelleinrichtung

7 Zentralausrücker

70 Zentralausrückergehäuse

71 Zentralausrückerkolben

8 Ausrücklager

81 Innenring

82 Außenring

9 Verstellstift

10 Verstelleinrichtung

11 Zentralausrücker

110 Zentralausrückergehäuse

111 Zentralausrückerkolben

12 Rotorkörper

13 Ausrücklager

131 Innenring

132 Außenring

14 Verstellstift

41 Ringbund

42 Führungsbohrungen

K Zuführöffnung / Hydraulikkanal