Die Erfindung betrifft einen Rotor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Elektromotor und eine Antriebsstrangvorrichtung mit einem Elektromotor.

Ein Elektromotor ist beispielsweise aus DE 102018 101 078 A1 bekannt. Darin wird ein Elektromotor mit einem Stator und einem diesem gegenüber drehbaren Rotor beschrieben. Der Stator wird über einen Kühlmittelstrom und der Rotor durch einen weiteren Kühlmittelstrom, die beide über einen Wärmetauscher miteinander thermisch verbunden sind, gekühlt. Der Rotor ist mit einer Rotorwelle drehfest verbunden und der Kühlmittelstrom für den Rotor wird über axiale und radial verlaufende Kühlkanäle innerhalb von der Rotorwelle geführt. Der Aufbau und die Herstellung der Rotorwelle ist aufwendig und die Wärmetauschflächen der Kühlkanäle sind von den Wärmequellen innerhalb von dem Rotor weit weg.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Kühlung eines Rotors zu verbessern. Der Rotor soll zuverlässiger und schneller auf die gewünschte Betriebstemperatur gebracht werden können. Die Leistungsfähigkeit des Elektromotors soll erhöht werden. Weiterhin soll der Elektromotor kostengünstiger aufgebaut sein.

Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch einen Rotor mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Dadurch kann der Rotor durch die Flüssigkeit besser gekühlt oder erwärmt werden. Die gewünschte Temperaturänderung in dem Rotorblechpaket kann kostengünstiger, einfacher und schneller erfolgen. Die Temperaturlast auf die Magnete sinkt und die Magnete können kostengünstiger ausgeführt werden.

Der Rotor kann durch die Flüssigkeit gekühlt und/oder erwärmt werden. Beispielsweise ist eine Kühlung des Rotors bei hoher Leistungsanforderung notwendig. Eine Erwärmung über die Flüssigkeit kann bei niedrigen Außentemperaturen eine zügige Einstellung einer minimalen oder optimalen Betriebstemperatur des Rotors bewirken. Die Magnete können Permanentmagnete sein. Die Permanentmagnete können aus Selten-Erde-Material aufgebaut sein. Die Magnete können in dem jeweiligen Rotorblech kraft-, form- und/oder stoffschlüssig eingebracht sein.

Der Fluidkanal kann zumindest teilweise durch die Rotorwelle begrenzt sein. Der Fluidkanal kann in dem ersten und/oder zweiten Rotorblech axial durchgängig ausgeführt sein. Der Fluidkanal kann gestanzt, geformt und/oder gefräst sein.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Fluidkanal an einem Innenumfang des Rotorblechpakets angeordnet und zu dem Innenumfang offen. Die Magnete können radial außerhalb von dem Fluidkanal angeordnet sein.

In einer speziellen Ausführung der Erfindung liegt die Rotorwelle mit einem Aussenumfang an dem Innenumfang an, wobei sich der Aussenumfang umfangsseitig im Bereich des Fluidkanals unverändert und durchgängig an den Aussenumfang umfangsseitig unmittelbar außerhalb von dem Fluidkanal anschließt. Dadurch können der Aufbau und die Fertigung der Rotorwelle einfach gehalten werden.

In einer besonderen Ausführung der Erfindung weist der Fluidkanal einen abgerundeten rechteckigen Querschnitt auf. Dadurch kann ein optimaler Wärmefluss zwischen dem Fluidkanal und dem Rotorblechpaket bewirkt werden.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der Fluidkanal eine umfangsseitige Breite und eine radiale Flöhe auf, wobei die Breite größer gleich der Flöhe ist. Die Breite kann größer gleich 1 ,2 bis 2,0 mal die Flöhe sein.

In einer speziellen Ausführung der Erfindung ist der Fluidkanal in dem ersten Rotorblech an einer mit einem ersten Versatzwinkel gegenüber der Magnetanordnung umfangsseitig verdrehten ersten Umfangsposition und in dem zweiten Rotorblech an einer mit einem zweiten Versatzwinkel gegenüber der Magnetanordnung umfangsseitig verdrehten zweiten Umfangsposition angeordnet, wobei die erste und zweite Umfangsposition in Bezug auf die Rotorwelle gleich und der erste und zweite Versatzwinkel verschieden sind.

Durch den gegenseitigen umfangsseitigen Versatz der Magnetordnungen des ersten und zweiten Rotorblechs kann die Drehmomentwelligkeit des Rotors in dem Elektromotor verringert werden. Eine Differenz zwischen dem ersten und zweiten Versatzwinkel kann kleiner als 90°, bevorzugt kleiner als 45°, insbesondere kleiner als 30° sein. Zugleich kann der Strömungswiderstand in dem Fluidkanal verringert werden.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind wenigstens zwei umfangsseitig versetzt angeordnete Fluidkanäle angeordnet. Dadurch kann die Wärmeübertragungsleistung erhöht werden.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die mehreren Fluidkanäle umfangsseitig gleichverteilt angeordnet. Dadurch kann die durch die Fluidkanäle bewirkte Unwucht in dem Rotorblechpaket verringert werden.

Zur Lösung wenigstens einer der zuvor genannten Aufgaben wird weiterhin ein Elektromotor für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs vorgeschlagen, aufweisend einen Stator und einen gegenüber dem Stator drehbaren Rotor mit einem der zuvor angegebenen Merkmale. Der Elektromotor kann besser gekühlt oder erwärmt und effizienter betrieben werden. Der Elektromotor kann eine erhöhte Haltbarkeit aufweisen. Die thermische Ausdehnung des Elektromotors kann verringert werden und damit der Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator verringert werden. Die Leistungsfähigkeit des Elektromotors wird erhöht.

Weiterhin wird zur Lösung wenigstens einer der vorstehenden Aufgaben eine Antriebsstrangvorrichtung für ein Fahrzeug vorgeschlagen, aufweisend einen Antrieb mit einem derartigen Elektromotor zur Bewirkung eines Antriebsdrehmoments auf einen Abtrieb. Der Abtrieb kann ein Differenzialgetriebe, eine Fahrzeugachse und/oder ein Fahrzeugrad aufweisen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen:

Figur 1 : Eine räumliche Ansicht eines Elektromotors in einer speziellen

Ausführung der Erfindung. Figur 2: Einen Halbschnitt eines Elektromotors in einer weiteren speziellen

Ausführungsform der Erfindung.

Figur 3: Eine räumliche Ansicht eines Rotorblechs eines Rotors in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung.

Figur 4: Einen Querschnitt durch einen Rotor in einer weiteren speziellen

Ausführungsform der Erfindung.

Figur 1 zeigt eine räumliche Ansicht eines Elektromotors 10 in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Der Elektromotor 10 ist als permanenterregter Synchronmotor ausgeführt und weist einen Stator 12 und einen radial innerhalb von dem Stator 12 um eine Drehachse A drehbar angeordneten Rotor auf. Der Rotor umfasst eine Rotorwelle 14, an der eine Verzahnung 16 zur Verbindung mit einem Anschlussbauteil zur Übertragung des von dem Rotor kommenden Antriebsdrehmoments ausgebildet ist.

Der Stator 12 wird über drei Motorphasenleitungen 18 mit elektrischer Energie versorgt. In dem Stator 12 sind mehrere durch Drahtwicklung aufgebaute Spulen angeordnet, über die die elektrische Energie in ein auf den Rotor wirkendes Magnetfeld um gesetzt wird. Die dadurch im Betrieb des Elektromotors 10 entstehende Wärmeenergie wird über eine Motorkühlung abgeführt.

In Figur 2 ist ein Halbschnitt eines Elektromotors 10 in einerweiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Rotor 20 ist durch ein

Rotorblechpaket 22 gebildet, das auf der Rotorwelle 14 drehfest aufgenommen ist. Das Rotorblechpaket 22 umfasst mehrere axial nebeneinander angeordnete Rotorbleche 24, die radial innerhalb von dem Stator 12 um die Drehachse A drehbar angeordnet sind. In dem Rotorblechpaket 22 sind mehrere Magnete umfangsseitig verteilt eingebracht, über die das durch den Stator 12 ausgelöste Drehmagnetfeld in ein Drehmoment auf das Rotorblechpaket 22 und auf die Rotorwelle 14 umgewandelt wird. Das Rotorblechpaket 22 weist an einem Innenumfang 26 einen mit einer Flüssigkeit durchström baren Fluidkanal 28 auf, um das Rotorblechpaket 22 zu kühlen oder zu erwärmen. Der Fluidkanal 28 ist in dem Rotorblechpaket 22 eingebracht und in den Rotorblechen 24 axial fluchtend ausgerichtet, sowie radial zwischen der Rotorwelle 14 und dem Rotorblechpaket 22 angeordnet.

Dadurch kann der Rotor 20 durch die Flüssigkeit besser gekühlt oder erwärmt werden. Die gewünschte Temperaturänderung in dem Rotorblechpaket 22 kann schneller erfolgen. Der Rotor 20 ist einfacher und kostengünstiger ausgeführt. Der Elektromotor 10 kann besser gekühlt oder erwärmt und effizienter betrieben werden, sowie eine erhöhte Haltbarkeit aufweisen.

Der Fluidkanal 28 ist in Richtung zu der Rotorwelle 14 und dem Innenumfang 26 radial offen und wird durch einen Aussenumfang 30 der Rotorwelle 14 begrenzt. Die in dem Fluidkanal 28 vorhandene Flüssigkeit kann eine Kühlflüssigkeit sein, die in dem Fluidkanal 28 strömen und die Wärme in Bezug auf das Rotorblechpaket 22 zu- oder abführen kann. Der Rotor 20 kann durch die Flüssigkeit, beispielsweise bei hoher Leistungsanforderung gekühlt werden. Eine Erwärmung über die Flüssigkeit kann bei niedrigen Außentemperaturen eine zügige Einstellung einer minimalen oder optimalen Betriebstemperatur des Elektromotors 10 bewirken.

Die Rotorwelle 14 weist Durchgangsöffnungen 32 zur Durchströmung mit der Flüssigkeit auf. Dadurch kann ein Flüssigkeitsstrom 34 durch den Fluidkanal 28 eingestellt und durch die Rotorwelle 14 zugeführt und wieder abgeleitet werden.

Figur 3 zeigt eine räumliche Ansicht eines Rotorblechs 24 eines Rotors 20 in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. In dem Rotorblech 24 sind mehrere Magnete 36 umfangsseitig verteilt eingebracht. Die Magnete 36 sind in einer vorgegebenen Magnetanordnung 38 umfangsseitig verteilt und in einem radial äußeren Bereich in jeweiligen Magnetaussparungen 40 in dem Rotorblech 24 befestigt. Dabei können die Magnete 36 kraft-, form- und/oder stoffschlüssig in der jeweiligen Magnetaussparung 40 eingebracht sein.

Das Rotorblech 24 weist an dem Innenumfang 26 insgesamt vier Fluidkanäle 28 auf, die zu dem Innenumfang 26 offen sind und umfangsseitig versetzt angeordnet sind. Dadurch kann die durch die Fluidkanäle 28 bewirkte Unwucht in dem Rotorblech 24 verringert werden.

In Figur 4 ist ein Querschnitt durch einen Rotor 20 in einerweiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das Rotorblechpaket 22 umfasst wenigstens zwei Rotorbleche 24. Ein erstes Rotorblech 24.1 weist mehrere umfangsseitig verteilt angeordnete Magnete 36 auf, die eine Magnetanordnung 38.1 bilden. Die Magnete 36 sind radial außerhalb von den vier Fluidkanälen 28 angeordnet. Die Fluidkanäle 28 sind an einem Innenumfang 26 des ersten Rotorblechs 24.1 eingebracht und in Richtung zu der Rotorwelle 14 radial offen.

Die Rotorwelle 14 ist über zwei Verzahnungen 42 mit dem ersten Rotorblech 24.1 drehfest verbunden. Auf der Rotorwelle 14 ist ein zweites Rotorblech 24.2, das hier gestrichelt dargestellt ist, axial benachbart zu dem ersten Rotorblech 24.1 angeordnet. Die Magnete 36 in dem zweiten Rotorblech 24.2 sind in einer der Magnetanordnung 38.1 des ersten Rotorblechs 24.1 entsprechenden Magnetanordnung 38.2 auf. Allerdings ist die Magnetanordnung 38.2 des zweiten Rotorblechs 24.2 gegenüber der Magnetanordnung 38.1 des ersten Rotorblechs 24.1 verdreht, wodurch die Drehmomentwelligkeit bei einem Betrieb des Rotors 20 verringert wird.

Ein erster Fluidkanal 28.1 in dem ersten Rotorblech 24.1 ist an einer mit einem ersten Versatzwinkel W1 gegenüber der Magnetanordnung 38.1 umfangsseitig verdrehten ersten Umfangsposition und in dem zweiten Rotorblech 24.2 an einer mit einem zweiten Versatzwinkel W2 gegenüber der Magnetanordnung 38.2 umfangsseitig verdrehten zweiten Umfangsposition P2 angeordnet. Die erste und zweite Umfangsposition P1 , P2 sind in Bezug auf die Rotorwelle 14 gleich und der erste und zweite Versatzwinkel W1 , W2 verschieden. Dadurch kann der umfangsseitige Versatz der Magnetanordnungen 38.1 , 38.2 des ersten und zweiten Rotorblechs 24.1 , 24.2 eingestellt und der Strömungswiderstand in dem axial durch das erste und zweite Rotorblech 24.1 , 24.2 verlaufenden Fluidkanals 28.1 verringert werden.

Die Rotorwelle 14 liegt mit dem Aussenumfang 30 an dem Innenumfang 26 des ersten und zweiten Rotorblechs 24.1 , 24.2 an, wobei sich der Aussenumfang 30 umfangsseitig im Bereich der Fluidkanäle 28 unverändert und durchgängig an den Aussenumfang 30 umfangsseitig unmittelbar außerhalb von den Fluidkanälen anschließt. Eine separate Aussparung in der Rotorwelle 14 in dem Bereich der Fluidkanäle 28 kann dabei entbehrlich sein. Dadurch kann der Aufbau und die Fertigung der Rotorwelle 14 einfach gehalten werden. Die Fluidkanäle weisen jeweils einen abgerundeten rechteckigen Querschnitt mit einer umfangsseitigen Breite B und einer radialen Höhe H auf, wobei die Breite B größer gleich der Höhe H ist. Dadurch kann ein optimaler Wärmefluss zwischen dem Fluidkanal 28 und dem Rotorblechpaket 22 bewirkt werden. Die Breite B kann größer gleich 1 ,2 bis 2,0 mal die Höhe H sein.

Bezugszeichenliste

10 Elektromotor

12 Stator 14 Rotorwelle

16 Verzahnung

18 Motorphasenleitung 20 Rotor

22 Rotorblechpaket 24 Rotorblech

24.1 erstes Rotorblech

24.2 zweites Rotorblech

26 Innenumfang

28 Fluidkanal 28.1 erster Fluidkanal

30 Aussenumfang

32 Durchgangsöffnung 34 Flüssigkeitsstrom

36 Magnet 38 Magnetanordnung

38.1 Magnetanordnung

38.2 Magnetanordnung

40 Magnetaussparung 42 Verzahnung A Drehachse

B Breite

H Höhe P1 erste Umfangsposition P2 zweite Umfangsposition W1 erster Versatzwinkel W2 zweiter Versatzwinkel