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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor eines Elektromotors, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen Elektromotor mit einem solchen Rotor.
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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 Umdrehungszahlen aufweisen, treten auch nicht zu unterschätzende Fliehkräfte auf, sofern der Rotor eine Unwucht besitzt, wobei derartige Unwuchten vergleichsweise schnell zu Lagerschäden führen können. Zur Kompensation derartiger Unwuchten wird bislang üblicherweise eine Wuchtscheibe auf der Grundwelle montiert, 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 Kostenaufwand bedeutet.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Rotor der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zum Ausgleich einer Unwucht eines Rotors nicht mehr wie bislang eine Wuchtscheibe einzusetzen, sondern an einem Bauteil des Rotors, nämlich konkret an einem Blechpaket, zumindest eine Ausnehmung vorzusehen, in die je nach ermittelter Unwucht Gewichtselemente eingesetzt werden können und dadurch die Unwucht ausgeglichen 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 zumindest einem Blechpaket ist eine Ausnehmung vorgesehen, in welcher ein Gewichtselement zum Ausgleich einer Unwucht angeordnet ist bzw. anordenbar ist. Sollte demzufolge der Rotor keine Unwucht aufweisen, so müsste in der Ausnehmung 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 unterschiedliche Unwuchten ausgleichen zu können, können unterschiedlich schwere Gewichtselemente vorgesehen sein, die in Abhängigkeit der bestehenden Unwucht in der zugehörigen Ausnehmung angeordnet werden können. Mit dem erfindungsgemäßen Rotor ist es möglich, auf die bislang separat herzustellende und separat zu montierende Wuchtscheibe zu verzichten, ebenso wie auf eine individuelle Bohrung derselben, um eine eventuell bestehende Unwucht des Rotors ausgleichen zu können. Vielmehr wird bei dem erfindungsgemäßen Rotor ein ohnehin vorhandenes Blechpaket genutzt, indem eine Ausnehmung eingebracht und dort ein eventuell erforderliches Ausgleichgewichts eingesetzt wird.
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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 Ressourcenschonung.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind zumindest zwei Blechpakete axial benachbart zueinander angeordnet. Durch eine Variation der Anzahl der auf der Grundwelle angeordneten Blechpakete kann individuell auf eine Leistung des Elektromotors Einfluss genommen werden.
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Zweckmäßig ist die zumindest eine Ausnehmung an einer freien Stirnseite eines Blechpaketes angeordnet. Werden beispielsweise mehrere axial benachbart zueinander angeordnete Blechpakete auf der Grundwelle vorgesehen, so ist zumindest an einer freien Stirnseite zumindest eine Ausnehmung zur Aufnahme eines solchen Gewichtselements angeordnet. Rein theoretisch können selbstverständlich auch zwischen zwei benachbarten Blechpaketen angeordnete Ausnehmungen zur Aufnahme eines Gewichtselements zum Ausgleich einer Unwucht vorgesehen werden, wobei eine Anordnung der Ausnehmung an einer freien Stirnseite eines Blechpaketes des großen Vorteil bietet, dass diese Ausnehmung auch nach Montage sämtlicher Blechpakete auf der Grundwelle noch frei zugänglich ist.
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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 herstellen.
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Weitere vorteilhafte Ausführungen zur Herstellung der Ausnehmung sind, Ausstanzen oder Tiefziehen, somit kann die Ausnehmung direkt bei der Blechpaketherstellung ohne weitere Arbeitsschritte hergestellt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind längsendseitig der Grundwelle Lagerbereiche angeordnet. Zu einer axialen und/oder radialen Lagerung der Grundwelle im Elektromotor sind derartige Lagerbereiche erforderlich, über die der Rotor entweder direkt oder indirekt über beispielsweise ein Kugellager gelagert wird. Die Lagerbereiche können dabei einen 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 eingesteckten 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 Lagerstopfen 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 abschließende Aufzählung lässt erahnen, welch mannigfaltige Anbindungsmöglichkeiten des Lagerstopfens an die Grundwelle vorhanden sind.
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Bei einer weiteren 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 beispielsweise ein Klebstoff, der wiederum zu einer Unwucht führen könnte und daher berücksichtigt werden muss, eingebracht wird. Sämtlichen Verbindungsmöglichkeiten des Gewichtselements in der Ausnehmung ist dabei jedoch gemein, dass diese eine zuverlässige, schnell auszuführende und kostengünstige Fixierung des Gewichtselements in der Ausnehmung ermöglichen.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen Elektromotor mit einem in den vorherigen Absätzen beschriebenen Rotor auszustatten und dadurch einen Elektromotor herzustellen, der im Vergleich zu bisherigen, eine Wuchtscheibe aufweisenden Elektromotoren, kostengünstiger ist. Zudem muss auch kein separater Bauraum für die Wuchtscheibe mehr vorgesehen sein, wodurch eine kompaktere Bauweise erreicht werden kann.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Die einzige 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Rotor.
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Entsprechend der 1, weist ein erfindungsgemäßer Rotor 1 eines Elektromotors 2 eine Grundwelle 3 auf, an deren Außenmantelfläche 4 zumindest zwei Blechpakete 5 angeordnet sind. In zumindest einem dieser Blechpakete 5, gemäß der 1 in zwei Blechpaketen 5, ist zumindest eine Ausnehmung 6 vorgesehen, 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 einzusetzende Gewichtselemente 7 ist es möglich, auf bislang erforderliche Wuchtscheiben zum Ausgleich einer Unwucht verzichten zu können, wodurch der erfindungsgemäße Rotor 1 insgesamt kostengünstiger herstellbar ist, da die Herstellung der separaten Wuchtscheibe sowie deren Montage an der Grundwelle 3 entfallen.
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Die Grundwelle 3 kann darüber hinaus als Hohlwelle ausgebildet sein, wodurch sich zudem Trägheitskräfte und ein Gewicht reduzieren lassen. Ebenfalls kann auch Material eingespart werden, wodurch eine Ressourcenschonung erreicht werden kann.
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Betrachtet man die 1 weiter, so kann man erkennen, dass hier mehrere Blechpakete 5 in Axialrichtung benachbart zueinander angeordnet sind. Die zumindest eine Ausnehmung 6 ist in diesem Fall an einer freien Stirnseite eines Blechpaketes 5 angeordnet, wobei rein theoretisch auch denkbar ist, dass derartige 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 werden.
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Längsendseitig der Grundwelle 3 können darüber hinaus Lagerbereiche 8 angeordnet sein, über welche der Rotor 1 in dem Elektromotor 2 gelagert wird. Die Lagerbereiche 8 können dabei als integraler Bestandteil der Grundwelle 3 ausgebildet sein oder - wie in der 1 gezeigt - durch in die Grundwelle 3 eingesteckte Lagerstopfen 9. Derartige Lagerstopfen 9 können beispielsweise über einen Presssitz, ein Verstemmen, ein Verkleben, ein Verlöten oder ein Verschweißen oder einen thermischen Schrumpfsitz mit der Grundwelle 3 verbunden werden.
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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 erfolgen. 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.
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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 Wuchtelemente 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 Ausnehmung 6 selbstverständlich auch als Bohrung ausgebildet sein, wobei in diesem Fall das Gewichtselement 7 eine zylinderartige Gestalt besitzt.
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Mittels des erfindungsgemäßen Rotors 1 lässt sich auch der erfindungsgemäße Elektromotor 2 kostengünstig und zugleich fertigungstechnisch einfach herstellen.
