DE102021201709A1

DE102021201709A1 - Rotor for an electric machine and electric machine

Info

Publication number: DE102021201709A1
Application number: DE102021201709.6A
Authority: DE
Inventors: Daniel Paul; Tony Stein
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Presta Ilsenburg GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp AG; Thyssenkrupp Dynamic Components GmbH
Priority date: 2021-02-23
Filing date: 2021-02-23
Publication date: 2022-08-25

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor (R) für eine elektrische Maschine, umfassend ein Rotorblechpaket (2) mit einer Öffnung (21) zur Aufnahme einer Rotorwelle (1), eine in der Öffnung (21) aufgenommene Rotorwelle (1), sowie zwei mit der Rotorwelle (1) verbundene Druckscheiben (3, 4), wobei das Rotorblechpaket (2) axial zwischen den zwei Druckscheiben (3, 4) eingespannt ist und ein umlaufender, sich in axialer Richtung erstreckender Spalt (5) zwischen der Rotorwelle (1) und der Öffnung (21) vorhanden ist, welcher von einem Kühlfluid durchströmt werden kann, wobei der Spalt (5) auf seiner dem Rotorblechpaket zugewandten Seite mit einer Dichtungsanordnung (53) ausgestattet ist, sowie eine elektrische Maschine, insbesondere Elektromotor, umfassten einen Stator (S) und einen Rotor (R), gekennzeichnet durch einen erfindungsgemäßen Rotor.The present invention relates to a rotor (R) for an electrical machine, comprising a rotor laminated core (2) with an opening (21) for receiving a rotor shaft (1), a rotor shaft (1) received in the opening (21), and two with pressure disks (3, 4) connected to the rotor shaft (1), the rotor laminated core (2) being clamped axially between the two pressure disks (3, 4) and a circumferential gap (5) extending in the axial direction between the rotor shaft (1) and the opening (21) is present, through which a cooling fluid can flow, the gap (5) being equipped with a sealing arrangement (53) on its side facing the rotor laminated core, and an electrical machine, in particular an electric motor, comprising a stator ( S) and a rotor (R), characterized by a rotor according to the invention.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.The present invention relates to a rotor for an electrical machine according to the preamble of claim 1 and an electrical machine, in particular an electric motor, according to the preamble of claim 15.

Ein Rotor für eine elektrische Maschine ist beispielsweise aus der DE 10 2014 106614 A1 bekannt geworden.A rotor for an electrical machine is, for example, from DE 10 2014 106614 A1 known.

Der Rotor umfasst im Wesentlichen eine Rotorwelle, meist eine Hohlwelle, und ein Rotorblechpaket. Das Rotorblechpaket weist eine Öffnung zum Hindurchführen der Rotorwelle auf.The rotor essentially comprises a rotor shaft, usually a hollow shaft, and a laminated rotor core. The laminated core of the rotor has an opening for the rotor shaft to pass through.

Das Rotorblechpaket ist zwischen zwei Druckscheiben eingespannt. Eine radiale Zentrierung des Rotorblechpaketes gegenüber der Rotorwelle erfolgt über den Außendurchmesser, so dass ein Spalt zwischen der Innenwandung der Öffnung des Rotorblechpaketes und der Rotorwelle vorhanden sein kann. Dieser Spalt kann Teil eines Kühlsystems für den Rotor sein, dergestalt, dass ein Kühlfluid durch den Spalt strömen kann.The laminated rotor core is clamped between two thrust washers. The laminated core of the rotor is radially centered in relation to the rotor shaft via the outer diameter, so that there can be a gap between the inner wall of the opening in the laminated core of the rotor and the rotor shaft. This gap can be part of a cooling system for the rotor, such that a cooling fluid can flow through the gap.

Das Rotorblechpaket besteht in der Regel aus einer Anzahl axial hintereinander angeordneter Blechscheiben. Es kann entsprechend dazu kommen, dass Kühlfluid durch Kapillar- und/oder Zentrifugalkräfte zwischen den Blechscheiben hindurchtritt und in den Bereich zwischen Rotor und Stator gelangt. Dies ist nicht erwünscht und kann im schlimmsten Fall zur Zerstörung der elektrischen Maschine führen.The laminated core of the rotor generally consists of a number of sheet metal disks arranged axially one behind the other. Correspondingly, it can happen that cooling fluid passes through between the sheet metal disks due to capillary and/or centrifugal forces and reaches the area between rotor and stator. This is undesirable and, in the worst case, can lead to the destruction of the electrical machine.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Rotor vorzuschlagen, insbesondere einen Rotor vorzuschlagen, bei dem die Gefahr des Austritts von Kühlfluid durch die Rotorbleche ausgeschlossen oder zumindest vermindert ist.The object of the present invention is to propose an improved rotor, in particular to propose a rotor in which the risk of cooling fluid escaping through the rotor laminations is eliminated or at least reduced.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Rotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass der Spalt auf seiner dem Rotorblechpaket zugewandten Seite mit einer Dichtungsanordnung ausgestattet ist, kann ausgeschlossen oder zumindest die Gefahr reduziert werden, dass Kühlfluid über das Rotorblechpaket in den Bereich zwischen Rotor und Stator gelangt.According to the invention, this object is achieved by a rotor having the characterizing features of claim 1. Because the gap is equipped with a sealing arrangement on its side facing the laminated core of the rotor, the risk of cooling fluid getting into the region between the rotor and stator via the laminated core of rotor can be eliminated or at least reduced.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden.Further advantageous refinements of the proposed invention result in particular from the features of the dependent claims. The objects or features of the various claims can in principle be combined with one another as desired.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Dichtungsanordnung eine Imprägnierung des Rotorblechpaketes umfasst. Hier werden die Spalte und Kapillaren zwischen den Rotorblechen geschlossen, so dass kein Kühlfluid mehr durch das Rotorblechpaket dringen kann.In an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the sealing arrangement includes an impregnation of the laminated rotor core. The gaps and capillaries between the rotor laminations are closed here, so that cooling fluid can no longer penetrate through the rotor laminations.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Dichtungsanordnung eine Lackschicht auf der Innenwandung der Öffnung des Rotorblechpaketes umfasst. Auch diese Maßnahme führt dazu, dass der Spalt in Richtung des Rotorblechpaktes abgedichtet wird und entsprechend kein Kühlfluid auf diesem Wege austreten kann.In a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the sealing arrangement comprises a layer of lacquer on the inner wall of the opening of the laminated rotor core. This measure also leads to the gap being sealed off in the direction of the laminated core of the rotor and accordingly no cooling fluid can escape in this way.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Dichtungsanordnung einen Dehnschlauch, insbesondere einen Kunststoff-Dehnschlauch, umfasst. Der Dehnschlauch kann auf einfache Art und Weise in die Öffnung eingelegt und mittels Druck und/oder Wärme an die Innenwandung der Öffnung des Rotorblechpaketes angelegt werden.In a further advantageous embodiment of the invention it can be provided that the sealing arrangement comprises an expansion hose, in particular a plastic expansion hose. The expansion hose can be inserted into the opening in a simple manner and applied to the inner wall of the opening of the rotor laminated core by means of pressure and/or heat.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Dichtungsanordnung eine metallische Folie umfasst. Auch eine metallische Folie eignet sich vorteilhafterweise, um eine Abdichtung des Spaltes in Richtung des Rotorblechpaketes vorzunehmen.In a further advantageous embodiment of the invention it can be provided that the sealing arrangement comprises a metallic foil. A metallic foil is also advantageously suitable for sealing the gap in the direction of the laminated core of the rotor.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Dichtungsanordnung eine Hülse umfasst, insbesondere aus Stahl oder Aluminium. Eine Hülse kann einerseits den Spalt in Richtung des Rotorblechpaketes abdichten. Andererseits stellt eine Hülse ein eher starres Gebilde dar, welches weitere Funktionen übernehmen kann, wie beispielsweise als Anlagefläche für weitere Dichtungseinrichtungen.In a further advantageous embodiment of the invention it can be provided that the sealing arrangement comprises a sleeve, in particular made of steel or aluminum. On the one hand, a sleeve can seal the gap in the direction of the laminated core of the rotor. On the other hand, a sleeve is a rather rigid structure that can take on other functions, such as a contact surface for other sealing devices.

In diesem Zusammenhang kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass zwischen der Dichtungsanordnung und der Druckscheibe eine Dichtungseinrichtung vorgesehen ist.In this context, it can advantageously be provided that a sealing device is provided between the sealing arrangement and the thrust washer.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Dichtungseinrichtung einen Überstand der Hülse über das Rotorblechpaket hinaus aufweist, wobei der Überstand in eine Aussparung der Druckscheibe hineinragt, wobei ein Dichtring zwischen dem Überstand und der Druckscheibe angeordnet ist.In a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the sealing device has an overhang of the sleeve beyond the laminated rotor core, the overhang protruding into a recess in the thrust washer, with a sealing ring being arranged between the overhang and the thrust washer.

In diesem Zusammenhang kann weiter vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass Wärmeleitpaste zwischen der Hülse und der Innenwand der Öffnung des Rotorblechpaketes vorgesehen ist. Hierdurch kann der Wärmeübergang zwischen den vorgenannten Komponenten weiter verbessert werden.In this context, it can further advantageously be provided that thermally conductive paste is provided between the sleeve and the inner wall of the opening of the laminated rotor core. As a result, the heat transfer between the aforementioned components can be further improved.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Hülse mit Kühlrippen ausgestattet ist. Hierdurch kann die Kühlung des Rotors weiter unterstützt werden.In a further advantageous embodiment of the invention it can be provided that the sleeve is equipped with cooling ribs. This can further support the cooling of the rotor.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Trichter als Kühlmittelführung in der Rotorwelle vorgesehen ist.In a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that a funnel is provided as a coolant guide in the rotor shaft.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Rotorwelle mit einer Kühlmittelsperre ausgestattet ist.In a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the rotor shaft is equipped with a coolant barrier.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Druckscheibe einteilig mit der Rotorwelle ausgestaltet ist, wohingegen die andere Druckscheibe als separates Bauteil ausgestaltet ist.In a further advantageous embodiment of the invention it can be provided that one thrust washer is designed in one piece with the rotor shaft, whereas the other thrust washer is designed as a separate component.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mindestens eine Druckscheibe axial verschiebbar, jedoch nicht verdrehbar, insbesondere durch eine Schwalbenschanz- bzw. Nut-Feder-Verbindung, mit der Rotorwelle verbunden ist.In a further advantageous embodiment of the invention, it can be provided that at least one thrust washer is connected to the rotor shaft in an axially displaceable but non-rotatable manner, in particular by a dovetail or tongue and groove connection.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine verbesserte elektrische Maschine vorzuschlagen, insbesondere eine elektrische Maschine mit einem fluiddurchflossenen Spalt zwischen Rotorwelle und Rotorblechpaket vorzuschlagen, bei dem bei dem die Gefahr des Austritts von Kühlfluid durch das Rotorblechpaket ausgeschlossen oder zumindest vermindert ist. Insbesondere soll verhindert werden, dass Kühlfluid aus dem Spalt in den Zwischenraum zwischen Rotor und Stator gelangt.A further object of the present invention is to propose an improved electrical machine, in particular to propose an electrical machine with a fluid-carrying gap between the rotor shaft and the laminated rotor core, in which the risk of cooling fluid escaping through the laminated rotor core is eliminated or at least reduced. In particular, it should be prevented that cooling fluid from the gap gets into the space between the rotor and the stator.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine elektrische Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Durch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Rotors können die Vorteile des erfindungsgemäßen Rotors für die elektrische Maschine nutzbar gemacht werden.According to the invention, this object is achieved by an electrical machine with the characterizing features of claim 15. By using a rotor according to the invention, the advantages of the rotor according to the invention can be utilized for the electrical machine.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen

1 ein erfindungsgemäßer Rotor mit einer als Kühlhülse ausgestalteten Dichtungsanordnung in einer geschnittenen Ansicht;
2 eine Prinzipdarstellung (Ausschnitt) eines erfindungsgemäßen Rotors mit einer als Kühlhülse ausgestalteten Dichtungsanordnung;
3 ein erfindungsgemäßer Rotor mit einer als Imprägnierung ausgestalteten Dichtungsanordnung in einer geschnittenen Ansicht;
4 ein erfindungsgemäßer Rotor mit einer als Lackschicht ausgestalteten Dichtungsanordnung;
5 ein erfindungsgemäßer Rotor mit einer als Dehnschlauch ausgestalteten Dichtungsanordnung;
6 eine erfindungsgemäße elektrische Maschine in einer geschnittenen Ansicht.

Further features and advantages of the present invention become clear from the following description of preferred exemplary embodiments with reference to the attached figures. show in it

1 a rotor according to the invention with a sealing arrangement configured as a cooling sleeve in a sectional view;
2 a schematic diagram (detail) of a rotor according to the invention with a sealing arrangement configured as a cooling sleeve;
3 a rotor according to the invention with a sealing arrangement designed as an impregnation in a sectional view;
4 a rotor according to the invention with a sealing arrangement configured as a lacquer layer;
5 a rotor according to the invention with a sealing arrangement configured as an expansion hose;
6 an electrical machine according to the invention in a sectional view.

Folgende Bezugszeichen werden in den Abbildungen verwendet:

R: Rotor
S: Stator
1: Rotorwelle
2: Rotorblechpaket
3: erste Druckscheibe
4: zweite Druckscheibe
5: Spalt
6: Trichter
7: Stopfen/Kühlmittelsperre
8: Magnet
9: Zuganker
10: Kühlrippen
11: Rotorwellenflansch
12: Rotorwellenflansch
13: Rotorwellenkörper
21: Öffnung / Innenwandung
22: Blechscheibe
51: Öffnungen (Zulauf Spalt)
52: Öffnungen (Ablauf Spalt)
53: Dichtungsanordnung
54: Dichtring

The following reference symbols are used in the figures:

R: rotor
S: stator
1: rotor shaft
2: rotor core
3: first thrust washer
4: second thrust washer
5: gap
6: funnel
7: Plug/Coolant Barrier
8th: magnet
9: tie rod
10: cooling fins
11: rotor shaft flange
12: rotor shaft flange
13: rotor shaft body
21: opening / inner wall
22: sheet metal disc
51: openings (feed gap)
52: Openings (drain gap)
53: sealing arrangement
54: sealing ring

Zunächst wird auf 1 Bezug genommen.First up 1 referenced.

Eine erfindungsgemäße elektrische Maschine umfasst im Wesentlichen einen Stator S und einen erfindungsgemäßen Rotor R. Bei der elektrischen Maschine handelt es sich vorzugsweise um einen Elektromotor. Denkbar ist aber ebenfalls ein elektrischer Generator.An electrical machine according to the invention essentially comprises a stator S and a rotor R according to the invention. The electrical machine is preferably an electric motor. However, an electric generator is also conceivable.

Ein erfindungsgemäßer Rotor R umfasst im Wesentlichen eine Rotorwelle 1, meist eine Hohlwelle, und ein Rotorblechpaket 2. Das Rotorblechpaket 2 besteht in der Regel aus einer Anzahl axial hintereinander angeordneter Blechscheiben 22. Das Rotorblechpaket 2 weist ferner eine sich in axialer Richtung erstreckende Öffnung 21 zum Hindurchführen der Rotorwelle 1 auf. Die Rotorwelle 1 kann einteilig, oder wie in dem hier skizzierten Beispiel, mehrteilig aufgebaut sein, insbesondere zwei Rotorwellenflansche 11, 12 und einen zwischen den Rotorwellenflanschen angeordneten hohlzylinderförmigen Rotorwellenkörper 13 umfassen. Das Rotorblechpaket 2 ist auf der Rotorwelle 1 aufgenommen, indem die Rotorwelle 1 durch die Öffnung 21 des Rotorwellenpaketes 2 hindurchgeführt ist.A rotor R according to the invention essentially comprises a rotor shaft 1, usually a hollow shaft, and a laminated rotor core 2. The laminated rotor core 2 generally consists of a number of laminated discs 22 arranged axially one behind the other. The laminated rotor core 2 also has an axially extending opening 21 for Passing through the rotor shaft 1 on. The rotor shaft 1 can be constructed in one piece or, as in the example outlined here, in several parts, in particular comprising two rotor shaft flanges 11, 12 and a hollow-cylindrical rotor shaft body 13 arranged between the rotor shaft flanges. The laminated rotor core 2 is held on the rotor shaft 1 by passing the rotor shaft 1 through the opening 21 in the rotor shaft core 2 .

Das Rotorblechpaket 2 ist zwischen zwei mit der Rotorwelle 1 verbundenen Druckscheiben 3, 4 eingespannt, insbesondere kraftschlüssig fixiert. Eine radiale Zentrierung des Rotorblechpaketes 2 gegenüber der Rotorwelle 1 erfolgt über den Außendurchmesser, so dass ein sich in axialer Richtung erstreckender, umlaufender Spalt 5 zwischen der Innenwandung der Öffnung 21 des Rotorblechpaketes 2 und der Rotorwelle 1 vorhanden sein kann. Dieser Spalt 5 kann Teil eines Kühlsystems für den Rotor sein, dergestalt, dass ein Kühlfluid, insbesondere Öl oder Gas, durch den Spalt 5 strömen kann.The laminated rotor core 2 is clamped between two thrust washers 3, 4 connected to the rotor shaft 1, in particular fixed in a non-positive manner. The rotor core 2 is radially centered relative to the rotor shaft 1 via the outer diameter, so that a circumferential gap 5 extending in the axial direction can be present between the inner wall of the opening 21 in the rotor core 2 and the rotor shaft 1 . This gap 5 can be part of a cooling system for the rotor, such that a cooling fluid, in particular oil or gas, can flow through the gap 5 .

Das Kühlsystem umfasst ferner einen Zulauf und einen Ablauf für das Kühlfluid in den Spalt 5 bzw. aus dem Spalt 5. Der Zulauf kann beispielsweise über Öffnungen 51 in dem Rotorwellenkörper 13 erfolgen. Der Ablauf kann über Öffnungen 52 in dem Rotorwellenkörper erfolgen. Vorzugweise sind die Öffnungen 51 und Öffnungen 52 axial voneinander beabstandet, insbesondere die Zulauföffnungen 51 in einem Endbereich des Rotorwellenkörpers 13 und die Ablauföffnungen 52 in dem axial gegenüberliegenden Endbereich des Rotorwellenkörpers. Das Kühlfluid kann dann über die Einlauföffnungen 51 in den Spalt 5 einströmen, den Spalt 5 in axialer Richtung durchströmen und durch die Ablauföffnungen 52 wieder ausströmen. Die weitere Zu- bzw. Ableitung des Kühlfluids kann über einen oder beide Rotorwellenflansche erfolgen. Es kann ferner ein Trichter 6 als Mittel für einseitige Kühlmittelführung vorgesehen sein.The cooling system also includes an inlet and an outlet for the cooling fluid into the gap 5 and out of the gap 5. The inlet can take place, for example, via openings 51 in the rotor shaft body 13. The drain can take place via openings 52 in the rotor shaft body. The openings 51 and openings 52 are preferably spaced apart axially, in particular the inlet openings 51 in one end region of the rotor shaft body 13 and the outlet openings 52 in the axially opposite end region of the rotor shaft body. The cooling fluid can then flow into the gap 5 via the inlet openings 51 , flow through the gap 5 in the axial direction and flow out again through the outlet openings 52 . The cooling fluid can be further supplied or discharged via one or both rotor shaft flanges. Furthermore, a funnel 6 can be provided as a means for guiding the coolant on one side.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Spalt 5 auf seiner dem Rotorblechpaket zugewandten Seite mit einer Dichtungsanordnung 53 ausgestattet ist. Die Dichtungsanordnung 53 ist dazu eingerichtet, den Übertritt des Fluids aus dem Spalt 5 in das Rotorblechpaket 2, insbesondere zwischen die Einzelbleche 22, zu unterbinden zumindest aber deutlich zu reduzieren. Insofern ist die Dichtungsanordnung 53 dazu eingerichtet, den Eintritt von Kühlfluid in den Zwischenraum zwischen Rotor und Stator zu unterbinden, zumindest aber deutlich zu reduzieren.According to the invention, it is provided that the gap 5 is equipped with a sealing arrangement 53 on its side facing the laminated core of the rotor. The sealing arrangement 53 is set up to prevent the transfer of the fluid from the gap 5 into the laminated rotor core 2, in particular between the individual laminations 22, but at least to significantly reduce it. In this respect, the sealing arrangement 53 is set up to prevent the entry of cooling fluid into the intermediate space between the rotor and the stator, but at least to significantly reduce it.

Die Dichtungsanordnung 53 dichtet vorzugsweise an beiden Enden des Kühlringraumes über axiale Verspannung zu den angrenzenden Bauteilen 3,4 hin ab.The sealing arrangement 53 preferably seals at both ends of the annular cooling space by means of axial bracing towards the adjacent components 3 , 4 .

Als Dichtungsanordnung sind unterschiedliche Ausführungsformen denkbar.Different embodiments are conceivable as a sealing arrangement.

So kann die Dichtungsanordnung 53 beispielsweise eine Imprägnierung des Rotorblechpaketes 2 umfassen. Bei diesem Verfahren werden insbesondere Spalte und Kapillaren zwischen den Blechscheiben 22 geschlossen.For example, the sealing arrangement 53 can include an impregnation of the laminated rotor core 2 . In this method, in particular gaps and capillaries between the sheet metal discs 22 are closed.

Die Dichtungsanordnung 53 kann zusätzlich oder alternativ eine Lackschicht auf der Innenwandung der Öffnung 21 des Rotorblechpaketes 2 umfassen.The sealing arrangement 53 can additionally or alternatively comprise a layer of lacquer on the inner wall of the opening 21 of the laminated rotor core 2 .

Die Dichtungsanordnung 53 kann zusätzlich oder alternativ einen Dehnschlauch, insbesondere einen Kunststoff-Dehnschlauch umfassen, der insbesondere durch Wärme und/oder Innenhochdruck an die Innenwandung der Öffnung 21 des Rotorblechpaketes 2 gelegt wird. Der Dehnschlauch wird in/an die Öffnung 21 des Rotorblechpaketes eingebaut (thermischer Prozess).The sealing arrangement 53 can additionally or alternatively comprise an expansion hose, in particular a plastic expansion hose, which is placed against the inner wall of the opening 21 of the laminated rotor core 2 in particular by heat and/or internal high pressure. The expansion hose is installed in/at the opening 21 of the rotor laminated core (thermal process).

Die Dichtungsanordnung 53 kann zusätzlich oder alternativ eine metallische Folie umfassen, welche die Innenwand der Öffnung 21 des Rotorblechpaketes 2 auskleidet. Die metallische Folie ist vorzugsweise dünn genug, um plastisch-formschlüssig angepresst zu werden.The sealing arrangement 53 can additionally or alternatively comprise a metallic foil which lines the inner wall of the opening 21 of the laminated core 2 of the rotor. The metallic foil is preferably thin enough to be pressed on in a plastic, form-fitting manner.

Die Dichtungsanordnung 53 kann zusätzlich oder alternativ eine Kühlhülse umfassen, insbesondere aus Stahl oder Aluminium. Hier kann insbesondere eine Wärmeleitpaste (nicht dargestellt) zwischen der Hülse und der Innenwand 21 vorgesehen sein. Die Kühlhülse kann beispielsweise mit Kühlrippen 10 ausgestattet sein. Vorzugsweise bei Verwendung einer Kühlhülse ist es zudem möglich eine weitere Dichtungseinrichtung vorzusehen. Bei Ausgestaltung als Hülse, kann die Dichtungsanordnung auch in die Druckscheibe/Bauteile hineinragen (vgl. insbesondere 2).The sealing arrangement 53 can additionally or alternatively comprise a cooling sleeve, in particular made of steel or aluminum. Here, in particular, a thermally conductive paste (not shown) can be provided between the sleeve and the inner wall 21 . The cooling sleeve can be equipped with cooling fins 10, for example. It is also possible to provide a further sealing device, preferably when using a cooling sleeve. When designed as a sleeve, the sealing arrangement can also protrude into the thrust washer/components (cf. in particular 2 ).

Eine weitere Dichtungseinrichtung kann beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass die Dichtungseinrichtung einen Überstand der Hülse über das Rotorblechpaket hinaus aufweist, wobei der Überstand in eine Aussparung der Druckscheibe hineinragt, wobei ein Dichtring 54 zwischen dem Überstand und der Druckscheibe angeordnet ist.Another sealing device can, for example, be designed in such a way that the sealing device has an overhang of the sleeve beyond the laminated rotor core, with the overhang protruding into a recess in the thrust washer, with a sealing ring 54 being arranged between the overhang and the thrust washer.

Durch die Dichtungsanordnung 53, ggf. durch weitere Maßnahmen, entsteht ein flüssigkeitsdichter Kühlkanal zwischen Rotorwelle 1 und Innenbohrung 21.A liquid-tight cooling channel is created between the rotor shaft 1 and the inner bore 21 as a result of the sealing arrangement 53 and, if necessary, further measures.

Hierdurch kann insbesondere ein Eintreten von Kühlfluid in das Rotorblechpaket bzw. ein Austreten von Kühlfluid durch die Rotorblechzwischenräume in den Luftspalt zwischen Rotor R und Stator S unterbunden oder zumindest nahezu ausgeschlossen werden.In this way, in particular, the entry of cooling fluid into the laminated rotor core or the exit of cooling fluid through the spaces between the rotor laminations into the air gap between rotor R and stator S can be prevented or at least almost ruled out.

Ferner können flüssige Kühlmedien auch dann verwendet werden, wenn die elektrische Maschine innerhalb der Kapselung (Lager / Radialwellendichtring 54) trocken laufen soll.Furthermore, liquid cooling media can also be used when the electrical machine is to run dry within the encapsulation (bearing/radial shaft sealing ring 54).

Es ergibt sich im optimalen Falle ein geschlossener, leckagefreier Kühlkreislauf.In the best case, this results in a closed, leak-free cooling circuit.

Vorteilhafterweise ergeben sich geringe Kosten zur Erzeugung der Dichtheit des Kühlkreislaufes durch einfache, für den Bau elektrischer Maschinen etablierter Prozesse, wie beispielsweise Imprägnieren bzw. Lackieren.Advantageously, there are low costs for creating the tightness of the cooling circuit through simple processes established for the construction of electrical machines, such as impregnation or painting.

Es kann ferner vorzugsweise vorgesehen sein, dass, wie beispielsweise den 5 bis 6 gezeigt, eine zweiseitige Zuführung, insbesondere getrennt mittels Stopfen/Kühlmittelsperre 7, vorgesehen ist. Hierzu erfolgt beispielsweise eine Zuführung des Kühlfluids über den ersten Rotorwellenflansch 11 und eine Abführung des Kühlfluids über den zweiten Rotorwellenflansch 12. Der direkte Weg über die hohle Rotorwelle 1 ist vorzugsweise mittels der Kühlmittelsperre 7 in der Rotorwelle 1 versperrt.It can also preferably be provided that, such as the 5 until 6 shown, a two-sided supply, in particular separately by means of plugs / coolant barrier 7, is provided. For this purpose, for example, the cooling fluid is supplied via the first rotor shaft flange 11 and discharged via the second rotor shaft flange 12. The direct path via the hollow rotor shaft 1 is preferably blocked by the coolant barrier 7 in the rotor shaft 1.

Der Rotor kann ferner mit mindestens einem Magnet 8 und/oder Zuganker 9 ausgestattet sein.The rotor can also be equipped with at least one magnet 8 and/or tie rod 9 .

In der 1 ist ferner erkennbar, dass die Druckscheiben 11, 12 als separate Bauteile ausgeführt sein können. In den 3 bis 6 ist ferner erkennbar, dass eine Druckscheibe 11 einteilig mit der Rotorwelle 1 ausgestaltet ist, wohingegen die andere Druckscheibe 12 als separates Bauteil ausgestaltet ist. Hier ist ferner vorgesehen, dass das Blechpaket mit der anderen Druckscheibe 12 und dem mindestens einen Zuganker 9 axial geklemmt wird. Die zweite Druckscheibe 12 ist vorzugsweise axial entlang der Rotorwelle nicht fixiert, insbesondere schwimmend gelagert, kann vorzugsweise jedoch auch Drehmoment übertragen, insbesondere durch eine Schwalbenschanz- bzw. Nut-Feder-Verbindung. Es besteht hierdurch insbesondere ein wirksamer Formschluß in Umfangsrichtung gegen verdrehen.In the 1 It can also be seen that the thrust washers 11, 12 can be designed as separate components. In the 3 until 6 it can also be seen that a thrust washer 11 is designed in one piece with the rotor shaft 1, whereas the other thrust washer 12 is designed as a separate component. It is also provided here that the laminated core is clamped axially with the other thrust washer 12 and the at least one tie rod 9 . The second thrust washer 12 is preferably not fixed axially along the rotor shaft, in particular mounted in a floating manner, but can preferably also transmit torque, in particular by means of a dovetail or tongue and groove connection. As a result, there is in particular an effective form fit in the circumferential direction against twisting.

Es gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben sind selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Außerdem kann ein ggf. beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden.Features and details that are described in connection with a method also apply, of course, in connection with the device according to the invention and vice versa, so that with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention, mutual reference is or can always be made. In addition, an optionally described method according to the invention can be carried out with the device according to the invention.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102014106614 A1 [0002]DE 102014106614 A1 [0002]

Claims

Rotor (R) für eine elektrische Maschine, umfassend - ein Rotorblechpaket (2) mit einer Öffnung (21) zur Aufnahme einer Rotorwelle (1), - eine in der Öffnung (21) aufgenommene Rotorwelle (1), sowie - zwei Druckscheiben (3, 4), - wobei das Rotorblechpaket (2) axial zwischen den zwei Druckscheiben (3, 4) eingespannt ist und ein umlaufender, sich in axialer Richtung erstreckender Spalt (5) zwischen der Rotorwelle (1) und der Öffnung (21) vorhanden ist, welcher von einem Kühlfluid durchströmt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (5) auf seiner dem Rotorblechpaket zugewandten Seite mit einer Dichtungsanordnung (53) ausgestattet ist.Rotor (R) for an electrical machine, comprising - a laminated rotor core (2) with an opening (21) for receiving a rotor shaft (1), - a rotor shaft (1) received in the opening (21), and - two thrust washers (3 , 4), - wherein the laminated rotor core (2) is clamped axially between the two thrust washers (3, 4) and there is a circumferential gap (5) extending in the axial direction between the rotor shaft (1) and the opening (21). , through which a cooling fluid can flow, characterized in that the gap (5) is equipped with a sealing arrangement (53) on its side facing the laminated core of the rotor.

Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung (53) eine Imprägnierung des Rotorblechpaketes (2) umfasst.rotor after claim 1 , characterized in that the sealing arrangement (53) comprises an impregnation of the laminated rotor core (2).

Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung (53) eine Lackschicht auf der Innenwandung der Öffnung (21) des Rotorblechpaketes (2) umfasst.Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sealing arrangement (53) comprises a layer of lacquer on the inner wall of the opening (21) of the laminated rotor core (2).

Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung (53) einen Dehnschlauch, insbesondere einen Kunststoff-Dehnschlauch, umfasst.Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sealing arrangement (53) comprises an expansion tube, in particular a plastic expansion tube.

Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung (53) eine metallische Folie umfasst.Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sealing arrangement (53) comprises a metallic foil.

Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsanordnung (53) eine Hülse umfasst, insbesondere aus Stahl oder Aluminium.Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sealing arrangement (53) comprises a sleeve, in particular made of steel or aluminium.

Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmeleitpaste zwischen der Hülse und der Innenwand der Öffnung (21) vorgesehen ist.Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that heat-conducting paste is provided between the sleeve and the inner wall of the opening (21).

Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse mit Kühlrippen ausgestattet ist.Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sleeve is equipped with cooling fins.

Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (R) mit einer weiteren Dichtungseinrichtung ausgestattet ist, insbesondere dass der Rotor mit einer Dichtungseinrichtung zwischen der Dichtungsanordnung (53) und der Druckscheibe (3 bzw. 4) ausgestattet ist.Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the rotor (R) is equipped with a further sealing device, in particular that the rotor is equipped with a sealing device between the sealing arrangement (53) and the thrust washer (3 or 4).

Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungseinrichtung einen Überstand der Hülse über das Rotorblechpaket hinaus aufweist, wobei der Überstand in eine Aussparung der Druckscheibe (3 bzw. 4) hineinragt, wobei ein Dichtring (54) zwischen dem Überstand und der Druckscheibe (3 bzw. 4) angeordnet ist.Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sealing device has an overhang of the sleeve beyond the rotor laminated core, the overhang protruding into a recess in the thrust washer (3 or 4), a sealing ring (54) between the overhang and the thrust washer (3 or 4) is arranged.

Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trichter (6) als Kühlmittelführung in der Rotorwelle vorgesehen ist.Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that a funnel (6) is provided as coolant guide in the rotor shaft.

Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle mit einer Kühlmittelsperre (7) ausgestattet ist.Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the rotor shaft is equipped with a coolant barrier (7).

Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckscheibe (11) einteilig mit der Rotorwelle (1) ausgestaltet ist, wohingegen die andere Druckscheibe (12) als separates Bauteil ausgestaltet ist.Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that one thrust washer (11) is designed in one piece with the rotor shaft (1), whereas the other thrust washer (12) is designed as a separate component.

Rotor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Druckscheibe (12) axial verschiebbar, jedoch nicht verdrehbar, insbesondere durch eine Schwalbenschanz- bzw. Nut-Feder-Verbindung, mit der Rotorwelle (1) verbunden ist.Rotor according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one thrust washer (12) is connected to the rotor shaft (1) in an axially displaceable but non-rotatable manner, in particular by a dovetail or tongue and groove connection.

Elektrische Maschine, insbesondere Elektromotor, umfassten einen Stator (S) und einen Rotor (R), gekennzeichnet durch einen Rotor gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche.Electrical machine, in particular electric motor, comprises a stator (S) and a rotor (R), characterized by a rotor according to at least one of the preceding claims.