WO2024099706A1 - Rotor of an electric machine - Google Patents

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WO2024099706A1
WO2024099706A1 PCT/EP2023/078737 EP2023078737W WO2024099706A1 WO 2024099706 A1 WO2024099706 A1 WO 2024099706A1 EP 2023078737 W EP2023078737 W EP 2023078737W WO 2024099706 A1 WO2024099706 A1 WO 2024099706A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
disk
balancing
plastic
shaft
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/078737
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Herzberger
Jannik Stammler
Oliver Gerundt
Johannes Riedl
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/04—Balancing means

Definitions

  • the invention is based on a rotor of an electrical machine according to the preamble of the main claim.
  • a rotor of an electrical machine is already known from DE102019133532 A1, with a rotor shaft rotatable about a rotor axis, with a rotor body arranged on the rotor shaft, in particular a rotor laminated core, with at least one end disk arrangement arranged on one of the two end faces of the rotor body, which comprises a balancing disk, wherein a cooling path is formed in the rotor body, which is fluidly connected to a shaft cooling channel of the rotor shaft for cooling the rotor with a cooling fluid.
  • the metal balancing disk is provided with connecting channels to supply fluid to the cooling path of the rotor.
  • the metal balancing disk is complex to manufacture due to the integration of the connecting channels.
  • the rotor of an electrical machine according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the end disk arrangement can be produced more easily and more cost-effectively.
  • the end disk arrangement comprises a plastic disk facing the rotor body, which has at least one connecting channel as part of the cooling path on a side facing the rotor body and a balancing disk holder on a side facing away from the rotor body, in which the balancing disk is arranged for axial support of the plastic disk.
  • Connecting channels for the cooling path can be integrated into the plastic disk of the end disk arrangement in a simple and cost-effective manner.
  • a plastic disk between the metal balancing disk and the rotor body, losses in the rotor are avoided.
  • the balancing disk for axial support of the plastic disk rests against the plastic disk with a contact surface and if the balancing disk is attached to the rotor shaft, in particular pressed onto it, for axial support on the rotor shaft.
  • This provides a simple way of axially supporting the respective plastic disk on the balancing disk, which in turn is attached to the rotor shaft for axial support.
  • the balancing disc holder of the plastic disc has at least one centering shoulder, which is provided for the radial alignment of the plastic disc relative to the outer circumference of the balancing disc.
  • the plastic disc can be aligned or centered in the radial direction relative to the balancing disc. This ensures that the plastic disc is brought into the correct radial position when the rotor is assembled. This means, for example, that the outer circumference of the plastic disc can be aligned flush with the outer circumference of the rotor body in the radial direction.
  • connecting channels in the plastic disc to the cooling channels of the rotor body can be aligned in the radial direction.
  • the respective plastic disk has an inner circumference facing the rotor shaft, with an annular gap being formed in the radial direction with respect to the rotor axis between the inner circumference of the plastic disk and the rotor shaft.
  • the cooling fluid of the cooling path is distributed to the at least one connecting channel, in particular to the multiple connecting channels, of the plastic disk.
  • the annular gap enables the radial alignment of the respective plastic disk.
  • a single annular centering shoulder can be provided on the respective plastic disk to form the balancing disk holder, or several centering shoulders can be designed as individual cantilever elements, spaced apart from one another in the circumferential direction. It is also advantageous if the balancing disk arranged in the balancing disk holder rests with an inner circumference on the rotor shaft and with an outer circumference on the centering shoulder of the plastic disk. In this way, the balancing disk can support the respective plastic disk in the axial direction against pressure forces from the cooling path and align or center it in the radial direction.
  • the balancing disk can be a metal disk, for example.
  • the balancing disk is thus a cost-effective metal part without integrated connecting channels for the cooling path.
  • the at least one connecting channel of the plastic disk is fluidly connected to the shaft cooling channel via at least one shaft outlet and runs radially outwards as part of the cooling path and opens into cooling channels of the rotor body. In this way, the cooling path can be easily supplied with cooling fluid from the shaft cooling channel.
  • a seal is provided between the balancing disc holder of the respective plastic disc and the balancing disc to seal the cooling path. This prevents cooling fluid from escaping from the cooling path via the balancing disc holder of the respective plastic disc to the outside of the cooling path.
  • the rotor body is enclosed by at least one rotor sleeve, in particular a fiber composite sleeve, which extends beyond the rotor body in the axial direction with respect to the rotor axis with at least one sleeve end section and rests with the sleeve end section under prestress on an annular support surface of the respective plastic disk.
  • the respective plastic disk is also axially supported on the rotor sleeve and can therefore absorb even higher axial pressure forces.
  • the cooling path of the rotor is further sealed in this way, so that leakage through a gap between the rotor body and the respective plastic disk is avoided.
  • the invention further relates to an electrical machine with a rotor according to the invention.
  • Fig.l is a sectional view of a rotor of an electrical machine according to the invention.
  • Fig.2 is a view of a detail A according to Fig.l.
  • the rotor 1 according to the invention of an electrical machine 2, in particular a permanent magnet excited synchronous machine, comprises a rotor shaft 4 rotatable about a rotor axis 3, a rotor body 5 arranged on the rotor shaft 4, in particular a rotor laminated core, and at least one end disk arrangement 6, 7 arranged on one of the two end faces of the rotor body 5, which comprises a balancing disk 7 for balancing the rotor 1.
  • a cooling path 8 is formed in the rotor body 5, which is fluidly connected to a shaft cooling channel 9 of the rotor shaft 4 for cooling the rotor 1 with a cooling fluid, for example oil.
  • the end disk arrangement 6,7 comprises a plastic disk 6 facing the rotor body 5, which has at least one connecting channel 8.1 as part of the cooling path 8 on a side facing the rotor body 5 and a balancing disk receptacle 10 on a side facing away from the rotor body 5, in which the balancing disk 7 is arranged for axially supporting the plastic disk 6 against compressive forces from the cooling path 8.
  • the balancing disc holder 10 of the respective plastic disc 6 is, for example, arranged concentrically with the rotor shaft 4.
  • the balancing disk 7 rests against the plastic disk 6 with a contact surface for axial support of the plastic disk 6 and is fastened to the rotor shaft 4 for axial support on the rotor shaft 4, in particular pressed onto the rotor shaft 4.
  • the balancing disk holder 10 of the respective plastic disk 6 has at least one centering shoulder 12, which is designed for the radial alignment of the plastic disk 6 relative to the outer circumference of the balancing disk 7 with respect to the rotor axis 3 and forms the balancing disk holder 10.
  • the respective plastic disk 6 has an inner circumference 6i facing the rotor shaft 3, wherein an annular gap 13 for radial centering of the plastic disk 6 is formed in the radial direction with respect to the rotor axis 3 between the inner circumference 6i of the plastic disk 6 and the rotor shaft 4.
  • a single annular centering shoulder 12 can be provided on the respective plastic disk 6 to form the balancing disk holder 10.
  • the balancing disk 7 arranged in the balancing disk holder 10 rests with an inner circumference 7i on the rotor shaft 4 and with an outer circumference 7a on the centering shoulder 12 of the respective plastic disk 6.
  • the respective plastic disc 6 can also be aligned in the circumferential direction relative to the rotor body 5, for example by means of dowel pins (not shown).
  • the balancing disc 7, for example, is a metal disc.
  • the at least one connecting channel 8.1 of the plastic disk 6 is fluidly connected to the shaft cooling channel 9 via at least one shaft outlet 14, runs downstream as part of the cooling path 8 radially outward and opens into cooling channels 8.2 of the rotor body 5.
  • the respective connecting channel 8.1 is designed, for example, as a groove on the side of the respective plastic disk 6 facing the rotor body 5.
  • a seal 15 for sealing the cooling path 8 is provided between the balancing disk holder 10 of the respective plastic disk 6 and the balancing disk 7.
  • the seal 15 can be, for example, a separate sealing ring 16, which is arranged, for example, in an annular groove 17 of the plastic disk 6 or in an annular groove 17 of the balancing disk 7.
  • the annular seal 15 can comprise, for example, a sealing structure 18, a surface seal or a labyrinth seal, which is formed on an end face of the plastic disk 6 and/or on an end face of the balancing disk 7.
  • the annular seal 15 can also be a dispensing seal, a seal molded or injection-molded onto the plastic disk 6, in particular made of a different material than the plastic of the plastic disk 6.
  • the rotor body 5 is enclosed, for example, by a rotor sleeve 20, in particular a fiber composite sleeve, which extends beyond the rotor body 5 in the axial direction with respect to the rotor axis 3 with at least one sleeve end section 20e and rests with the sleeve end section 20e under prestress on an annular support surface 6a of the respective plastic disk 6.
  • the plastic disk 6 extends in the radial direction with respect to the rotor axis 3 beyond the cooling channels 8.2 of the rotor body 5 to the outer circumference of the rotor body 5.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

The invention relates to a rotor (1) of an electric machine (2), having a rotor shaft (4) which is rotatable about a rotor axis (3), having a rotor body (5), in particular a laminated rotor core, which is arranged on the rotor shaft (4), and having at least one end disc assembly (6, 7) which is arranged on one of the two end faces of the rotor body (5) and which comprises a balancing disc (7), wherein a cooling path (8) is formed in the rotor body (5) which is fluidically connected to a shaft cooling channel (9) of the rotor shaft (4) in order to cool the rotor (1) using a cooling fluid, characterised in that the end disc assembly (6, 7) comprises a plastics disc (6) which faces the rotor body (5) and which has, on a side facing the rotor body (5), at least one connection channel (8.1) as part of the cooling path (8) and, on the side facing away from the rotor body (5), a balancing disc receptacle (10) in which the balancing disc (7) is arranged for axially supporting the plastics disc (6).

Description

Beschreibung Description
Titel Title
Rotor einer elektrischen Maschine Rotor of an electrical machine
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung geht aus von einem Rotor einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. The invention is based on a rotor of an electrical machine according to the preamble of the main claim.
Es ist schon ein Rotor einer elektrischen Maschine aus der DE102019133532 Al bekannt, mit einer um eine Rotorachse drehbaren Rotorwelle, mit einem auf der Rotorwelle angeordneten Rotorkörper, insbesondere einem Rotorblechpaket, mit zumindest einer an einer der beiden Stirnseiten des Rotorkörpers angeordneten Endscheibenanordnung, die eine Wuchtscheibe umfasst, wobei im Rotorkörper ein Kühlpfad ausgebildet ist, der mit einem Wellenkühlkanal der Rotorwelle strömungsverbunden ist zur Kühlung des Rotors mit einem Kühlfluid. A rotor of an electrical machine is already known from DE102019133532 A1, with a rotor shaft rotatable about a rotor axis, with a rotor body arranged on the rotor shaft, in particular a rotor laminated core, with at least one end disk arrangement arranged on one of the two end faces of the rotor body, which comprises a balancing disk, wherein a cooling path is formed in the rotor body, which is fluidly connected to a shaft cooling channel of the rotor shaft for cooling the rotor with a cooling fluid.
In der metallischen Wuchtscheibe sind Verbindungskanäle zur Fluidversorgung des Kühlpfads des Rotors vorgesehen. Die metallische Wuchtscheibe ist durch die Integration der Verbindungskanäle aufwendig herzustellen. The metal balancing disk is provided with connecting channels to supply fluid to the cooling path of the rotor. The metal balancing disk is complex to manufacture due to the integration of the connecting channels.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Der erfindungsgemäße Rotor einer elektrischen Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Endscheibenanordnung einfacher und kostengünstiger herstellbar ist. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem die Endscheibenanordnung eine dem Rotorkörper zugewandte Kunststoffscheibe umfasst, die auf einer dem Rotorkörper zugewandten Seite zumindest einen Verbindungskanal als Teil des Kühlpfads und auf einer dem Rotorkörper abgewandten Seite eine Wuchtscheiben-Aufnahme aufweist, in der die Wuchtscheibe zur axialen Abstützung der Kunststoffscheibe angeordnet ist. The rotor of an electrical machine according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the end disk arrangement can be produced more easily and more cost-effectively. This is achieved according to the invention in that the end disk arrangement comprises a plastic disk facing the rotor body, which has at least one connecting channel as part of the cooling path on a side facing the rotor body and a balancing disk holder on a side facing away from the rotor body, in which the balancing disk is arranged for axial support of the plastic disk.
In der Kunststoffscheibe der Endscheibenanordnung können auf einfache und kostengünstige Weise Verbindungskanäle für den Kühlpfad integriert werden. Durch die Anordnung einer Kunststoffscheibe zwischen der metallischen Wuchtscheibe und dem Rotorkörper werden im Rotor Verluste vermieden. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Rotors einer elektrischen Maschine möglich. Connecting channels for the cooling path can be integrated into the plastic disk of the end disk arrangement in a simple and cost-effective manner. By arranging a plastic disk between the metal balancing disk and the rotor body, losses in the rotor are avoided. The measures listed in the subclaims enable advantageous further developments and improvements of the rotor of an electrical machine specified in the main claim.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Wuchtscheibe zur axialen Abstützung der Kunststoffscheibe mit einer Anlagefläche an der Kunststoffscheibe anliegt und wenn die Wuchtscheibe zur axialen Abstützung an der Rotorwelle an der Rotorwelle befestigt, insbesondere aufgepresst, ist. Dadurch wird die jeweilige Kunststoffscheibe auf einfache Weise an der Wuchtscheibe axial abgestützt, die wiederum zur axialen Abstützung an der Rotorwelle befestigt ist. It is particularly advantageous if the balancing disk for axial support of the plastic disk rests against the plastic disk with a contact surface and if the balancing disk is attached to the rotor shaft, in particular pressed onto it, for axial support on the rotor shaft. This provides a simple way of axially supporting the respective plastic disk on the balancing disk, which in turn is attached to the rotor shaft for axial support.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Wuchtscheiben-Aufnahme der Kunststoffscheibe zumindest eine Zentrierschulter aufweist, die zur radialen Ausrichtung der Kunststoffscheibe relativ zum Außenumfang der Wuchtscheibe vorgesehen ist. Auf diese Weise kann die Kunststoffscheibe in radialer Richtung relativ zur Wuchtscheibe ausgerichtet bzw. zentriert werden. Somit wird sichergestellt, dass die Kunststoffscheibe bei der Montage des Rotors in die korrekte radiale Lage gebracht wird. Dadurch kann beispielsweise der Außenumfang der Kunststoffscheibe bündig zum Außenumfang des Rotorkörpers in radialer Richtung ausgerichtet werden. It is also advantageous if the balancing disc holder of the plastic disc has at least one centering shoulder, which is provided for the radial alignment of the plastic disc relative to the outer circumference of the balancing disc. In this way, the plastic disc can be aligned or centered in the radial direction relative to the balancing disc. This ensures that the plastic disc is brought into the correct radial position when the rotor is assembled. This means, for example, that the outer circumference of the plastic disc can be aligned flush with the outer circumference of the rotor body in the radial direction.
Weiterhin können die in der Kunststoffscheibe ausgeführten Verbindungskanäle zu den Kühlkanälen des Rotorkörpers in radialer Richtung ausgerichtet werden. Furthermore, the connecting channels in the plastic disc to the cooling channels of the rotor body can be aligned in the radial direction.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn die jeweilige Kunststoffscheibe einen der Rotorwelle zugewandten Innenumfang aufweist, wobei in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse zwischen dem Innenumfang der Kunststoffscheibe und der Rotorwelle ein Ringspalt ausgebildet ist. Auf diese Weise wird das Kühlfluid des Kühlpfads auf den zumindest einen Verbindungskanal, insbesondere auf die mehreren Verbindungskanäle, der Kunststoffscheibe verteilt. Außerdem ermöglicht der Ringspalt das radiale Ausrichten der jeweiligen Kunststoffscheibe. It is very advantageous if the respective plastic disk has an inner circumference facing the rotor shaft, with an annular gap being formed in the radial direction with respect to the rotor axis between the inner circumference of the plastic disk and the rotor shaft. In this way, the cooling fluid of the cooling path is distributed to the at least one connecting channel, in particular to the multiple connecting channels, of the plastic disk. In addition, the annular gap enables the radial alignment of the respective plastic disk.
Nach vorteilhaften Ausführungsformen kann an der jeweiligen Kunststoffscheibe zur Bildung der Wuchtscheiben-Aufnahme eine einzige ringförmig umlaufende Zentrierschulter vorgesehen oder können mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, als einzelne Kragelemente ausgebildete Zentrierschultern ausgeführt sein. Desweiteren vorteilhaft ist, wenn die in der Wuchtscheiben-Aufnahme angeordnete Wuchtscheibe mit einem Innenumfang an der Rotorwelle und am Außenumfang an der Zentrierschulter der Kunststoffscheibe anliegt. Auf diese Weise kann die Wuchtscheibe die jeweilige Kunststoffscheibe in axialer Richtung gegen Druckkräfte aus dem Kühlpfad abstützen und in radialer Richtung ausrichten bzw. zentrieren. According to advantageous embodiments, a single annular centering shoulder can be provided on the respective plastic disk to form the balancing disk holder, or several centering shoulders can be designed as individual cantilever elements, spaced apart from one another in the circumferential direction. It is also advantageous if the balancing disk arranged in the balancing disk holder rests with an inner circumference on the rotor shaft and with an outer circumference on the centering shoulder of the plastic disk. In this way, the balancing disk can support the respective plastic disk in the axial direction against pressure forces from the cooling path and align or center it in the radial direction.
Nach einer vorteilhaften Ausführung kann die Wuchtscheibe beispielsweise eine Metallscheibe sein. Die Wuchtscheibe ist auf diese Weise ein kostengünstiges Metallteil ohne integrierte Verbindungskanäle für den Kühlpfad. According to an advantageous embodiment, the balancing disk can be a metal disk, for example. The balancing disk is thus a cost-effective metal part without integrated connecting channels for the cooling path.
Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn der zumindest eine Verbindungskanal der Kunststoffscheibe über zumindest einen Wellenauslass mit dem Wellenkühlkanal strömungsverbunden ist und als Teil des Kühlpfades nach radial außen verläuft und in Kühlkanäle des Rotorkörpers mündet. Auf diese Weise kann der Kühlpfad auf einfache Weise mit Kühlfluid aus dem Wellenkühlkanal versorgt werden. It is also advantageous if the at least one connecting channel of the plastic disk is fluidly connected to the shaft cooling channel via at least one shaft outlet and runs radially outwards as part of the cooling path and opens into cooling channels of the rotor body. In this way, the cooling path can be easily supplied with cooling fluid from the shaft cooling channel.
Vorteilhaft ist auch, wenn zwischen der Wuchtscheiben-Aufnahme der jeweiligen Kunststoffscheibe und der Wuchtscheibe eine Abdichtung zur Abdichtung des Kühlpfades vorgesehen ist. Auf diese Weise wird vermieden, dass Kühlfluid aus dem Kühlpfad über die Wuchtscheiben-Aufnahme der jeweiligen Kunststoffscheibe nach außerhalb des Kühlpfades entweichen kann. It is also advantageous if a seal is provided between the balancing disc holder of the respective plastic disc and the balancing disc to seal the cooling path. This prevents cooling fluid from escaping from the cooling path via the balancing disc holder of the respective plastic disc to the outside of the cooling path.
Außerdem vorteilhaft ist, wenn der Rotorkörper von zumindest einer Rotorhülse, insbesondere einer Faserverbundhülse, umschlossen ist, die in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse mit zumindest einem Hülsenendabschnitt über den Rotorkörper hinausreicht und mit dem Hülsenendabschnitt unter einer Vorspannung an einer ringförmigen Auflagefläche der jeweiligen Kunststoffscheibe anliegt. Auf diese Weise wird die jeweilige Kunststoffscheibe zusätzlich auch an der Rotorhülse axial abgestützt und kann somit noch höhere axiale Druckkräfte aufnehmen. Außerdem wird auf diese Weise der Kühlpfad des Rotors weiter abgedichtet, so dass eine Leckage durch einen Spalt zwischen dem Rotorkörper und der jeweiligen Kunststoffscheibe vermieden wird. It is also advantageous if the rotor body is enclosed by at least one rotor sleeve, in particular a fiber composite sleeve, which extends beyond the rotor body in the axial direction with respect to the rotor axis with at least one sleeve end section and rests with the sleeve end section under prestress on an annular support surface of the respective plastic disk. In this way, the respective plastic disk is also axially supported on the rotor sleeve and can therefore absorb even higher axial pressure forces. In addition, the cooling path of the rotor is further sealed in this way, so that leakage through a gap between the rotor body and the respective plastic disk is avoided.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine mit einem erfindungsgemäßen Rotor. Zeichnung The invention further relates to an electrical machine with a rotor according to the invention. drawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. An embodiment of the invention is shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description.
Es zeigen: Show it:
Fig.l eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Rotors einer elektrischen Maschine und Fig.l is a sectional view of a rotor of an electrical machine according to the invention and
Fig.2 eine Ansicht eines Details A nach Fig.l. Fig.2 is a view of a detail A according to Fig.l.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Description of the embodiment
Fig.l zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Rotors einer elektrischen Maschine. Fig.l shows a sectional view of a rotor of an electrical machine according to the invention.
Der erfindungsgemäße Rotor 1 einer elektrischen Maschine 2, insbesondere einer permanentmagneterregten Synchronmaschine, umfasst eine um eine Rotorachse 3 drehbare Rotorwelle 4, einen auf der Rotorwelle 4 angeordneten Rotorkörper 5, insbesondere ein Rotorblechpaket, und zumindest eine an einer der beiden Stirnseiten des Rotorkörpers 5 angeordneten Endscheibenanordnung 6,7, die eine Wuchtscheibe 7 zum Auswuchten des Rotors 1 umfasst. The rotor 1 according to the invention of an electrical machine 2, in particular a permanent magnet excited synchronous machine, comprises a rotor shaft 4 rotatable about a rotor axis 3, a rotor body 5 arranged on the rotor shaft 4, in particular a rotor laminated core, and at least one end disk arrangement 6, 7 arranged on one of the two end faces of the rotor body 5, which comprises a balancing disk 7 for balancing the rotor 1.
Im Rotorkörper 5 ist ein Kühlpfad 8 ausgebildet, der mit einem Wellenkühlkanal 9 der Rotorwelle 4 strömungsverbunden ist zur Kühlung des Rotors 1 mit einem Kühlfluid, beispielsweise Öl. A cooling path 8 is formed in the rotor body 5, which is fluidly connected to a shaft cooling channel 9 of the rotor shaft 4 for cooling the rotor 1 with a cooling fluid, for example oil.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Endscheibenanordnung 6,7 eine dem Rotorkörper 5 zugewandte Kunststoffscheibe 6 umfasst, die auf einer dem Rotorkörper 5 zugewandten Seite zumindest einen Verbindungskanal 8.1 als Teil des Kühlpfads 8 und auf einer dem Rotorkörper 5 abgewandten Seite eine Wuchtscheiben-Aufnahme 10 aufweist, in der die Wuchtscheibe 7 zur axialen Abstützung der Kunststoffscheibe 6 gegenüber Druckkräften aus dem Kühlpfad 8 angeordnet ist. Die Wuchtscheiben-Aufnahme 10 der jeweiligen Kunststoffscheibe 6 ist beispielsweise konzentrisch mit der Rotorwelle 4 angeordnet. According to the invention, the end disk arrangement 6,7 comprises a plastic disk 6 facing the rotor body 5, which has at least one connecting channel 8.1 as part of the cooling path 8 on a side facing the rotor body 5 and a balancing disk receptacle 10 on a side facing away from the rotor body 5, in which the balancing disk 7 is arranged for axially supporting the plastic disk 6 against compressive forces from the cooling path 8. The balancing disc holder 10 of the respective plastic disc 6 is, for example, arranged concentrically with the rotor shaft 4.
Die Wuchtscheibe 7 liegt zur axialen Abstützung der Kunststoffscheibe 6 mit einer Anlagefläche an der Kunststoffscheibe 6 an und ist zur axialen Abstützung an der Rotorwelle 4 an der Rotorwelle 4 befestigt, insbesondere auf die Rotorwelle 4 aufgepresst. The balancing disk 7 rests against the plastic disk 6 with a contact surface for axial support of the plastic disk 6 and is fastened to the rotor shaft 4 for axial support on the rotor shaft 4, in particular pressed onto the rotor shaft 4.
Die Wuchtscheiben-Aufnahme 10 der jeweiligen Kunststoffscheibe 6 weist zumindest eine Zentrierschulter 12 auf, die zur bezüglich der Rotorachse 3 radialen Ausrichtung der Kunststoffscheibe 6 relativ zum Außenumfang der Wuchtscheibe 7 ausgebildet ist und die Wuchtscheiben-Aufnahme 10 bildet. Die jeweilige Kunststoffscheibe 6 hat einen der Rotorwelle 3 zugewandten Innenumfang 6i, wobei in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse 3 zwischen dem Innenumfang 6i der Kunststoffscheibe 6 und der Rotorwelle 4 ein Ringspalt 13 zum radialen Zentrieren der Kunststoffscheibe 6 ausgebildet ist. An der jeweiligen Kunststoffscheibe 6 kann zur Bildung der Wuchtscheiben-Aufnahme 10 eine einzige ringförmig umlaufende Zentrierschulter 12 vorgesehen sein. Alternativ können auch mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, als einzelne Kragelemente ausgebildete Zentrierschultern 12 ausgeführt werden. Die in der Wuchtscheiben-Aufnahme 10 angeordnete Wuchtscheibe 7 liegt mit einem Innenumfang 7i an der Rotorwelle 4 und am Außenumfang 7a an der Zentrierschulter 12 der jeweiligen Kunststoffscheibe 6 an. The balancing disk holder 10 of the respective plastic disk 6 has at least one centering shoulder 12, which is designed for the radial alignment of the plastic disk 6 relative to the outer circumference of the balancing disk 7 with respect to the rotor axis 3 and forms the balancing disk holder 10. The respective plastic disk 6 has an inner circumference 6i facing the rotor shaft 3, wherein an annular gap 13 for radial centering of the plastic disk 6 is formed in the radial direction with respect to the rotor axis 3 between the inner circumference 6i of the plastic disk 6 and the rotor shaft 4. A single annular centering shoulder 12 can be provided on the respective plastic disk 6 to form the balancing disk holder 10. Alternatively, several centering shoulders 12 spaced apart from one another in the circumferential direction and designed as individual cantilever elements can also be designed. The balancing disk 7 arranged in the balancing disk holder 10 rests with an inner circumference 7i on the rotor shaft 4 and with an outer circumference 7a on the centering shoulder 12 of the respective plastic disk 6.
Die jeweilige Kunststoffscheibe 6 kann auch in Umfangsrichtung relativ zum Rotorkörper 5 ausgerichtet sein, beispielsweise mittels von nicht dargestellten Passstiften. The respective plastic disc 6 can also be aligned in the circumferential direction relative to the rotor body 5, for example by means of dowel pins (not shown).
Die Wuchtscheibe 7 ist beispielsweise eine Metallscheibe. The balancing disc 7, for example, is a metal disc.
Der zumindest eine Verbindungskanal 8.1 der Kunststoffscheibe 6 ist über zumindest einen Wellenauslass 14 mit dem Wellenkühlkanal 9 strömungsverbunden, verläuft stromabwärts als Teil des Kühlpfades 8 nach radial außen und mündet in Kühlkanäle 8.2 des Rotorkörpers 5. Der jeweilige Verbindungskanal 8.1 ist beispielsweise als Nut auf der dem Rotorkörper 5 zugewandten Seite der jeweiligen Kunststoffscheibe 6 ausgeführt. Zwischen der Wuchtscheiben-Aufnahme 10 der jeweiligen Kunststoffscheibe 6 und der Wuchtscheibe 7 ist nach Fig.2 beispielsweise eine Abdichtung 15 zur Abdichtung des Kühlpfades 8 vorgesehen. Die Abdichtung 15 kann beispielsweise ein separater Dichtring 16 sein, der beispielsweise in einer Ringnut 17 der Kunststoffscheibe 6 oder in einer Ringnut 17 der Wuchtscheibe 7 angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die ringförmige Abdichtung 15 eine beispielsweise Dichtstruktur 18, eine Flächendichtung oder eine Labyrinthdichtung umfassen, die an einer Stirnseite der Kunststoffscheibe 6 und/oder an einer Stirnseite der Wuchtscheibe 7 ausgebildet ist. Die ringförmige Abdichtung 15 kann weiterhin eine Dispensdichtung, eine an die Kunststoffscheibe 6 angeformte oder angespritzte Dichtung sein, insbesondere aus einem anderen Material als der Kunststoff der Kunststoffscheibe 6. The at least one connecting channel 8.1 of the plastic disk 6 is fluidly connected to the shaft cooling channel 9 via at least one shaft outlet 14, runs downstream as part of the cooling path 8 radially outward and opens into cooling channels 8.2 of the rotor body 5. The respective connecting channel 8.1 is designed, for example, as a groove on the side of the respective plastic disk 6 facing the rotor body 5. According to Fig. 2, a seal 15 for sealing the cooling path 8 is provided between the balancing disk holder 10 of the respective plastic disk 6 and the balancing disk 7. The seal 15 can be, for example, a separate sealing ring 16, which is arranged, for example, in an annular groove 17 of the plastic disk 6 or in an annular groove 17 of the balancing disk 7. Alternatively or additionally, the annular seal 15 can comprise, for example, a sealing structure 18, a surface seal or a labyrinth seal, which is formed on an end face of the plastic disk 6 and/or on an end face of the balancing disk 7. The annular seal 15 can also be a dispensing seal, a seal molded or injection-molded onto the plastic disk 6, in particular made of a different material than the plastic of the plastic disk 6.
Der Rotorkörper 5 ist nach dem Ausführungsbeispiel beispielsweise von einer Rotorhülse 20, insbesondere einer Faserverbundhülse, umschlossen, die in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse 3 mit zumindest einem Hülsenendabschnitt 20e über den Rotorkörper 5 hinausreicht und mit dem Hülsenendabschnitt 20e unter einer Vorspannung an einer ringförmigen Auflagefläche 6a der jeweiligen Kunststoffscheibe 6 anliegt. Dazu reicht die Kunststoffscheibe 6 in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse 3 über die Kühlkanäle 8.2 des Rotorkörpers 5 hinaus bis an den Außenumfang des Rotorkörpers 5. According to the exemplary embodiment, the rotor body 5 is enclosed, for example, by a rotor sleeve 20, in particular a fiber composite sleeve, which extends beyond the rotor body 5 in the axial direction with respect to the rotor axis 3 with at least one sleeve end section 20e and rests with the sleeve end section 20e under prestress on an annular support surface 6a of the respective plastic disk 6. For this purpose, the plastic disk 6 extends in the radial direction with respect to the rotor axis 3 beyond the cooling channels 8.2 of the rotor body 5 to the outer circumference of the rotor body 5.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Rotor (1) einer elektrischen Maschine (2) mit einer um eine Rotorachse (3) drehbaren Rotorwelle (4), mit einem auf der Rotorwelle (4) angeordneten Rotorkörper (5), insbesondere einem Rotorblechpaket, und mit zumindest einer an einer der beiden Stirnseiten des Rotorkörpers (5) angeordneten Endscheibenanordnung (6,7), die eine Wuchtscheibe (7) umfasst, wobei im Rotorkörper (5) ein Kühlpfad (8) ausgebildet ist, der mit einem Wellenkühlkanal (9) der Rotorwelle (4) strömungsverbunden ist zur Kühlung des Rotors (1) mit einem Kühlfluid, dadurch gekennzeichnet, dass die Endscheibenanordnung (6,7) eine dem Rotorkörper (5) zugewandte Kunststoffscheibe (6) umfasst, die auf einer dem Rotorkörper (5) zugewandten Seite zumindest einen Verbindungskanal (8.1) als Teil des Kühlpfads (8) und auf einer dem Rotorkörper (5) abgewandten Seite eine Wuchtscheiben-Aufnahme (10) aufweist, in der die Wuchtscheibe (7) zur axialen Abstützung der Kunststoffscheibe (6) angeordnet ist. 1. Rotor (1) of an electrical machine (2) with a rotor shaft (4) that can be rotated about a rotor axis (3), with a rotor body (5), in particular a rotor laminated core, arranged on the rotor shaft (4), and with at least one end disk arrangement (6, 7) arranged on one of the two end faces of the rotor body (5), which comprises a balancing disk (7), wherein a cooling path (8) is formed in the rotor body (5), which is fluidly connected to a shaft cooling channel (9) of the rotor shaft (4) for cooling the rotor (1) with a cooling fluid, characterized in that the end disk arrangement (6, 7) comprises a plastic disk (6) facing the rotor body (5), which has at least one connecting channel (8.1) as part of the cooling path (8) on a side facing the rotor body (5) and a balancing disk holder (10) on a side facing away from the rotor body (5), in which the balancing disk (7) is arranged for axially supporting the plastic disk (6). is.
2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wuchtscheibe (7) zur axialen Abstützung der Kunststoffscheibe (6) mit einer Anlagefläche an der Kunststoffscheibe (6) anliegt und dass die Wuchtscheibe (7) zur axialen Abstützung an der Rotorwelle (4) an der Rotorwelle (4) befestigt, insbesondere aufgepresst, ist. 2. Rotor according to claim 1, characterized in that the balancing disk (7) for axial support of the plastic disk (6) rests with a contact surface on the plastic disk (6) and that the balancing disk (7) for axial support on the rotor shaft (4) is fastened, in particular pressed onto, the rotor shaft (4).
3. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wuchtscheiben-Aufnahme (10) der Kunststoffscheibe (6) zumindest eine Zentrierschulter (12) aufweist, die zur radialen Ausrichtung der Kunststoffscheibe (6) relativ zum Außenumfang (7a) der Wuchtscheibe (7) ausgebildet ist und die Wuchtscheiben-Aufnahme (10) bildet. 3. Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the balancing disk holder (10) of the plastic disk (6) has at least one centering shoulder (12) which is designed for the radial alignment of the plastic disk (6) relative to the outer circumference (7a) of the balancing disk (7) and forms the balancing disk holder (10).
4. Rotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Kunststoffscheibe (6) einen der Rotorwelle (4) zugewandten Innenumfang (6i) aufweist, wobei in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse (3) zwischen dem Innenumfang (6i) der Kunststoffscheibe (6) und der Rotorwelle (4) ein Ringspalt (13) ausgebildet ist zum Verteilen des Kühlfluids auf den zumindest einen Verbindungskanal (8.1). 4. Rotor according to claim 3, characterized in that the respective plastic disc (6) has an inner circumference (6i) facing the rotor shaft (4), wherein in the radial direction with respect to the rotor axis (3) between the inner circumference (6i) of the plastic disc (6) and the rotor shaft (4) an annular gap (13) is formed for distributing the cooling fluid to the at least one connecting channel (8.1).
5. Rotor nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der jeweiligen Kunststoffscheibe (6) zur Bildung der Wuchtscheiben-Aufnahme (10) eine einzige ringförmig umlaufende Zentrierschulter (12) vorgesehen ist oder mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, als einzelne Kragelemente ausgebildete Zentrierschultern (12) ausgeführt sind. 5. Rotor according to one of claims 3 or 4, characterized in that a single annular circumferential centering shoulder (12) is provided on the respective plastic disk (6) to form the balancing disk holder (10) or a plurality of centering shoulders (12) spaced apart from one another in the circumferential direction and designed as individual cantilever elements are designed.
6. Rotor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Wuchtscheiben-Aufnahme (10) angeordnete Wuchtscheibe (7) mit einem Innenumfang (7i) an der Rotorwelle (4) und am Außenumfang (7a) an der Zentrierschulter (12) der Kunststoffscheibe (6) anliegt. 6. Rotor according to one of claims 3 to 5, characterized in that the balancing disk (7) arranged in the balancing disk holder (10) rests with an inner circumference (7i) on the rotor shaft (4) and with an outer circumference (7a) on the centering shoulder (12) of the plastic disk (6).
7. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wuchtscheibe (7) eine Metallscheibe ist. 7. Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the balancing disc (7) is a metal disc.
8. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Verbindungskanal (8.1) der Kunststoffscheibe (6) über zumindest einen Wellenauslass (14) mit dem Wellenkühlkanal (9) strömungsverbunden ist und als Teil des Kühlpfades (8) nach radial außen verläuft und in Kühlkanäle (8.2) des Rotorkörpers (5) mündet. 8. Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one connecting channel (8.1) of the plastic disc (6) is fluidly connected to the shaft cooling channel (9) via at least one shaft outlet (14) and runs radially outward as part of the cooling path (8) and opens into cooling channels (8.2) of the rotor body (5).
9. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Wuchtscheiben-Aufnahme (10) der jeweiligen Kunststoffscheibe (6) und der Wuchtscheibe (7) eine Abdichtung (15) zur Abdichtung des Kühlpfades (8) vorgesehen ist. 9. Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that a seal (15) for sealing the cooling path (8) is provided between the balancing disk holder (10) of the respective plastic disk (6) and the balancing disk (7).
10. Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkörper (5) von zumindest einer Rotorhülse (20), insbesondere einer Faserverbundhülse, umschlossen ist, die in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse (3) mit zumindest einem Hülsenendabschnitt (20e) über den Rotorkörper (5) hinausreicht und mit dem Hülsenendabschnitt (20e) unter einer Vorspannung an einer ringförmigen Auflagefläche (6a) der jeweiligen Kunststoffscheibe (6) anliegt. 10. Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor body (5) is enclosed by at least one rotor sleeve (20), in particular a fiber composite sleeve, which extends beyond the rotor body (5) in the axial direction with respect to the rotor axis (3) with at least one sleeve end section (20e) and rests with the sleeve end section (20e) under a prestress on an annular bearing surface (6a) of the respective plastic disk (6).
11. Elektrische Maschine mit einem Rotor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 11. Electrical machine with a rotor (1) according to one of the preceding claims.
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