DE102021122998A1

DE102021122998A1 - Shaftless rotor for an electric machine, manufacturing method, electric machine and motor vehicle

Info

Publication number: DE102021122998A1
Application number: DE102021122998.7A
Authority: DE
Inventors: Markus Lang; Robert Schmidt; Jerome Ragot
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-09-06
Filing date: 2021-09-06
Publication date: 2023-03-09

Abstract

Die Erfindung betrifft einen wellenlosen Rotor (12) für eine elektrische Maschine (10), eine entsprechende elektrische Maschine (10), ein damit ausgestattetes Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Fertigen eines entsprechenden Rotors (12). Der Rotor (12) umfasst ein Blechpaket (14) das von zwei stirnseitigen Spannscheiben (26, 28) mithilfe mehrerer axialer Zuganker (30) eingespannt ist. Zumindest die erste Spannscheibe (26) weist zentral eine Aufnahmehülse (36) zum Aufnehmen einer dort ansetzenden Abtriebswelle auf. Diese Aufnahmehülse (36) weist innenseitig eine Drehmomentübertragungsstruktur (40) auf. Der Rotor (12) ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment zwischen dem Blechpaket (14) und der Abtriebswelle nur ohne direkten mechanischen Kontakt zwischen dem Blechpaket (14) und der Abtriebswelle nur entlang eines Pfades von dem Blechpaket (14) über Reibschlüsse mit den Spannscheiben (26, 28), durch diese zu der Drehmomentübertragungsstruktur (40) und über diese zu der Abtriebswelle zu übertragen.

The invention relates to a shaftless rotor (12) for an electrical machine (10), a corresponding electrical machine (10), a motor vehicle equipped therewith, and a method for manufacturing a corresponding rotor (12). The rotor (12) comprises a laminated core (14) which is clamped by two front-side clamping disks (26, 28) using a number of axial tie rods (30). At least the first clamping disk (26) has a central receiving sleeve (36) for receiving an output shaft attached there. This receiving sleeve (36) has a torque transmission structure (40) on the inside. The rotor (12) is set up to generate a torque between the laminated core (14) and the output shaft only without direct mechanical contact between the laminated core (14) and the output shaft only along a path from the laminated core (14) via frictional engagement with the clamping discs ( 26, 28), through this to the torque transmission structure (40) and via this to the output shaft.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen wellenlosen Rotor für eine elektrische Maschine, eine damit ausgestattete elektrische Maschine und ein Fertigungsverfahren für einen solchen Rotor. Die Erfindung betrifft weiter ein Kraftfahrzeug mit einer solchen elektrischen Maschine.The present invention relates to a shaftless rotor for an electrical machine, an electrical machine equipped therewith and a manufacturing method for such a rotor. The invention further relates to a motor vehicle with such an electrical machine.

Elektrische Maschinen sind zwar an sich seit langer Zeit bekannt, werden aber heutzutage nach wie vor und in einigen Bereichen, wie etwa der Fahrzeugtechnik, sogar zunehmend eingesetzt. Dabei werden zunehmend höhere Anforderungen an die elektrischen Maschinen gestellt, beispielsweise hinsichtlich einer Leistung bzw. Leistungsdichte, einer Effizienz, eines Gewichts, einer Größe bzw. eines möglichst geringen Bauraumbedarfs, eines Material- und Kostenaufwands, einer Robustheit und Zuverlässigkeit sowie einer möglichst einfachen Fertigung. Es besteht daher weiterhin Bedarf für Verbesserungen und Weiterentwicklungen elektrischer Maschinen.Although electrical machines have been known per se for a long time, they are still being used today and are even being used increasingly in some areas, such as vehicle technology. Increasingly higher demands are placed on the electrical machines, for example with regard to power or power density, efficiency, weight, size or the smallest possible space requirement, material and cost expenditure, robustness and reliability and the simplest possible production. There is therefore still a need for improvements and further developments of electrical machines.

Als einen Ansatz beschreibt die DE 10 2007 039 186 A1 einen Läufer eines Traktionsmotors, der neben einer Gewichtseinsparung einen kompakten Aufbau bei gleichzeitiger ausreichender Wärmeabfuhr gewährleisten soll. Der dort vorgeschlagene Läufer weist Mittel zur Läufererregung auf, die an einem aus axial gestapelten Blechen aufgebauten Blechpaket angeordnet sind. Dabei entspricht die radiale Erstreckung des Blechpakets im Wesentlichen der radialen Erstreckung der Mittel zur Läufererregung. As one approach, the DE 10 2007 039 186 A1 a rotor of a traction motor, which, in addition to saving weight, is intended to ensure a compact structure with sufficient heat dissipation at the same time. The rotor proposed there has means for rotor excitation, which are arranged on a laminated core made up of axially stacked metal sheets. The radial extension of the laminated core essentially corresponds to the radial extension of the means for rotor excitation.

Weiter ist vorgesehen, dass an jeder Stirnseite des Blechpakets zumindest ein Läuferdruckring vorhanden ist.It is further provided that at least one rotor pressure ring is present on each end face of the laminated core.

Als einen weiteren Ansatz beschreibt die EP 3 143 680 B1 ein Verfahren zur Montage von Blechen auf einer Welle eines Rotors für eine elektrische Maschine. Die Welle weist dabei in einem ersten Teilabschnitt einen größeren Außendurchmesser auf als in einem zweiten axialen Teilabschnitt. Die Bleche werden gleitend auf die Welle aufgeschoben und zwischen zwei mit der Welle drehfest verbundenen Druckscheiben eingespannt. Eine in dem ersten Teilabschnitt angeordnete erste Druckscheibe bildet dabei einen Anschlag, gegen den die Bleche anliegen. Der Außendurchmesser des zweiten Teilabschnitts ist derart kleiner als der Durchmesser einer zentralen Bohrung der ersten Druckscheibe, dass diese über den zweiten Teilabschnitt hinweg aufgefädelt werden kann. Die zweite Druckscheibe wird unter axialer Verspannung der Bleche auf den zweiten axialen Teilabschnitt der Welle kraftformschlüssig aufgepresst, nachdem die Oberfläche des zweiten axialen Teilabschnitts zuvor durch Einbringen eines Außenoberflächenprofils aufgeweitet wurde. Dieses Verfahren soll sich mit einfachen technischen Mitteln umsetzen lassen und eine kostengünstige und schonende Fertigung von Rotoren ermöglichen.As a further approach, the EP 3 143 680 B1 a method for mounting laminations on a shaft of a rotor for an electrical machine. The shaft has a larger outside diameter in a first section than in a second axial section. The metal sheets are slid onto the shaft and clamped between two pressure washers which are non-rotatably connected to the shaft. A first thrust washer arranged in the first section forms a stop against which the metal sheets rest. The outside diameter of the second section is so smaller than the diameter of a central bore of the first thrust washer that it can be threaded over the second section of time. The second thrust washer is pressed with axial bracing of the metal sheets onto the second axial section of the shaft in a force-fitting manner, after the surface of the second axial section has previously been widened by introducing an outer surface profile. This process should be able to be implemented with simple technical means and enable rotors to be manufactured in a cost-effective and gentle manner.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine besonders einfache Fertigung einer besonders belastbaren elektrischen Maschine zu ermöglichen.The object of the present invention is to enable particularly simple production of an electrical machine that can withstand particularly high loads.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Mögliche Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen, in der Beschreibung und in den Figuren offenbart.According to the invention, this object is achieved by the subject matter of the independent patent claims. Possible refinements and developments of the present invention are disclosed in the dependent patent claims, in the description and in the figures.

Der erfindungsgemäße wellenlose Rotor ist für eine elektrische Maschine vorgesehen oder ausgebildet, insbesondere für eine permanent erregte Synchronmaschine (PSM) oder - beispielsweise, wenn der Rotor bzw. dessen Blechpaket vergossen oder eingegossen ist, sodass glatte Stirnseiten entstehen - eine Asynchronmaschine (ASM). Dass der Rotor wellenlos ist, kann insbesondere bedeuten, dass er keine durchgängige, also in axialer Richtung einer zentralen Längsdrehachse des Rotors über die gesamte Länge des Blechpakets dieses durchgreifende Welle aufweist und auch in bestimmungsgemäßer Einbaulage des Rotors in einer elektrischen Maschine bzw. in einer bestimmungsgemäßen Einbaulage oder Anwendung der elektrischen Maschine keine solche Rotorwelle zum Übertragen von Drehmoment vorgesehen oder in dem Rotor oder als Teil des Rotors angeordnet ist.The shaftless rotor according to the invention is provided or designed for an electrical machine, in particular for a permanently excited synchronous machine (PSM) or - for example, if the rotor or its laminated core is cast or cast so that smooth end faces are formed - an asynchronous machine (ASM). The fact that the rotor does not have a shaft can mean in particular that it does not have a continuous shaft, i.e. a shaft that extends through the entire length of the laminated core in the axial direction of a central longitudinal axis of rotation of the rotor, and also when the rotor is installed in the intended position in an electrical machine or in an intended installation position Installation position or application of the electric machine no such rotor shaft is provided for transmitting torque or is arranged in the rotor or as part of the rotor.

Der erfindungsgemäße Rotor weist ein Blechpaket auf, das in axialer Richtung entlang der zentralen Längsdrehachse des Rotors gestapelte Elektrobleche und Mittel zur Erzeugung eines Rotorfeldes, also Mittel zur Rotorerregung, umfasst.The rotor according to the invention has a laminated core which comprises electrical laminations stacked in the axial direction along the central longitudinal axis of rotation of the rotor and means for generating a rotor field, ie means for rotor excitation.

Der erfindungsgemäße Rotor weist weiter zwei Spannscheiben auf, die jeweils an einem axialen Ende, also an einer axialen äußeren Stirnseite des Blechpakets, an diesem anliegen. Die beiden Spannscheiben fassen also das Blechpaket in axialer Richtung ein.The rotor according to the invention also has two clamping disks, each of which bears against the stack of laminations at one axial end, that is to say at an axial outer end face thereof. The two clamping disks therefore enclose the laminated core in the axial direction.

Der erfindungsgemäße Rotor weist weiter mehrere Zuganker auf, die das Blechpaket - und insbesondere auch die Spannscheiben - in axialer Richtung vollständig durchgreifen und die Spannscheiben miteinander verbinden. Die Zuganker können beispielsweise Stäbe oder Gewindestangen sein oder umfassen, die beispielsweise zumindest im Wesentlichen parallel zu der zentralen Längsdrehachse verlaufen bzw. längserstreckt sein, aber in radialer Richtung von der zentralen Längsdrehachse beabstandet sein können. Die Zuganker können in Umfangsrichtung, insbesondere gleichmäßig, um die zentrale Längsdrehachse herum verteilt angeordnet sein. Mithilfe der Zuganker spannen die Spannscheiben das Blechpaket axial ein, sodass ein Reibschluss, also eine reibschlüssige Verbindung, zwischen den Spannscheiben und den diesen zugewandten Stirnseiten des Blechpakets gegeben ist.The rotor according to the invention also has a plurality of tie rods which completely penetrate the laminated core—and in particular also the clamping disks—in the axial direction and connect the clamping disks to one another. The tie rods can be or include rods or threaded rods, for example, which run at least essentially parallel to the central longitudinal axis of rotation or are elongated, but can be spaced apart from the central longitudinal axis of rotation in the radial direction. The tie rods can in the circumferential direction, in particular evenly, to be distributed around the central longitudinal axis of rotation. With the help of the tie rods, the clamping disks clamp the laminated core axially, so that there is a frictional connection, ie a frictional connection, between the clamping disks and the end faces of the laminated core facing them.

In einem zentralen, also radial inneren oder mittigen Bereich zumindest einer ersten der beiden Spannscheiben oder beider Spannscheiben ist eine Aufnahmehülse angeordnet oder ausgebildet. Die Aufnahmehülse der ersten Spannscheiben ist zum Aufnehmen einer dort in bestimmungsgemäßer Einbaulage oder in bestimmungsgemäßen Betrieb des Rotors bzw. der damit ausgestatteten elektrischen Maschine ansetzenden und dann in axialer Richtung von dem Rotor weg ragenden Abtriebswelle ausgebildet. Diese Aufnahmehülse kann also als Wellenansatz oder Wellenstummel fungieren, der jedoch in axialer Richtung das Blechpaket nicht durchgreift oder sogar überhaupt nicht in das Blechpaket hineinragt. Die Aufnahmehülse ist einteilig oder einstückig mit der ersten Spannscheibe geformt bzw. urgeformt oder drehmomentübertragend, insbesondere fest, mit der ersten Spannscheibe verbunden. Die Aufnahmehülse weist an ihrer Innenseite, die in axialer Richtung, also parallel zu der zentralen Längsdrehachse, erstreckt ist und diese ringförmig umgibt, eine Drehmomentübertragungsstruktur auf. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Innen- oder Passverzahnung oder dergleichen handeln. Die Aufnahmehülse und die erste Spannscheibe können also einstückig miteinander ausgebildet oder anderweitig kraft-, form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Dabei sind die erste Spannscheibe und deren Aufnahmehülse zur Drehmomentübertragung drehfest aneinander fixiert. Die erste Spannscheibe und die Aufnahmehülse können also gemeinsam urgeformt, beispielsweise als ein einziges Guss- oder Schmiedeteil gefertigt oder - etwa durch Fräsen oder mittels eines anderen spanenden oder spanlosen Fertigungsverfahrens - aus einem monolithischen Materialkörper herausgearbeitet sein. Ebenso können die erste Spannscheibe und deren Aufnahmehülse zunächst separat voneinander hergestellt worden sein und danach kraft-, form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden worden sein. In letzterem Fall können die Aufnahmehülse und die erste Spannscheibe beispielsweise miteinander verschweißt, verschraubt oder in einem Pressverbund miteinander verbunden oder gekoppelt sein.A receiving sleeve is arranged or formed in a central, ie radially inner or central area of at least one first of the two clamping disks or both clamping disks. The receiving sleeve of the first clamping disks is designed to receive an output shaft that attaches there in the intended installation position or in the intended operation of the rotor or the electric machine equipped with it and then protrudes in the axial direction away from the rotor. This receiving sleeve can therefore function as a shaft extension or shaft stub, which, however, does not penetrate through the laminated core in the axial direction or even does not protrude into the laminated core at all. The receiving sleeve is formed or primary formed in one piece or in one piece with the first clamping disk or is connected to the first clamping disk in a torque-transmitting manner, in particular firmly. The receiving sleeve has a torque transmission structure on its inside, which extends in the axial direction, ie parallel to the central longitudinal axis of rotation and surrounds it in a ring shape. This can be, for example, an internal or fitting toothing or the like. The receiving sleeve and the first clamping disk can therefore be formed in one piece with one another or otherwise be connected to one another in a force-fitting, form-fitting and/or material-locking manner. The first clamping disk and its receiving sleeve are fixed to one another in a rotationally fixed manner for torque transmission. The first clamping disk and the receiving sleeve can thus be primary formed together, for example manufactured as a single cast or forged part or--for example by milling or by means of another cutting or non-cutting manufacturing process--be machined from a monolithic material body. Likewise, the first clamping disk and its receiving sleeve can initially have been produced separately from one another and then have been connected to one another in a non-positive, positive and/or material connection. In the latter case, the receiving sleeve and the first clamping disk can be welded or screwed together, for example, or connected or coupled to one another in a press fit.

Erfindungsgemäß ist der Rotor dazu eingerichtet, in bestimmungsgemäßer Einbaulage bzw. im bestimmungsgemäßen Betrieb der mit dem Rotor ausgestatteten elektrischen Maschine ein Drehmoment zwischen dem Blechpaket und der in bestimmungsgemäßer Einbaulage des Rotors bzw. der elektrischen Maschine an der Aufnahmehülse ansetzenden und von dort in axialer Richtung von dem Rotor bzw. der elektrischen Maschine wegragenden Abtriebswelle nur ohne direkten mechanischen Kontakt zwischen dem Blechpaket und der Abtriebswelle nur entlang eines Pfades von dem Blechpaket über die Reibschlüsse auf die Spannscheiben, durch die Spannscheiben zu der Drehmomentübertragungsstruktur und über diese zu der Abtriebswelle zu übertragen. Dieser kann dabei für die erste Spannscheibe direkt von dieser zu der Drehmomentübertragungsstruktur und für die zweite Spannscheibe zunächst über die Zuganker zu der ersten Spannscheibe und dann zu der Drehmomentübertragungsstruktur führen. Das Drehmoment kann an der Drehmomentübertragungsstruktur insbesondere durch einen entsprechenden Formschluss mit der Abtriebswelle bzw. über eine korrespondierende außenseitige Drehmomentübertragungsstruktur der Abtriebswelle übertragen werden. Die Drehmomentübertragung entlang dieses Pfades kann in beiden Richtungen möglich sein, je nachdem, ob die mit dem erfindungsgemäßen Rotor ausgestattete elektrische Maschine in einem motorischen oder generatorischen Betrieb betrieben wird.According to the invention, the rotor is set up to, in the intended installation position or in the intended operation of the electrical machine equipped with the rotor, generate a torque between the laminated core and the torque applied to the receiving sleeve in the intended installation position of the rotor or the electrical machine and from there in the axial direction the rotor or the electrical machine protruding output shaft only without direct mechanical contact between the laminated core and the output shaft only along a path from the laminated core via the frictional connections to the clamping disks, through the clamping disks to the torque transmission structure and via this to the output shaft. For the first clamping disk, this can lead directly from the latter to the torque transmission structure and for the second clamping disk first via the tie rods to the first clamping disk and then to the torque transmission structure. The torque can be transmitted to the torque transmission structure in particular by a corresponding form fit with the output shaft or via a corresponding external torque transmission structure of the output shaft. Torque transmission along this path can be possible in both directions, depending on whether the electric machine equipped with the rotor according to the invention is operated in a motor or generator mode.

Dass der erfindungsgemäße Rotor wie beschrieben eingerichtet ist, kann hier insbesondere bedeuten, dass eine Innenseite des Blechpakets, an der bei bekannten Rotoren oder elektrischen Maschinen typischerweise eine Rotorwelle anliegt und Drehmoment aufnimmt oder überträgt, hier nicht zur Drehmomentübertragung bzw. nicht als entsprechende, beispielsweise strukturierte oder feinbearbeitete Funktions- oder Kontaktfläche zum Herstellen eines mechanischen Kontakts zwischen dem Blechpaket und einer Rotorwelle ausgebildet ist oder ausgebildet sein muss. Zudem ist das Blechpaket hier nicht auf eine, insbesondere nicht auf eine durchgehende, Rotorwelle aufgefädelt oder aufgepasst und muss auch nicht auf eine solche Rotorwelle aufgefädelt oder aufgepasst werden, um die mit dem erfindungsgemäßen Rotor ausgestattete elektrische Maschine beispielsweise als Antriebsmaschine zu verwenden oder einzusetzen. Das Blechpaket des erfindungsgemäßen Rotors muss also beispielsweise nicht thermisch auf eine Rotorwelle aufgeschrumpft werden und es muss auch keine entsprechende Rotorwelle in das Blechpaket eingeschoben oder eingepresst und gegebenenfalls zur Fixierung des Blechpakets aufgeweitet werden, um eine drehmomentübertragende Verbindung zu einer Abtriebswelle oder einer damit gekoppelten Last herzustellen, da es im bestimmungsgemäßen Betrieb oder Einsatz des Rotors bzw. der damit ausgestatteten elektrischen Maschine keine durchgängige oder axial in das Blechpaket hineinragende Rotorwelle gibt.The fact that the rotor according to the invention is set up as described can mean in particular that an inside of the laminated core, on which a rotor shaft typically rests in known rotors or electrical machines and absorbs or transmits torque, is not used here for torque transmission or not as a corresponding, for example structured or finely machined functional or contact surface is designed or must be designed to produce a mechanical contact between the laminated core and a rotor shaft. In addition, the laminated core is not threaded or fitted onto a rotor shaft, in particular not onto a continuous rotor shaft, and does not have to be threaded onto or fitted onto such a rotor shaft in order to use or deploy the electrical machine equipped with the rotor according to the invention, for example as a drive machine. The laminated core of the rotor according to the invention does not have to be thermally shrunk onto a rotor shaft, for example, and a corresponding rotor shaft does not have to be pushed or pressed into the laminated core and, if necessary, expanded to fix the laminated core in order to establish a torque-transmitting connection to an output shaft or a load coupled thereto , since there is no rotor shaft that is continuous or protrudes axially into the laminated core during normal operation or use of the rotor or the electrical machine equipped with it.

Damit ermöglicht die vorliegende Erfindung eine besonders einfache, schnelle, aufwandsarme und materialschonende Fertigung des erfindungsgemäßen Rotors bzw. der damit ausgestatteten elektrischen Maschine. Insbesondere kann eine Montage und auch eine Demontage des Rotors bei Raumtemperatur erfolgen. Da somit also ein Aufheizen und Abkühlen der Bauteile oder Komponenten des erfindungsgemäßen Rotors im Rahmen der Montage oder Demontage nicht notwendig ist, können auch damit potenziell einhergehende Spannungen, Verformungen, Materialschwächungen und dergleichen mehr vermieden werden. Da auch das Auffädeln des Blechpakets auf eine Rotorwelle durch die vorliegende Erfindung entfallen kann, können auch damit bei bisherigen Fertigungsverfahren einhergehende unerwünschte Nebeneffekte, wie beispielsweise ein Auffächern, Aufwölben oder Verbiegen des Blechpakets oder einzelner Elektrobleche vermieden werden. Somit kann die vorliegende Erfindung eine gegenüber herkömmlichen Rotoren bzw. elektrischen Maschinen verbesserte Stabilität, Zuverlässigkeit und Sicherheit ermöglichen. Zudem kann der erfindungsgemäße Rotor eine, insbesondere bezogen auf seine Größe, sein Gewicht und seine Komplexität, besonders große Drehmomentübertragung ermöglichen. Dies ist der Fall, da die Spannscheiben zumindest im Wesentlichen über die gesamte Fläche der Stirnseiten des Blechpakets an diesem anliegen und dort durch die Verspannung aufgrund der Zuganker Drehmoment übertragen oder aufnehmen können. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das Blechpaket während der Fertigung inhärent durch die Zuganker und die Spannscheiben verspannt und somit in Form gehalten bzw. positioniert wird und somit auf eine separate ein Spannung oder Fixierung des Blechpakets während der Montage des Rotors verzichtet werden kann.The present invention thus enables a particularly simple, rapid, and inexpensive and material-friendly production of the rotor according to the invention or the electric machine equipped with it. In particular, assembly and also disassembly of the rotor can take place at room temperature. Since it is therefore not necessary to heat up and cool down the parts or components of the rotor according to the invention during assembly or disassembly, potentially associated stresses, deformations, material weaknesses and the like can also be avoided. Since the present invention also eliminates the need to thread the laminated core onto a rotor shaft, undesirable side effects associated with previous production processes, such as fanning out, bulging or bending of the laminated core or individual electrical laminations, can also be avoided. The present invention can thus enable improved stability, reliability and safety compared to conventional rotors or electrical machines. In addition, the rotor according to the invention can enable a particularly large torque transmission, in particular in relation to its size, its weight and its complexity. This is the case because the clamping disks bear against the laminated core at least essentially over the entire surface of the end faces of the latter and can transmit or absorb torque there due to the tension due to the tie rods. A further advantage of the present invention is that the laminated core is inherently braced during manufacture by the tie rods and the clamping washers and is thus held in shape or positioned and thus separate clamping or fixing of the laminated core during assembly of the rotor is dispensed with can.

In einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die beiden Spannscheiben bzw. deren Aufnahmehülsen jeweils axial innenseitig einen Fortsatz - auch als Zentrierfortsatz bezeichnet - aufweisen oder ausbilden. Dieser Fortsatz ragt in axialer Richtung in einen entlang der Längsdrehachse längserstreckten zentralen Leerraum des Blechpakets hinein. Ein solcher Leerraum würde bei herkömmlichen Rotoren zum Aufnehmen der Rotorwelle dienen. Vorliegend können hingegen die Fortsätze nur zu einem gemessen an der axialen Länge oder Gesamterstreckung des Blechpakets relativ kleinen Teil, insbesondere weniger als einen radialen Durchmesser der Spannscheiben weit, in axialer Richtung in den Leerraum hineinragen. Die Fortsätze durchgreifen hier also das Blechpaket in axialer Richtung nur unvollständig bzw. zu einem relativ kleinen Teil. Die Fortsätze weisen jeweils radial außenseitig eine Funktionsfläche zur Zentrierung der Spannscheiben relativ zu dem Blechpaket über eine bei Raumtemperatur fügbare Passung zu dem Blechpaket bzw. mit einer der Funktionsfläche zugewandten Innenseite des zentralen Leerraum des Blechpakets auf. Beispielsweise kann hier eine Spielpassung oder dergleichen verwendet werden. Dadurch, dass die Fortsätze nur in axiale Endbereiche des Blechpakets hineinragen und zudem für eine bei Raumtemperatur fügbare Passung mit dem Blechpaket gefertigt sind, können die im Zusammenhang mit dem herkömmlichen Auffädeln des Blechpakets auf eine Rotorwelle beschriebenen Nachteile oder Probleme vermieden werden. Gleichzeitig bieten die Fortsätze eine besonders einfache Möglichkeit, die Spannscheiben relativ zu dem Blechpaket zu positionieren bzw. das Blechpaket während der Fertigung oder Montage des Rotors abzustützen oder zu halten. Dadurch, dass hier nur die - im Vergleich zur Oberfläche einer herkömmlichen, das Blechpaket bzw. den Rotor vollständig durchgreifenden Rotorwelle deutlich kleinere - Funktionsfläche für eine Passung mit dem Blechpaket vorgesehen ist, kann entsprechender Bearbeitungsaufwand für eine Oberflächen- bzw. Feinbearbeitung eingespart oder minimiert werden.In one possible embodiment of the present invention, it is provided that the two clamping disks or their receiving sleeves each have or form an extension—also referred to as a centering extension—on the axially inner side. This extension protrudes in the axial direction into a central empty space of the laminated core that extends longitudinally along the longitudinal axis of rotation. Such void space would serve to accommodate the rotor shaft in conventional rotors. In the present case, on the other hand, the extensions can protrude in the axial direction into the empty space only to a relatively small extent measured in relation to the axial length or overall extension of the laminated core, in particular less than a radial diameter of the clamping disks. In this case, the extensions penetrate the laminated core in the axial direction only incompletely or to a relatively small extent. The extensions each have a functional surface radially on the outside for centering the clamping disks relative to the laminated core via a fit to the laminated core that can be joined at room temperature or with an inner side of the central empty space of the laminated core facing the functional surface. For example, a loose fit or the like can be used here. The disadvantages or problems described in connection with the conventional threading of the laminated core onto a rotor shaft can be avoided because the extensions only protrude into axial end regions of the laminated core and are also manufactured for a fit with the laminated core that can be joined at room temperature. At the same time, the extensions offer a particularly simple way of positioning the clamping disks relative to the laminated core or of supporting or holding the laminated core during manufacture or assembly of the rotor. Due to the fact that only the functional surface for a fit with the laminated core is provided for a fit with the laminated core - compared to the surface of a conventional rotor shaft that extends completely through the laminated core or the rotor - corresponding processing effort for surface or fine machining can be saved or minimized .

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Aufnahmehülse der ersten Spannscheibe oder auch eine entsprechende Aufnahmehülse der zweiten Spannscheibe in einem in axialer Richtung von dem Blechpaket weg über einen übrigen Teil der ersten bzw. der jeweiligen Spannscheibe hinausragenden Bereich oder Abschnitt radial außenseitig eine Funktionsfläche als Lagersitz auf. Dieser Lagersitz bzw. diese Funktionsfläche kann beispielsweise zum Lagern des Rotors an oder in einem Gehäuse oder Stator der elektrischen Maschine dienen. Beispielsweise kann die Funktionsfläche als Lagersitz für ein Rillenkugellager oder dergleichen dienen oder gefertigt sein. Die erste Spannscheibe oder die beiden Spannscheiben bzw. die jeweilige Aufnahmehülse kann hier also eine weitere Funktion erfüllen, also in einem noch höheren Grade multifunktional ausgebildet sein. Dadurch kann ein Fertigungs- und Bauteilaufwand sowie eine Komplexität des erfindungsgemäßen Rotors weiter verringert werden.In a further possible embodiment of the present invention, the receiving sleeve of the first clamping disk or also a corresponding receiving sleeve of the second clamping disk has a functional surface radially on the outside in a region or section protruding in the axial direction away from the laminated core over a remaining part of the first or the respective clamping disk as a camp seat. This bearing seat or this functional surface can be used, for example, to mount the rotor on or in a housing or stator of the electrical machine. For example, the functional surface can serve or be manufactured as a bearing seat for a grooved ball bearing or the like. The first clamping disk or the two clamping disks or the respective receiving sleeve can therefore fulfill an additional function here, that is to say it can be designed to be multifunctional to an even greater degree. As a result, manufacturing and component costs and complexity of the rotor according to the invention can be further reduced.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weisen die Spannscheiben jeweils an ihrer von dem Blechpaket abgewandten äußeren Stirnseite eine Zentrier- oder Positionierungshilfe zum Unterstützen oder Vereinfachen einer Positionierung eines Massenverteilungsausgleichs in radialer Richtung auf. Der erfindungsgemäße Rotor ist dann über die Spannscheiben ausgewuchtet. Mit anderen Worten fungieren die Spannscheiben hier als Wuchtscheiben, also als Körper oder Bauteil, über oder an dem ein Massenverteilungsausgleich zum Auswuchten des Rotors vorgenommen wird bzw. angeordnet ist. Ein solcher Massenverteilungsausgleich kann insbesondere wenigstens eine in axialer Richtung in oder an der Positionierungshilfe in die Spannscheibe eingebrachte Bohrung für einen negativen Ausgleich sein oder umfassen. Um dies zu unterstützen oder zu erleichtern, kann die Positionierungshilfe insbesondere in Form einer die jeweilige Aufnahmehülse bzw. die zentrale Längsdrehachse umgebenden Ringnut, also eine ringförmige und in axialer Richtung in die jeweilige Spannscheibe hineinragende Vertiefung, ausgebildet sein oder eine solche Ringnut umfassen. Darin oder daran kann dann beispielsweise ein Bohrer zum Einbringen oder Erzeugen einer axialen Wuchtbohrung angesetzt werden. Die Positionierungshilfe kann dann ein Verrutschen des Bohrers verhindern und ein besonders genaues und zuverlässiges Positionieren des Bohrers zumindest in radialer Richtung und somit ein besonders genaues und zuverlässiges Auswuchten des Rotors ermöglichen. In a further possible embodiment of the present invention, the clamping disks each have a centering or positioning aid on their outer end facing away from the laminated core to support or simplify positioning of a mass distribution compensation in the radial direction. The rotor according to the invention is then balanced via the clamping disks. In other words, the clamping disks function here as balancing disks, that is to say as a body or component over or on which a mass distribution compensation for balancing the rotor is carried out or is arranged. Such a mass distribution compensation can in particular at least one in the axial direction in or at the Positionie be or include a hole drilled into the clamping disk for negative compensation. To support or facilitate this, the positioning aid can be designed in particular in the form of an annular groove surrounding the respective receiving sleeve or the central longitudinal axis of rotation, i.e. an annular depression protruding in the axial direction into the respective clamping disk, or can comprise such an annular groove. A drill, for example, can then be placed in or on it to introduce or produce an axial balancing bore. The positioning aid can then prevent the drill bit from slipping and enable a particularly precise and reliable positioning of the drill bit at least in the radial direction and thus a particularly precise and reliable balancing of the rotor.

Beispielsweise können mehrere Wuchtbohrungen durch die Positionierungshilfe besonders einfach und zuverlässig auf demselben Durchmesser angeordnet werden. Ebenso kann aber ein additiver Ausgleich durch Befestigen eines oder mehrerer Wuchtgewichte an der Spannscheibe möglich sein. Dies ist hier insbesondere besonders einfach ohne Beeinträchtigung der elektrischen oder elektromagnetischen Eigenschaften des Rotors und ohne zusätzliches Bauteil möglich. Auch durch die hier vorgeschlagene Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann der Grad der Mehrfachnutzung oder Multifunktionalität der Spannscheiben erhöht und somit die Effizienz des Rotors verbessert werden.For example, the positioning aid can be used to arrange several balancing bores on the same diameter in a particularly simple and reliable manner. However, an additive compensation can also be possible by attaching one or more balancing weights to the clamping disk. In particular, this is possible here in a particularly simple manner without impairing the electrical or electromagnetic properties of the rotor and without an additional component. The degree of multiple use or multifunctionality of the clamping disks can also be increased by the embodiment of the present invention proposed here, and thus the efficiency of the rotor can be improved.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die beiden Spannscheiben zumindest bis auf die jeweilige Innenseite der Aufnahmehülsen, also bis auf eine Ausgestaltung der Innenseiten bzw. bis auf die Drehmomentübertragungsstruktur, gleich ausgebildet sind und/oder identische Grundkörper aufweisen, mit denen unterschiedlich ausgebildete Aufnahmehülsen verbunden sind. In letzterem Fall können die Grundkörper zumindest im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet sein und einen Groß- oder Hauptteil der Spannscheiben ausmachen und die jeweilige Aufnahmehülse ringförmig umgeben. Beispielsweise kann die Drehmomentübertragungsstruktur hier nur an der Aufnahmehülse der ersten Spannscheibe ausgebildet sein, nicht aber an der Aufnahmehülse der zweiten Spannscheibe. Die Innenseite der Aufnahmehülse der zweiten Spannscheibe kann also anders, beispielsweise als andersartige Funktionsfläche, ausgeführt sein. Es ist möglich, dass die Spannscheiben einschließlich der Aufnahmehülsen bis zu einem letzten Fertigungs- oder Bearbeitungsschritt gleich gefertigt und ausgebildet werden. In dem letzten Fertigungs- oder Bearbeitungsschritt können dann die Innenseiten der Aufnahmehülsen unterschiedlich ausgestaltet bzw. bearbeitet werden. In diesem letzten Bearbeitungsschritt kann also beispielsweise die Innenseite der Aufnahmehülsen der ersten Spannscheibe zum Ausbilden oder Einbringen der Drehmomentübertragungsstruktur bearbeitet werden, während in dem entsprechenden letzten Fertigungs- oder Bearbeitungsschritt der Aufnahmehülse der zweiten Spannscheibe eine andersartige Funktionsfläche erzeugt werden kann. Ebenso kann es möglich sein, diesen letzten Fertigungs- oder Bearbeitungsschritt nur bei der Fertigung der ersten Spannscheibe anzuwenden und bei der Fertigung der zweiten Spannscheibe einzusparen. Letzteres kann beispielsweise möglich sein, wenn die zweite Spannscheibe bzw. deren Aufnahmehülse als Guss- oder Schmiedeteil oder dergleichen gefertigt wird und dabei ohne weitere Nachbearbeitung eine für den jeweiligen Anwendungsfall ausreichende Oberflächengüte der Innenseite der Aufnahmehülse entsteht. Durch die also zumindest im Wesentlichen gleiche Fertigung der beiden Spannscheiben kann eine entsprechende Gleichteilestrategie realisiert werden. Dies kann einen Fertigungs- und Kostenaufwand für den Rotor reduzieren und eine besonders einfache Wartbarkeit oder Reparatur des erfindungsgemäßen Rotors ermöglichen.In a further possible embodiment of the present invention, it is provided that the two clamping disks are designed identically and/or have identical base bodies, at least up to the respective inner side of the receiving sleeves, i.e. up to a configuration of the inner sides or up to the torque transmission structure which differently designed receiving sleeves are connected. In the latter case, the base bodies can be at least essentially disk-shaped and make up a large part or main part of the clamping disks and surround the respective receiving sleeve in an annular manner. For example, the torque transmission structure can only be formed on the receiving sleeve of the first clamping disk, but not on the receiving sleeve of the second clamping disk. The inside of the receiving sleeve of the second clamping disk can therefore be designed differently, for example as a different type of functional surface. It is possible for the clamping disks, including the receiving sleeves, to be manufactured and designed in the same way up to a final manufacturing or machining step. In the last manufacturing or processing step, the inner sides of the receiving sleeves can then be designed or processed differently. In this last machining step, for example, the inside of the receiving sleeves of the first clamping disk can be machined to form or incorporate the torque transmission structure, while in the corresponding last manufacturing or machining step of the receiving sleeve of the second clamping disk a different functional surface can be produced. It can also be possible to use this last production or processing step only in the production of the first clamping disk and to save it in the production of the second clamping disk. The latter can be possible, for example, if the second clamping disk or its receiving sleeve is manufactured as a cast or forged part or the like and the surface quality of the inside of the receiving sleeve is sufficient for the respective application without further post-processing. By manufacturing the two clamping disks at least essentially the same, a corresponding common parts strategy can be implemented. This can reduce the manufacturing outlay and costs for the rotor and enable the rotor according to the invention to be maintained or repaired in a particularly simple manner.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist in einem radial inneren Bereich der der ersten Spannscheibe bezüglich des Blechpakets in axialer Richtung gegenüberliegend angeordneten zweiten Spannscheibe anstelle der bei der ersten Spannscheibe vorgesehenen Aufnahmehülsen mit der Drehmomentübertragungsstruktur eine Aufnahmehülse zum Aufnehmen eines Funktionsteils angeordnet ist. Beispielsweise kann es sich bei diesem in oder an der Aufnahmehülse der zweiten Spannscheibe angeordneten Funktionsteil um einen Rotorlagesensors zum Bestimmen einer Drehstellung, also einer Lage oder Stellung des Rotors relativ zu einem Stator der elektrischen Maschine in bestimmungsgemäßer Einbaulage des Rotors darin, handeln. Die Innenseite der Aufnahmehülse der zweiten Spannscheibe kann also als entsprechende Funktionsfläche ausgebildet sein, an der das Funktionsteil anliegen und/oder befestigt sein oder werden kann. Dazu kann die Innenseite der Aufnahmehülse der zweiten Spannscheibe beispielsweise entsprechend bearbeitet sein bzw. entsprechende Aufnahmen, Führungen, Befestigungsstellen und/oder dergleichen mehr aufweisen. Durch ein solches in der Aufnahmehülse der zweiten Spannscheibe angeordnetes Funktionsteil kann die Funktionalität oder der Funktionsumfang des erfindungsgemäßen Rotors besonders bauraumsparend erweitert werden. Dies ist zudem mit minimaler Anpassung der zweiten Spannscheibe bzw. der Fertigung der zweiten Spannscheibe im Vergleich zu der ersten Spannscheibe und damit besonders einfach und effizient möglich.In a further possible embodiment of the present invention, a receiving sleeve for receiving a functional part is arranged in a radially inner region of the second clamping disk, which is arranged opposite the first clamping disk with respect to the laminated core in the axial direction, instead of the receiving sleeves provided for the first clamping disk with the torque transmission structure. For example, this functional part arranged in or on the receiving sleeve of the second clamping disk can be a rotor position sensor for determining a rotational position, i.e. a position or setting of the rotor relative to a stator of the electric machine when the rotor is installed in the correct position. The inside of the receiving sleeve of the second clamping disk can therefore be designed as a corresponding functional surface on which the functional part rests and/or can be or can be attached. For this purpose, the inside of the receiving sleeve of the second clamping disk can, for example, be processed accordingly or have corresponding receptacles, guides, fastening points and/or the like. The functionality or the range of functions of the rotor according to the invention can be expanded in a particularly space-saving manner by means of such a functional part arranged in the receiving sleeve of the second clamping disk. This is also possible with minimal adjustment of the second clamping disk or the manufacture of the second clamping disk in comparison to the first clamping disk and is therefore particularly simple and efficient.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind oder umfassen die Mittel zur Erzeugung des Rotorfeldes mehrere Permanentmagnete. Diese Permanentmagnete sind in entsprechenden Aufnahmeräumen und oder Kavitäten des Blechpakets angeordnet. Diese Aufnahmeräume oder Kavitäten können in axialer Richtung an den Stirnseiten des Blechpakets offen sein. Die Aufnahmeräumen oder Kavitäten sind dabei stirnseitig in axialer Richtung durch die Spannscheiben zumindest teilweise überdeckt oder abgedeckt. Der Rotor kann hier also als PSM-Rotor, das heißt als Rotor für eine permanenterregte Synchronmaschine, ausgebildet sein. In der hier vorgeschlagenen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können die Permanentmagnete in axialer Richtung durch die Spannscheiben gehalten oder abgestützt bzw. an einem Austreten aus dem Blechpaket gehindert werden. Aber auch dann, wenn die Permanentmagnete anderweitig gehalten oder befestigt sind oder wären, können die Spannscheiben hier durch die teilweise oder vollständige Überdeckung der Aufnahmeräumen oder Kavitäten ein Eintreten von Staub oder Schmutz in die Aufnahmeräume oder Kavitäten verhindern oder reduzieren. Somit kann also eine entsprechende separate Befestigung oder Fixierung der Permanentmagnete und/oder eine separate oder zusätzliche Abdeckung oder Abdichtung der Aufnahmeräume oder Kavitäten eingespart werden. Die hier vorgeschlagene Ausgestaltung kann also den Grad der Multifunktionalität oder Funktionsintegrierung der Spannscheiben weiter erhöhen. Dementsprechend kann der Bauteil- und Fertigungsaufwand für den Rotor bzw. dessen Komplexität weiter reduziert und die Fertigung des Rotors weiter vereinfacht werden. Eine entsprechend große radiale Ausdehnung der Spannscheiben, die zur zumindest teilweisen oder vollständigen Überdeckung der Aufnahmeräume oder Kavitäten notwendig ist, kann zudem eine Kontaktfläche der Spannscheiben mit der jeweiligen Stirnseite des Blechpakets vergrößern und somit eine noch größere oder zuverlässigere bzw. lokal belastungsärmere Drehmomentübertragung ermöglichen.In a further possible embodiment of the present invention, the means for generating the rotor field are or include a plurality of permanent magnets. These permanent magnets are arranged in corresponding receiving spaces and/or cavities of the laminated core. These receiving spaces or cavities can be open in the axial direction on the end faces of the laminated core. The receiving spaces or cavities are at least partially covered or covered at the front in the axial direction by the clamping disks. The rotor can thus be designed here as a PSM rotor, ie as a rotor for a permanently excited synchronous machine. In the embodiment of the present invention proposed here, the permanent magnets can be held or supported in the axial direction by the clamping disks or prevented from escaping from the laminated core. But even if the permanent magnets are or would be held or fastened in some other way, the clamping disks can prevent or reduce the ingress of dust or dirt into the receiving spaces or cavities by partially or completely covering the receiving spaces or cavities. A corresponding separate fastening or fixing of the permanent magnets and/or a separate or additional covering or sealing of the receiving spaces or cavities can thus be saved. The configuration proposed here can therefore further increase the degree of multifunctionality or functional integration of the clamping disks. Accordingly, the component and production costs for the rotor and its complexity can be further reduced and the production of the rotor can be further simplified. A correspondingly large radial expansion of the clamping disks, which is necessary to at least partially or completely cover the receiving spaces or cavities, can also increase a contact surface of the clamping disks with the respective end face of the laminated core and thus enable an even larger or more reliable or locally less stressed torque transmission.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Fertigen des oder eines erfindungsgemäßen Rotors. In dem Verfahren werden die Spannscheiben auf den beiden einander in axialer Richtung gegenüberliegenden Stirnseiten des Blechpakets angeordnet. Die Spannscheiben werden dann oder dabei mittels einer bei Raumtemperatur fügbaren Passung zu dem Blechpaket zentriert. Die Zuganker werden durch entsprechende Axialöffnungen, die das Blechpaket in axialer Richtung durchgreifen, und entsprechende Durchführungen der Spannscheiben geführt. Das Blechpaket wird dann durch Festziehen der Zuganker, beispielsweise durch Anziehen von außen- oder stirnseitig der Spannscheiben auf die Zuganker aufgeschraubten Muttern, ohne Anwesenheit einer das Blechpaket durchgreifenden Rotorwelle in axialer Richtung zwischen den Spannscheiben eingespannt.A further aspect of the present invention is a method for manufacturing the or a rotor according to the invention. In the method, the clamping disks are arranged on the two end faces of the laminated core that are opposite one another in the axial direction. The clamping disks are then or at the same time centered on the laminated core by means of a fit that can be joined at room temperature. The tie rods are guided through corresponding axial openings, which reach through the laminated core in the axial direction, and corresponding bushings in the clamping disks. The laminated core is then clamped in the axial direction between the clamping discs by tightening the tie rods, for example by tightening nuts screwed onto the tie rods on the outside or on the front side of the clamping discs, without the presence of a rotor shaft passing through the laminated core.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Maschine, die einen Stator und einen erfindungsgemäßen Rotor aufweist, der relativ zu dem Stator drehbar gelagert und von dem Stator in radialer Richtung durch einen Luftspalt beabstandet ist. A further aspect of the present invention is an electrical machine which has a stator and a rotor according to the invention which is mounted rotatably relative to the stator and is spaced from the stator in the radial direction by an air gap.

Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine kann es sich insbesondere um eine permanenterregte Synchronmaschine oder um eine Asynchronmaschine handeln. Die erfindungsgemäße elektrische Maschine kann insbesondere die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Rotor genannte elektrische Maschine sein oder dieser entsprechen. Dementsprechend kann die erfindungsgemäße elektrische Maschine einige oder alle der in diesem Zusammenhang genannten Eigenschaften und/oder Merkmale aufweisen.The electrical machine according to the invention can in particular be a permanently excited synchronous machine or an asynchronous machine. The electrical machine according to the invention can in particular be or correspond to the electrical machine mentioned in connection with the rotor according to the invention. Accordingly, the electrical machine according to the invention can have some or all of the properties and/or features mentioned in this context.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftfahrzeug, das eine erfindungsgemäße elektrische Maschine aufweist, insbesondere als Traktionsmaschine. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug kann auch eine Abtriebswelle aufweisen, die an oder in der Aufnahmehülse der ersten Spannscheibe der elektrischen Maschine ansetzt und von dort ausgehend von der elektrischen Maschine weg ragt oder wegführt. Diese Abtriebswelle kann beispielsweise zu einem Getriebe des Kraftfahrzeugs führen bzw. eine Eingangswelle eines Getriebes des Kraftfahrzeugs sein oder bilden. Ebenso kann die Abtriebswelle beispielsweise eine angetriebene Achse, eine Radachse oder eine Radnabe des Kraftfahrzeugs sein oder bilden. Ebenso können weitere Anordnungen oder Anwendungen der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine in dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug möglich sein. Die Verwendung der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine in einem oder für ein Kraftfahrzeug kann einen besonders günstigen Anwendungsfall der vorliegenden Erfindung darstellen, da dort Gewichtseinsparungen, eine verbesserte Robustheit und eine vereinfachte Massen- oder Serienfertigung unmittelbar vorteilhaft zum Tragen kommen können.A further aspect of the present invention is a motor vehicle which has an electric machine according to the invention, in particular as a traction machine. The motor vehicle according to the invention can also have an output shaft, which is attached to or in the receiving sleeve of the first tensioning disk of the electric machine and, starting from there, protrudes or leads away from the electric machine. This output shaft can, for example, lead to a transmission of the motor vehicle or be or form an input shaft of a transmission of the motor vehicle. Likewise, the output shaft can be or form, for example, a driven axle, a wheel axle or a wheel hub of the motor vehicle. Other arrangements or applications of the electric machine according to the invention can also be possible in the motor vehicle according to the invention. The use of the electric machine according to the invention in or for a motor vehicle can represent a particularly favorable application of the present invention, since weight savings, improved robustness and simplified mass or series production can have a direct and advantageous effect there.

Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further features of the invention can result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description and the features and feature combinations shown below in the description of the figures and/or in the figures alone can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the invention to leave.

Die Zeichnung zeigt in:

1 eine ausschnittweise perspektivische Längsschnittdarstellung eines Rotors; und
2 eine schematische perspektivische Ansicht auf eine Innenstirnseite einer Spannscheibe des Rotors.

The drawing shows in:

1 a partial perspective longitudinal sectional view of a rotor; and
2 a schematic perspective view of an inner end face of a clamping disk of the rotor.

In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical and functionally identical elements are provided with the same reference symbols.

In herkömmlichen Läufern elektrischer Maschinen werden verschiedene Funktionen, wie beispielsweise eine Drehmomentübertragung, ein Verspannen eines Rotorblechs, also eines Stapels von Elektroblechen, ein Auswuchten des Rotors und ein axiales Fixieren von Rotormagneten von verschiedenen Bauteilen übernommen. Dies führt was zu einem entsprechend hohen Montageaufwand und zu einer entsprechend großen Anzahl von Bauteilen und insgesamt zu - letztlich unnötig - hohen Kosten. Bisher gängige Verfahren zum Zweck der Drehmomentübertragung vom Rotorblech an eine Rotorwelle sind üblicherweise reib- und formschlüssige Verfahren, für die beispielsweise ein thermischer Querpressverband, ein Längspressverband, eine Keilwellen- oder eine Passfederverbindung verwendet wird. Bei der Montage herkömmlicher Rotoren wird typischerweise zunächst das Rotorblech thermisch auf die Rotorwelle gefügt. Da das Rotorblech dabei aber nicht gestützt wird, kann es zu unerwünschten Nebeneffekten, wie etwa einem Aufwölben oder Verformen des Rotorblechs kommen. Das Rotorblech wird dann erst in nachfolgenden Montageschritten wieder flächig verspannt. So kann das Rotorblech üblicherweise für einen Zusammenbau aus mehreren einzelnen Blechstapeln für einen Schweißvorgang mittels einer Presse vollständig bzw. großflächig verspannt und somit in Form gehalten werden. Das Auswuchten herkömmlicher eines Rotors erfolgt bisher üblicherweise mittels additiven oder negativen Auswuchtens an einem separaten, speziell dafür vorgesehenen Bauteil, der sogenannten Wuchtscheibe. Aufgrund der steigenden Anforderungen an elektrische Antriebe geraten darin gängigerweise verwendete Reib- und Formschlussverfahren zum Zweck der Drehmomentübertragung an ihre technischen Belastungsgrenzen. Dies kann einen Ausfall oder ein Versagen herkömmlicher Rotoren bzw. des jeweiligen Antriebs, etwa aufgrund zu hoher mechanischer Spannungen oder einer Materialermüdung von Bauteilen oder Komponenten zur Folge haben.In conventional rotors of electrical machines, various functions, such as torque transmission, bracing of a rotor lamination, ie a stack of electrical lamination sheets, balancing of the rotor and axial fixing of rotor magnets, are performed by various components. This leads to a correspondingly high assembly effort and to a correspondingly large number of components and overall to—ultimately unnecessarily—high costs. Previously common methods for the purpose of torque transmission from the rotor lamination to a rotor shaft are usually frictional and form-fitting methods, for which, for example, a thermal transverse press fit, a longitudinal press fit, a splined shaft or a feather key connection is used. When assembling conventional rotors, the rotor lamination is typically first thermally joined to the rotor shaft. However, since the rotor lamination is not supported, undesirable side effects such as buckling or deformation of the rotor lamination can occur. The rotor lamination is then clamped flat again only in subsequent assembly steps. For example, the rotor lamination can usually be clamped completely or over a large area by means of a press for assembly from a plurality of individual lamination stacks for a welding process and thus be kept in shape. Conventional balancing of a rotor has hitherto usually been carried out by means of additive or negative balancing on a separate component specially provided for this purpose, the so-called balancing disc. Due to the increasing demands on electric drives, the friction and positive locking processes commonly used in them for the purpose of torque transmission are reaching their technical limits. This can result in a breakdown or failure of conventional rotors or the respective drive, for example due to excessive mechanical stresses or material fatigue of parts or components.

All diesen Problemen und Nachteilen kann jedoch begegnet werden. Dazu ist nachfolgend eine elektrische Maschine und deren Fertigung beschrieben, die eine verbesserte Darstellung zumindest der Funktionen bzw. Eigenschaften der Drehmomentübertragung, der Blechverspannung und des Auswuchtens sowie eine vereinfachte Montage und Demontage bzw. einen vereinfachten Austausch einzelner Bauteile oder Komponenten bei Raumtemperatur mit einer im Vergleich zu herkömmlichen Rotoren reduzierten Anzahl von Bauteilen oder Komponenten ermöglicht.However, all these problems and disadvantages can be countered. For this purpose, an electrical machine and its production is described below, which provides an improved representation of at least the functions or properties of torque transmission, sheet metal bracing and balancing as well as simplified assembly and disassembly or simplified replacement of individual parts or components at room temperature with a comparison allows a reduced number of parts or components compared to conventional rotors.

Konkret zeigt 1 eine ausschnittweise schematische Detaildarstellung einer elektrischen Maschine 10, insbesondere eine schematische längsgeschnittene Perspektivansicht eines Rotors 12. Der Rotor 12 umfasst ein Blechpaket 14, dass ring- oder hohlzylinderförmig einen zentralen Leerraum 16 umgibt. Der Leerraum 16 ist durch eine Innenseite 18 des Blechpakets 14 begrenzt, die sich entlang einer zentralen Längsdrehachse des Rotors 12 erstreckt und diese hohlzylinderförmig umgibt. In dem Blechpaket 14 sind mehrere Rotorkavitäten 20 ausgebildet, von denen hier beispielhaft nur zwei erkennbar sind, die jedoch in Umfangsrichtung gleichmäßig oder regelmäßig verteilt angeordnet sein können. In diesen Rotorkavitäten 20 sind Permanentmagnete 22 zur Erzeugung eines Rotorfeldes bzw. zur Permanenterregung des Rotors 12 angeordnet.Concrete shows 1 a sectional schematic detailed representation of an electrical machine 10, in particular a schematic longitudinally sectioned perspective view of a rotor 12. The rotor 12 comprises a laminated core 14 that a central empty space 16 surrounds ring-shaped or hollow-cylindrical. The empty space 16 is delimited by an inner side 18 of the laminated core 14, which extends along a central longitudinal axis of rotation of the rotor 12 and surrounds it in the form of a hollow cylinder. A plurality of rotor cavities 20 are formed in the laminated core 14, of which only two can be seen here by way of example, but which can be distributed uniformly or regularly in the circumferential direction. Permanent magnets 22 for generating a rotor field or for permanent excitation of the rotor 12 are arranged in these rotor cavities 20 .

An Stirnseiten 24 des Blechpakets 14 sind Multifunktionskörper angeordnet, die hier als erste Spannscheibe 26 und als zweite Spannscheibe 28 bezeichnet werden. Weiter sind mehrere Zuganker 30 vorgesehen, die das Blechpaket 14 und die Spannscheiben 26, 28 in axialer Richtung durchgreifen. Die Zuganker 30 können beispielsweise Außengewinde aufweisen, auf die Muttern 32 geschraubt sind. Durch die Zuganker 30 und die Muttern 32 wird das Blechpaket 14 zwischen den Spannscheiben 26, 28 in axialer Richtung eingespannt.Multifunctional bodies are arranged on end faces 24 of the laminated core 14 and are referred to here as the first clamping disk 26 and the second clamping disk 28 . Next several tie rods 30 are provided, which pass through the laminated core 14 and the clamping washers 26, 28 in the axial direction. The tie rods 30 can have external threads, for example, onto which nuts 32 are screwed. The laminated core 14 is clamped between the clamping disks 26, 28 in the axial direction by the tie rods 30 and the nuts 32.

Weiter fungieren die Spannscheiben 26, 28 als Abdeckung bzw. axiale Halterung für die Permanentmagnete 22, indem die Spannscheiben 26, 28 in radialer Richtung so groß ausgeführt sind, dass sie die Kavitäten 20 zumindest teilweise überdecken.The clamping disks 26, 28 also function as a cover or axial holder for the permanent magnets 22, in that the clamping disks 26, 28 are designed so large in the radial direction that they at least partially cover the cavities 20.

Darüber hinaus dienen eine oder beide der Spannscheiben 26, 28 auch als Wuchtscheiben, also als Basiskörper zum Auswuchten des Rotors 12. Dazu ist - hier beispielhaft an der ersten Spannscheibe 26 erkennbar - eine Positionierhilfe 34 vorgesehen. Bei dieser Positionierhilfe 34 kann es sich um eine Ringnut handeln, die in eine Stirnfläche der ersten Spannscheibe 26 eingebracht ist. Konkret sind die Spannscheiben 26, 28 hier mit einer scheibenförmigen Grundfläche, die an der jeweiligen zugewandten Stirnseite 24 anliegt und einer an einem Außenrand senkrecht darauf stehenden ringförmigen Seitenwand ausgebildet. Die Positionierhilfe 34 ist dabei in einer Stirnfläche dieser Seitenwand angeordnet, wobei sich eine Vertiefung die Positionierhilfe 34 in axialer Richtung zu dem Blechpaket 14 hin erstreckt und die zentrale Längsdrehachse ringförmig umgibt. Die Positionierhilfe 34 kann beispielsweise als Ansatz für einen Bohrer zum Einbringen einer Wuchtbohrung für einen negativen Ausgleich fungieren, der dadurch in radialer Richtung automatisch positioniert und stabilisiert wird.In addition, one or both of the clamping disks 26, 28 also serve as balancing disks, ie as a base body for balancing the rotor 12. A positioning aid 34 is provided for this purpose—recognizable here by way of example from the first clamping disk 26. This positioning aid 34 can be an annular groove that is introduced into an end face of the first clamping disk 26 . In concrete terms, the clamping disks 26, 28 are here formed with a disk-shaped base surface which bears against the respective facing end face 24 and an annular side wall standing perpendicularly thereon at an outer edge. The positioning aid 34 is arranged in an end face of this side wall, with a depression Positioning aid 34 extends in the axial direction toward the laminated core 14 and surrounds the central longitudinal axis of rotation in a ring. The positioning aid 34 can act, for example, as a base for a drill to introduce a balancing bore for negative compensation, which is thereby automatically positioned and stabilized in the radial direction.

Die Spannscheiben 26, 28 weisen weiter eine jeweilige Aufnahmehülse 36 auf, die sich in einem jeweiligen radial mittigen Bereich der jeweiligen Spannscheibe 26, 28 befindet und sich von dieser axial nach außen, also von dem Blechpaket 14 weg erstreckt. Die Aufnahmehülsen 36 weisen außenseitig eine Funktionsfläche auf, die hier als Lagersitz 38 zum Lagern des Rotors 12 fungieren bzw. verwendet werden kann.The clamping disks 26, 28 also have a respective receiving sleeve 36, which is located in a respective radially central area of the respective clamping disk 26, 28 and extends axially outwards from it, ie away from the laminated core 14. The receiving sleeves 36 have a functional surface on the outside, which can act or be used here as a bearing seat 38 for mounting the rotor 12 .

Zumindest bezüglich der bisher beschriebenen Merkmale können die erste Spannscheibe 26 und die zweite Spannscheibe 28 gleich ausgestaltet sein. Die erste Spannscheibe 26 und die zweite Spannscheibe 28 können sich jedoch hinsichtlich einer Ausgestaltung oder Bearbeitung einer Innenseite der Aufnahmehülsen 36 unterscheiden. So ist vorliegend an der Innenseite der Aufnahmehülsen 36 der ersten Spannscheibe 26 eine Drehmomentübertragungsstruktur ausgebildet. Beispielhaft handelt es sich bei dieser Drehmomentübertragungsstruktur hier um eine Verzahnung 40. In diese Verzahnung 40 kann eine korrespondierende Außenverzahnung einer hier nicht dargestellten Abtriebswelle eingreifen. Eine solche Abtriebswelle kann in der Aufnahmehülsen 36 der ersten Spannscheibe 26 ansetzen und sich von dieser - ohne den Leerraum 16 zu durchgreifen oder in diesen hineinzuragen - in axialer Richtung von dem Rotor 12 weg erstrecken. Der Rotor 12 ist hier dementsprechend als wellenloser Rotor 12 ausgebildet, weist also keine herkömmliche Rotorwelle auf.At least with regard to the features described so far, the first clamping disk 26 and the second clamping disk 28 can be of the same design. However, the first clamping disk 26 and the second clamping disk 28 can differ with regard to a configuration or processing of an inside of the receiving sleeves 36 . In the present case, a torque transmission structure is formed on the inside of the receiving sleeves 36 of the first clamping disk 26 . By way of example, this torque transmission structure is gearing 40 here. Corresponding external gearing of an output shaft (not shown here) can engage in gearing 40 . Such an output shaft can start in the receiving sleeve 36 of the first clamping disk 26 and can extend from this—without reaching through the empty space 16 or protruding into it—in the axial direction away from the rotor 12 . Accordingly, the rotor 12 is designed here as a shaftless rotor 12, ie it does not have a conventional rotor shaft.

Die Innenseite der Aufnahmehülse 36 der zweiten Spannscheibe 28 ist hingegen als Funktionsfläche 42, beispielsweise zum Aufnehmen oder Befestigen eines Funktionsteils, wie etwa eines Rotorlagesensors oder dergleichen, ausgestaltet.The inside of the receiving sleeve 36 of the second clamping disk 28, on the other hand, is designed as a functional surface 42, for example for receiving or fastening a functional part, such as a rotor position sensor or the like.

2 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung einer der Spannscheiben 26, 28. Dabei ist eine Innenstirnseite 44 erkennbar, die im montierten Zustand, wie er in 1 dargestellt ist, reibschlüssig an der jeweiligen Stirnseite 24 des Blechpakets 14 anliegt. 2 shows a schematic perspective view of one of the clamping disks 26, 28. An inner end face 44 can be seen, which in the assembled state, as shown in 1 is shown, rests frictionally on the respective end face 24 of the laminated core 14 .

Weiter sind hier mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete Durchführungen oder Verspannlöcher 46 erkennbar, welche die Spannscheibe 26, 28 durchgreifen. Durch diese Verspannlöcher 46 können die Zuganker 30 geführt werden.Also visible here are a number of bushings or bracing holes 46 which are distributed uniformly in the circumferential direction and which pass through the clamping disk 26 , 28 . The tie rods 30 can be guided through these bracing holes 46 .

Die Spannscheiben 26, 28 weisen in dem radial mittigen Bereich einen axial nach innen gerichteten Zentrierfortsatz 48 auf. Dieser Zentrierfortsatz 48 kann in axialer Richtung ein Stück weit in den Leerraum 16 hineinragen, beispielsweise einige Millimeter oder einige Zentimeter. Eine axiale Ausdehnung oder Länge der Zentrierfortsätze 48 kann jedoch insbesondere klein gegenüber der axialen Ausdehnung oder Länge des Leerraum 16 bzw. des Blechpakets 14 sein. Außenseitig weisen die Zentrierfortsätze 48 jeweils eine ringförmige Zentrierfläche 50 auf. Diese Zentrierflächen 50 können in bestimmungsgemäßer Einbaulage der Innenseite 18 des Blechpakets 14 zugewandt sein bzw. mit dieser über eine bei Raumtemperatur fügbare Passung, beispielsweise eine Spielpassung oder dergleichen, gepasst oder gekoppelt sein.The clamping disks 26, 28 have a centering extension 48 directed axially inwards in the radially central area. This centering extension 48 can protrude a little into the empty space 16 in the axial direction, for example a few millimeters or a few centimeters. However, an axial extension or length of the centering extensions 48 can be small compared to the axial extension or length of the empty space 16 or the laminated core 14 . The centering projections 48 each have an annular centering surface 50 on the outside. In the intended installation position, these centering surfaces 50 can face the inside 18 of the laminated core 14 or be fitted or coupled to it via a fit that can be fitted at room temperature, for example a loose fit or the like.

Die hier in Form der Spannscheiben 26, 28 dargestellten und beschriebenen Multifunktionskörper übernehmen also zumindest die Funktionen des Verspannens des Blechpakets 14, der axialen Fixierung der Permanentmagnete 22, der Drehmomentübertragung auf eine Abtriebswelle auf der A-Seite, also der Seite der ersten Spannscheibe 26, der Montage oder Aufnahme wenigstens eines Zusatz- oder Funktionsbauteils auf der B-Seite, also der Seite der zweiten Spannscheibe 28, des Auswuchtens des Rotors 12 und der Lagerung des Rotors 12. Bei dem hier dargestellten und erläuterten Konzept werden also eine Vielzahl von Funktionen von relativ wenigen Bauteilen übernommen, wobei insbesondere die Spannscheiben 26, 28 zumindest großteils gleich, beispielsweise als Gleichteile mit lediglich bereichsweise unterschiedlichen Endbearbeitungen, ausgeführt sein können.The multifunctional bodies shown and described here in the form of the clamping disks 26, 28 thus assume at least the functions of clamping the laminated core 14, the axial fixing of the permanent magnets 22, the transmission of torque to an output shaft on the A side, i.e. the side of the first clamping disk 26, the assembly or mounting of at least one additional or functional component on the B-side, i.e. the side of the second clamping disk 28, the balancing of the rotor 12 and the bearing of the rotor 12. In the concept illustrated and explained here, a large number of functions of relatively few components, in particular the clamping disks 26, 28 can be at least largely the same, for example as identical parts with only regionally different finishes.

Insgesamt zeigen die beschriebenen Beispiele somit, wie ein verspannter Läufer, insbesondere für eine PSM, ohne Rotorwelle besonders einfach, kostengünstig und effizient realisiert werden kann.Overall, the examples described thus show how a strained rotor, in particular for a PSM, can be implemented in a particularly simple, cost-effective and efficient manner without a rotor shaft.

BezugszeichenlisteReference List

1010: elektrische Maschineelectric machine
1212: Rotorrotor
1414: Blechpaketlaminated core
1616: Leerraumwhite space
1818: Innenseiteinside
2020: Rotorkavitätrotor cavity
2222: Permanentmagnetpermanent magnet
2424: Stirnseiteface
2626: erste Spannscheibefirst tension disc
2828: zweite Spannscheibesecond tension disc
3030: Zugankertie rod
3232: MutterMother
3434: Positionierhilfepositioning aid
3636: Aufnahmehülsereceiving sleeve
3838: Lagersitzbearing seat
4040: Verzahnunggearing
4242: Funktionsflächefunctional surface
4444: Innenstirnseiteinside face
4646: Verspannlöcherbracing holes
4848: Zentrierfortsatzcentering extension
5050: Zentrierflächecentering surface

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102007039186 A1 [0003]
EP 3143680 B1 [0005]

Claims

Having a shaftless rotor (12) for an electrical machine (10). - a laminated core (14), which comprises electrical laminations stacked in the axial direction along a central longitudinal axis of rotation of the rotor (12) and means (22) for generating a rotor field, - Two clamping discs (26, 28), each of which bears against the laminated core (14) on an axial end face of the latter, and - Several tie rods (30), which completely penetrate the laminated core (14) in the axial direction and connect the clamping disks (26, 28) to one another, so that the clamping disks (26, 28) clamp the laminated stack (14) axially and a frictional connection between the clamping disks (26, 28) and the end faces (24) of the laminated core (14) facing them, wherein - In a radially inner region of a first of the clamping disks (26) there is a receiving sleeve (36) for receiving an output shaft which is attached there and protrudes away from the rotor (12) in the axial direction and which is formed in one piece with the first clamping disk (26) or is connected to it in a torque-transmitting manner and has a torque-transmitting structure (40) on its inner side, which extends parallel to the central longitudinal axis of rotation and surrounds it in the form of a ring, and - the rotor (12) is set up to transmit a torque between the laminated core (14) and the output shaft only without direct mechanical contact between the laminated core (14) and the output shaft only along a path from the laminated core (14) via the frictional connections to the To transmit tension discs (26, 28), through the tension discs (26, 28) to the torque transmission structure (40) and through this to the output shaft.

Rotor (12) after claim 1 , characterized in that the two clamping disks (26, 28) each have an extension (48) on the axially inner side, which extends in the axial direction, in particular less than a diameter of the clamping disks (26, 28), into a central empty space ( 16) of the laminated core (14) and which has a functional surface (50) on the radial outside for centering the clamping disks (26, 28) relative to the laminated core (14) via a fit that can be fitted at room temperature, in particular a loose fit, to the laminated core (14) having.

Rotor (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving sleeve (36) has a functional surface as a bearing seat ( 38).

Rotor (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping disks (26, 28) each have a positioning aid (34) on their end face facing away from the laminated core (14) to support positioning of a mass distribution compensation in the radial direction, in particular in the form of an annular groove (34) surrounding the respective receiving sleeve (36), and the rotor (12) is balanced via the clamping disks (26, 28).

Rotor (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the two clamping disks (26, 28) are of the same design, at least apart from the respective inner side of the receiving sleeves (36), and/or have identical base bodies with which differently designed receiving sleeves (36 ) are connected.

Rotor (12) according to one of the preceding claims, characterized in that in a radially inner region of the second clamping disk (28) arranged opposite the first clamping disk (26) instead of the receiving sleeve (36) with the torque transmission structure (40) there is a receiving sleeve (36, 42) for accommodating a functional part, in particular a rotor position sensor.

Rotor (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the means (22) for generating the rotor field comprise a plurality of permanent magnets (22) which are arranged in corresponding receiving spaces (20) of the laminated core (14) which face in the axial direction are at least partially covered by the clamping discs (26, 28).

A method of manufacturing a rotor (12) according to any one of the preceding claims, in which at room temperature - the clamping disks (26, 28) are arranged on the two opposite end faces (24) of the laminated core (14) in the axial direction, - the tension washers (26, 28) are centered with the laminated core (14) by means of a clearance fit, - the tie rods (30) are guided through corresponding axial openings in the laminated core (14) and the clamping disks (26, 28), and - the laminated core (14) is clamped in the axial direction between the clamping disks (26, 28) by tightening the tie rods (30) without the presence of a rotor shaft extending through the laminated core (14).

Electrical machine (10), comprising a stator and a rotor (12) according to one of Claims 1 until 7 formed and / or according to a method claim 8 is made and is rotatably mounted relative to the stator and spaced from the stator in the radial direction by an air gap.

Motor vehicle, having an electric machine (10). claim 9 , in particular as a traction machine (10).