DE-102024122704-A9 - Antriebseinheit

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit (1), aufweisend mindestens einen Motor (2), mindestens ein Getriebe (3) und mindestens ein Gehäuse (4), wobei der Motor (2) mindestens einen Stator (7) und mindestens einen Rotor (8) aufweist, und wobei das Getriebe (3) zumindest teilweise in einem Innenvolumen (9) des Rotors (8) angeordnet ist. Ein Antriebssystem, das energieeffizient und kompakt sowie auf einfache Weise zu montieren ist, wird dadurch realisiert, dass das Getriebe (3) als eine in einem Getriebegehäuse (10) angeordnete Getriebeeinheit ausgebildet ist.

Inventors

• Bastian Mund
• Mike Tameling
• Sebastian Kohse

Assignees

• Dr. Fritz Faulhaber GmbH & Co.KG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20240808

Claims (16)

1. Antriebseinheit (1), aufweisend mindestens einen Motor (2), mindestens ein Getriebe (3) und mindestens ein Gehäuse (4), wobei der Motor (2) mindestens einen Stator (7) und mindestens einen Rotor (8) aufweist, und wobei das Getriebe (3) zumindest teilweise in einem Innenvolumen (9) des Rotors (8) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , dass das Getriebe (3) als eine in einem Getriebegehäuse (10) angeordnete Getriebeeinheit ausgebildet ist.
2. Antriebseinheit (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass das Getriebe (3) als, vorzugsweise einstufiges, Planetengetriebe ausgebildet ist, insbesondere als Planetengetriebe mit gestuften Planetenrädern (11).
3. Antriebseinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass das Planetengetriebe mindestens einen ersten Planetenträger (12,13) aufweist, und dass der erste Planetenträger (12) an einer Innenseite (16) des Getriebegehäuses (10) gelagert ist, insbesondere dass das Planetengetriebe mindestens einen zweiten Planetenträger (17) aufweist, und dass der zweite Planetenträger an einer Innenseite (16) des Getriebegehäuses (10) gelagert ist.
4. Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet , dass das Getriebe (3) mindestens ein Hohlrad (23) aufweist, und dass das Hohlrad (23) formschlüssig mit dem Getriebegehäuse (10) zusammenwirkt, insbesondere dass mindestens ein Formschlusselement, beispielsweise ein Stift (24), vorhanden ist, das in eine erste Nut (25) am Getriebegehäuse (10) und in eine zweite Nut (26) am Hohlrad (23) eingreift.
5. Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4 , dadurch gekennzeichnet , dass die Planetenräder (11) des Planetengetriebes mittels Nadellagern (27) gelagert sind, insbesondere dass ein Nadellager (27) mindestens eine Außenhülse und mindestens einen Nadelkranz aufweist.
6. Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet , dass der Rotor (8) mindestens ein Polrad (30) aufweist, dass das Polrad (30) mindestens einen Rückenbereich (31) aufweist, und dass der Rückenbereich (31) mindestens eine Ausnehmung (32) zur Gewichtsreduzierung aufweist, vorzugsweise dass eine Mehrzahl an polygonalen oder kreisförmigen Ausnehmungen (32) vorgesehen ist.
7. Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet , dass der Rotor (8) mindestens eine Ausnehmung (33) für einen Encodermagneten (34) aufweist, insbesondere dass die Ausnehmung (33) in einem Polrad (30) des Rotors (8) ausgebildet ist,
8. Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet , dass der Rotor (8) eine Mehrzahl von Magneten (36) aufweist, und dass die Magnete (36) in einem Lagerkäfig (38) angeordnet sind, insbesondere dass der Lagerkäfig (36) ein Polrad (30) des Rotors (8) umgibt.
9. Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet , dass eine Elektronikeinheit (39) an dem Stator (7) gelagert ist, insbesondere dass die Elektronikeinheit (39) in dem Gehäuse (4) angeordnet ist, vorzugsweise dass die Elektronikeinheit (39) mindestens einen Motorcontroller und mindestens einen Sensor (42), vorzugsweise mindestens einen Hall-Sensor oder Encoderchip mit Hall-Sensor, aufweist.
10. Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 , dadurch gekennzeichnet , dass der Stator (7) mindestens einen Statorkern (43) aufweist, und dass der Statorkern (43) an mindestens einer Endseite mindestens eine Isolierkappe (44) aufweist, insbesondere dass die Isolierkappe (44) jeweils zwischen zwei Zähnen (46) des Statorkerns (43) zumindest teilweise in den Statorkern (43) eindringt.
11. Antriebseinheit (1) nach Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet , dass die Isolierkappe (4) eine der Anzahl der Zähne (46) entsprechende Anzahl an Endelementen (47) aufweist, und dass jedes Endelement (47) einen zugehörigen Zahn (46) in seinem Endbereich abdeckt.
12. Antriebseinheit (1) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet , dass jedes Endelement (47) mindestens einen Steg (48) und mindestens ein Kopfstück (49) aufweist, insbesondere dass das Kopfstück (49) halbrund ausgebildet ist.
13. Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12 , dadurch gekennzeichnet , dass die Isolierkappe (44) einen Umfangsabschnitt (52) aufweist, und dass an dem Umfangsabschnitt (52) Drahtführungsrücksprünge (53) und/oder Umlenkrücksprünge (54) ausgebildet sind.
14. Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13 , dadurch gekennzeichnet , dass die Isolierkappe (44) einen Umfangsabschnitt (52) aufweist, und dass am Umfangsabschnitt (52) eine Mehrzahl an Codierelementen (55) zum formschlüssigen Zusammenwirken mit einer Leiterplatte (40,41) angeordnet sind.
15. Antriebseinheit (1), aufweisend mindestens einen Motor (2) und mindestens ein Gehäuse (4), wobei der Motor (2) mindestens einen Stator (7) und mindestens einen Rotor (8) aufweist, wobei der Rotor (8) in einem Innenvolumen des Stators (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , dass der Stator (8) mindestens einen Statorkern (43) aufweist, dass an gegenüberliegenden Endseiten des Statorkerns (43) jeweils mindestens eine Isolierkappe (44) angeordnet ist, dass jede Isolierkappe (44) eine Mehrzahl an kragenartigen Vorsprüngen (50) aufweist, und dass jeder kragenartige Vorsprung zwischen zwei Zähnen (46) des Statorkerns (43) zumindest teilweise in den Statorkern (43) eindringt, insbesondere ausgebildet durch den Merkmalsinhalt mindestens eines Anspruchs der Ansprüche 6 bis 14 .
16. Antriebseinheit (1), aufweisend mindestens einen Motor (2) und mindestens ein Gehäuse (4), wobei der Motor (2) mindestens einen Stator (7) und mindestens einen Rotor (8) aufweist, wobei der Rotor (8) in einem Innenvolumen des Stators (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , dass der Rotor (8) mindestens ein Polrad (30) aufweist, und dass das Polrad (30) einstückig mit dem Polrad ausgebildete Lagermittel, insbesondere einen Lagerkäfig (38) für eine Mehrzahl von Magneten (36) aufweist, insbesondere ausgebildet durch den Merkmalsinhalt mindestens eines Anspruchs der Ansprüche 6 bis 14 .

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit, aufweisend mindestens einen Motor, mindestens ein Getriebe und mindestens ein Gehäuse, wobei der Motor mindestens einen Stator und mindestens einen Rotor aufweist. Das Getriebe ist zumindest teilweise in einem Innenvolumen des Rotors angeordnet. Antriebseinheiten mit einem elektrischen Motor, der als Innenläufer ausgebildet ist, und bei denen sich in einem Innenvolumen des Rotors ein Getriebe befindet, kombinieren die Vorzüge kompakter Bauweise mit hoher Leistungsdichte und präziser Kraftübertragung. Solche Konstruktionen sind besonders in Anwendungen gefragt, die sowohl eine effiziente elektrische Antriebsleistung als auch eine mechanische Übersetzung erfordern. Das Getriebe ist beispielsweise ein Planetengetriebe, Stirnradgetriebe, Spannungswellengetriebe, Schneckengetriebe oder eine andere kompakte Getriebekonstruktion, die in der Lage ist, die Drehzahl und das Drehmoment des Rotors zu verändern, bevor sie auf ein Abtriebselement übertragen werden. Die Integration eines Getriebes innerhalb des Rotors ermöglicht eine kompakte Bauweise, da kein zusätzlicher Raum für ein externes Getriebe benötigt wird. Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen für energieeffiziente und kompakte Antriebssysteme weisen allerdings den Nachteil auf, dass die Montage üblicherweise sehr aufwändig ist. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem anzugeben, das energieeffizient und kompakt sowie auf einfache Weise zu montieren ist. Die vorgenannte Aufgabe ist bei einer gattungsgemäßen Antriebseinheit mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils den Anspruchs 1 gelöst, nämlich dadurch, dass das Getriebe als eine in einem Getriebegehäuse angeordnete Getriebeeinheit ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Antriebseinheit weist mindestens einen Motor und mindestens ein Getriebe auf. Der Motor weist mindestens einen Rotor und mindestens einen Stator auf. Der Motor ist vorzugsweise als Innenläufer ausgebildet, so dass der Rotor innerhalb des Stators angeordnet ist. Die Ausgestaltung als Innenläufer weist insbesondere den Vorteil auf, dass dadurch die Temperaturverteilung während des Betriebs verbessert wird. Ferner ist bei der vorliegenden Antriebseinheit das Getriebe zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in einem Innenvolumen des Rotors angeordnet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Getriebe vollständig in einem Getriebegehäuse angeordnet ist. Das Getriebegehäuse umgibt das Getriebe umfänglich vorzugsweise vollständig. Das Getriebegehäuse ist beispielsweise als eine das Getriebe umgebende Hülse ausgebildet. Die Hülse umschließt das Getriebe vorzugsweise vollständig in einer Richtung parallel zur Rotationsachse des Getriebes. Insbesondere ist das Getriebegehäuse derart ausgebildet, dass die Bauteile des Getriebes im Wesentlichen in axialer Richtung entlang einer Rotationsachse bündig mit dem Getriebegehäuse abschließen. Das Getriebegehäuse ist insbesondere im Wesentlichen kreisrund ausgebildet. Das Getriebe bildet innerhalb des Gehäuses eine Getriebeeinheit und kann als Modul in den Motor, insbesondere in ein Innenvolumen des Rotors, eingesetzt und aus diesem entnommen werden. Das Getriebe weist mindestens ein Abtriebselement auf, über das das Drehmoment des Getriebes ausgeleitet wird. Das Abtriebselement ist vorzugsweise auf einem Innenumfang des Getriebegehäuses gelagert, beispielsweise mit einem Lagermittel, beispielsweise einem Kugellager. Vorzugsweise ist das Abtriebselement im Wesentlichen scheibenförmig ausgebildet. In Bezug auf eine Rückenplatte des Rotors ist das Getriebe vorzugsweise gegenüberliegend zur Elektronikeinheit der Antriebseinheit angeordnet. Vorzugsweise sind alle Bauelemente des Getriebes innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet. Beim Montieren wird der Rotor, insbesondere eine Welle des Rotors bzw. eine Ritzelwelle, in die Getriebeeinheit eingeschoben. Alternativ dazu wird beim Montieren die Getriebeeinheit auf eine Welle des Rotors bzw. eine Ritzelwelle aufgeschoben. Das Getriebegehäuse ist im Montagezustand insbesondere zwischen dem Rotor und dem Getriebe angeordnet. Das Getriebegehäuse ist vorzugsweise ortsfest innerhalb des Motors montiert. Beispielsweise ist das Getriebegehäuse in einen Frontflansch des Motorgehäuses form-, kraft- und/oder stoffschlüssig eingefügt. Insbesondere ist der Frontflansch in das Gehäuse eingepresst und/oder geschweißt oder geklebt. Das Getriebegehäuse ist beispielsweise aus einem Metall, beispielsweise Aluminium, hergestellt. Zudem weist das Gehäuse der Antriebseinheit einen Frontflansch und mindestens eine Rückenplatte auf. Der Frontflansch und/oder das Gehäuse sind bevorzugt aus einem Metall, z. B. Aluminium, hergestellt. Der Frontflansch wird von dem Abtriebselement der Antriebseinheit durchtreten. Die Rückenplatte weist vorzugsweise eine Ausnehmung für die Anschlussleitungen des Motors auf. Der Frontflansch des Motorgehäuses weist beispielsweise mindestens eine Seilführung auf. De