DE-102024132035-A1 - Elektrische Maschine mit Drehzahlsensor

Abstract

Elektrische Maschine (20) mit Drehzahlsensor (9) bestehend aus einem Stator (4) und einem im Stator (4) rotierenden Rotor mit Rotorwelle (5) und Rotorblechen (1), wobei die Rotorwelle in einem Gehäuse (6) gelagert ist, und wobei das Gehäuse (6) im Bereich der Rotorblechpakete axial in Beziehung auf den Lagerbereich eingerückt ist und als Halterung für den Drehzahlsensor (9) dient, wobei integrierte Bauteile des Rotors einen Impulsgeber (10) für den Drehzahlsensor (9) darstellen.

Inventors

• Robert Acuner
• Ralf Trosien
• Ruben König

Assignees

• Magna PT B.V. & Co. KGaA

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241104

Claims (9)

1. Elektrische Maschine (20) mit Drehzahlsensor (9) bestehend aus einem Stator (4) und einem im Stator (4) rotierenden Rotor mit Rotorwelle (5) und Rotorblechen (1), wobei die Rotorwelle in einem Gehäuse (6) gelagert ist, und wobei das Gehäuse (6) im Bereich der Rotorblechpakete axial in Beziehung auf den Lagerbereich eingerückt ist und als Halterung für den Drehzahlsensor (9) dient, dadurch gekennzeichnet , dass integrierte Bauteile des Rotors einen Impulsgeber (10) für den Drehzahlsensor (9) darstellen.
2. Elektrische Maschine (20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der Drehzahlsensor (9) radial oberhalb eines Lagers (8) im Gehäuse (6) oder dem Gehäusedeckel (7) verbaut ist.
3. Elektrische Maschine (20) nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die elektrische Maschine (20) eine Asynchronmaschine mit einem als Kurzschlussläufer ausgebildeten Rotor ist, wobei im Kurzschlussring (3) des Rotors Nuten oder Erhebungen (10a) ausgebildet sind um als Impulsgeber (10) zu dienen.
4. Elektrische Maschine (20) nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass die Erhebungen (10a) im Kurzschlussring (2) durch Verlängerungen der Läuferstäbe des Kurzschlusskäfigs (3) erzeugt sind, die integriert mit einer Herstellung des Läuferkäfigs erzeugt werden.
5. Elektrische Maschine (20) nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass ein Impulsgeberring (10b) im Gussverfahren bei der Herstellung des Kurzschlusskäfigs (3) integriert wird.
6. Elektrische Maschine (20) nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die elektrische Maschine (20) im Rotorblechpaket (1) Stanzöffnungen (10c) aufweist.
7. Elektrische Maschine (20) nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet , dass die elektrische Maschine (20) eine PMS-Maschine ist und die in das Rotorblechpaket (1) eingepressten Permanentmagnete (12) im Wechsel mit dem Rotorblech als Impulsgeber (10) dienen.
8. Elektrische Maschine (20) nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet , dass in den Rotorblechen Nuten mit Taschen (13) ausgebildet sind, um Permanentmagnete (12) aufzunehmen, wobei die Taschen (13) im Wechsel mit dem Material des Rotorblechs als Impulsgeber (10) dienen.
9. Elektrische Maschine (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der Drehzahlsensor (9) einen Impulsgeber (10) in axialer Richtung der elektrischen Maschine (20) beobachtet.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit Drehzahlsensor bestehend aus einem Stator und einem im Stator rotierenden Rotor mit Rotorwelle und Rotorblechen, wobei die Rotorwelle in einem Gehäuse gelagert ist, und wobei das Gehäuse im Bereich der Rotorblechpakete axial in Beziehung auf den Lagerbereich eingerückt ist und als Halterung für den Drehzahlsensor dient. Stand der Technik Elektrische Maschinen, welche elektrische Energie in Rotationsenergie bzw. Rotationsenergie in elektrische Energie umwandeln, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei ist unerheblich, ob die elektrische Maschine beispielsweise als Synchron- oder Asynchronmaschine ausgebildet ist. Derartige Maschinen weisen oftmals einen auf einer Welle sitzenden Rotor auf. Der Rotor bzw. die Welle ist drehbar in einem Stator gelagert, wobei die auf der Welle sitzenden Rotorlager über ein Lagerschild mit dem Stator verbunden sind. Als offene elektrische Maschinen werden solche Bauformen angesehen, bei welchen die elektrische Maschine nicht geschlossen bzw. gegenüber Feuchtigkeitseintritt abgedichtet ist. Die bekannten Lagerschilder der elektrischen Maschinen sind dabei häufig derart ausgestaltet, dass ihre Stirnseite im Wesentlichen als ebene Fläche ausgebildet ist, in welcher zumindest eines der Rotorlager angeordnet ist. Wird beispielsweise für die Steuerung der elektrischen Maschine die Drehzahl des Rotors benötigt, so verlängert sich die axiale Baulänge der Maschine um den axialen Bauraum für einen Impulsgeber sowie dazugehörigen Sensor. Häufig wird der Sensor zu dessen Schutz zwischen dem Rotorlager und dem Rotor angeordnet. Dabei wird der Sensor häufig über eine Gewindebohrung am Umfang des Lagerschilds eingeschraubt. Wird der Durchmesser des Impulsgebers oder der elektrischen Maschine beispielsweise bei verschiedenen Baureihen verändert, müssen Drehzahlsensoren mit unterschiedlichen Längen vorgehalten werden, da der Sensor auf die entsprechende Kombination von Maschinen- und Impulsgeberdurchmesser abgestimmt ist. Verschiedene Drehzahlsensoren und deren Aufbau sind bekannt. In der Regel wird im System zur Drehzahlmessung ein Encoder z.B. Zahnrad, gelochte Scheibe etc. mit dem eigentlichen Sensor gepaart, wobei die am Umfang veränderlichen Eigenschaften des Encoders sensiert werden, z.B. magnetische Änderung, anderes Reflexionsverhalten etc. Die EP 2 601 730 B1 zeigt eine Asynchronmaschine. Sie weist einen auf einer Welle angeordneten Rotor, einen Stator, ein mit dem Stator verbundenes Lagerschild, in welchem ein Rotorlager angeordnet ist, einen mit der Welle drehfest festverbundenen Impulsgeber und ein ortsfest mit dem Lagerschild verbundenen Drehzahlsensor auf. Das Rotorlager ist zwischen dem Stator und dem Impulsgeber angeordnet. Das Lagerschild weist axial in Richtung des Rotors einen Einzug, innerhalb dessen der Impulsgeber angeordnet ist, und an seiner Stirnseite Öffnungen auf, durch welche das Kühlmedium ausgetauscht wird. Die Öffnungen an der Stirnseite dienen als Eintrittsöffnungen für das Kühlmittel. Das Lagerschild weist am Umfang weitere Öffnungen auf, welche als Luftaustrittsöffnungen dienen. Zur Unterstützung der Luftumwälzung weist der Rotor einen Kurzschlussring mit daran angeordneten insbesondere integral angeformten Flügeln auf. Der Einzug im Lagerschild, welcher sich von einer Stirnseite des Lagerschilds bzw. der elektrischen Maschine in Richtung des Rotors erstreckt, kann verschiedene Formen wie beispielsweise eine konische Form oder eine Kröpfung aufweisen. Vorzugsweise ist der Einzug jedoch als eine Stufe ausgeführt, wobei die axiale Komponente des Einzugs im Wesentlichen parallel zur Drehachse des Rotors verläuft. Der Einzug ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass der Impulsgeber und/oder der Drehzahlsensor komplett vom Einzug aufgenommen werden, sodass sich die axiale Baulänge der elektrischen Maschine durch die Verwendung der Drehzahlsensorik nicht verlängert. Als Impulsgeber für den Drehzahlsensor dient ein mit der Welle drehfest verbundenes Zahnrad. Der Drehzahlsensor tastet dieses Zahnrad induktiv ab, wodurch der Drehzahlsensor die Drehzahl und die Drehrichtung ermittelt und diesbezügliche Signale an die elektronische Steuerung der elektrischen Maschine weiterleitet. Allen bekannten Lösungen ist gemein, dass auf die Rotorwelle eine Encoderscheibe gefügt werden muss. Die vorhandenen Sensoren werden typisch an einem Ende der Rotorwelle verbaut, wo typisch Bauraumgrenzen kritisch werden. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Maschine mit einer bauraumoptimieren Sensorik vorzuschlagen, die einfach und kostengünstig ausgebildet ist. vorzuschlagen. Beschreibung der Erfindung Die Aufgabe wird gelöst mit einer elektrischen Maschine mit Drehzahlsensor bestehend aus einem Stator und einem im Stator rotierenden Rotor mit Rotorwelle und Rotorblechen, wobei die Rotorwelle in einem Gehäuse gelagert ist, und wobei das Gehäuse im Bereich der Rotorblechpakete axial in Beziehung auf den Lagerbereich eingerü