DE102005041676A1 - Laminations stack arrangement for use in rotor of e.g. electrical motor, has stack of magnetically conducting laminations with recesses, where edge of one recess is formed such that elastically flexible elevations are formed to fix magnets - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Blechpaketanordnung für eine elektrische Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Rotor und eine Permanentmagnetmaschine mit einer derartigen Blechpaketanordnung.The The invention relates to a laminated core assembly for an electric machine according to the preamble of claim 1 and a rotor and a permanent magnet machine with such a laminated core arrangement.
Stand der TechnikState of technology
Aus dem Stand der Technik sind Rotoren für Permanentmagnet-Maschinen aus Blechpaketen bekannt, in welche beispielsweise quaderförmige Dauermagnete in Ausnehmungen vergraben angeordnet sind. Die Dauermagnete werden häufig zu deren Befestigung in die Ausnehmungen der Rotorblechpakete eingeklebt.Out The prior art rotors for permanent magnet machines from laminated cores in which, for example, rectangular permanent magnets in recesses are arranged buried. The permanent magnets often become too glued their attachment in the recesses of the rotor laminations.
Die Rotorblechpakete bestehen regelmäßig aus ferromagnetischen Blechen, die aufeinander laminiert sind.The Rotor lamination packages are made regularly ferromagnetic sheets laminated together.
Aufgabe und Vorteile der ErfindungTask and Advantages of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die Befestigung von Dauermagneten in Blechpaketanordnung zu verbessern.Of the Invention is the object of the attachment of permanent magnets to improve in laminated core assembly.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.These The object is solved by the features of claim 1.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung angegeben.In the dependent claims are advantageous and expedient developments of the invention.
Die Erfindung geht von einer Blechpaketanordnung für eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor, zum Beispiel für einen Elektromotor aus. Die Blechpaketanordnung umfasst einen Stapel magnetisch leitender Bleche mit Ausnehmungen, um im Stapel der Bleche in einem von den Ausnehmungen gebildeten Aufnahmeraum Permanentmagnete anordnen zu können. Der Kern der Erfindung liegt nun darin, dass ein Rand von zumindest einer Ausnehmung, die Teil eines Aufnahmeraums ist, derart ausgebildet ist, dass ein elastisch nachgiebiges Element entsteht, welches in der Lage ist, einen im Aufnahmeraum angeordneten Magneten elastisch zu fixieren, wobei das elastisch nachgiebige Element eine brückenartige Ausgestaltung mit einem Öffnungsbereich von der Ausnehmung aus betrachtet hinter dem elastischen Element und/oder einen aus einem Randverlauf der Ausnehmung herausstehenden Arm umfasst, der senkrecht zur Drehachse der Maschine federn kann.The Invention is based on a laminated core assembly for an electric machine with a stator and a rotor, for example for an electric motor. The Laminated core assembly comprises a stack of magnetically conductive sheets with recesses, around in the stack of sheets in one of the recesses arranged receiving space to arrange permanent magnets. Of the The core of the invention lies in the fact that an edge of at least a recess which is part of a receiving space, formed in such a way is that an elastically yielding element arises, which in is able to resiliently arranged in the receiving space magnet fix, wherein the elastically yielding element is a bridge-like Design with an opening area viewed from the recess behind the elastic element and / or one protruding from an edge profile of the recess Includes arm that can spring perpendicular to the axis of rotation of the machine.
Bei der brückenartigen Ausgestaltung entsteht ein abgekapselter Öffnungsbereich von der Ausnehmung aus betrachtet hinter dem elastischen Element. Mit einem oder mehreren Armen, die aus dem Randverlauf der Ausnehmung herausstehen, lässt sich eine Federkraft auf einen eingeschobenen Permanentmagneten vergleichsweise einfach auf ein gewünschtes Maß reduzieren.at the bridge-like Design creates an encapsulated opening area of the recess from behind the elastic element. With one or more Arms that protrude from the edge of the recess, can be a spring force on an inserted permanent magnet comparatively easy on a desired Reduce measure.
Die mechanische Beanspruchung durch elastische Elemente kann außerdem durch eine weitere wesentliche Ausführungsform der Erfindung begrenzt werden, ohne dass eine sichere Befestigung der Permanentmagnete nicht gewährleistet werden könnte. Hierzu ist bei mehreren Ausnehmungen in Blechen, die einen Aufnahmeraum bilden, ein Rand von nur einem Teil der Ausnehmungen, gegebenenfalls ein Rand von nur einer oder zwei Ausnehmungen so ausgeformt, dass ein elastisch nachgiebiges Element realisiert ist.The Mechanical stress due to elastic elements can also be due to another essential embodiment be limited to the invention, without a secure attachment of the Permanent magnets not guaranteed could be. For this purpose, with several recesses in sheets, which is a receiving space form, an edge of only a part of the recesses, if necessary an edge of just one or two recesses shaped so that an elastically yielding element is realized.
Durch diese Maßnahme kann eine mechanische Beanspruchung der Permanentmagnete durch elastische Elemente gerade auf ein Maß reduziert werden, dass eine sichere Befestigung der Magnete gewährleistet ist.By This measure can be a mechanical stress of the permanent magnets by elastic Elements are being reduced to one size, that a secure attachment of the magnets is guaranteed.
Durch das elastisch nachgiebige Element kann ein Anpressdruck auch dann aufrechterhalten werden, wenn sich Dimensionen des Aufnahmeraums und/oder des Magneten zum Beispiel durch variierende Temperaturbedingungen ändern.By the elastically yielding element can be a contact pressure even then be maintained when dimensions of the recording room and / or the magnet, for example, by varying temperature conditions.
Normalerweise müssen quaderförmige Permanentmagnete, auch bei häufig auftretenden großen Toleranzen bei den Abmessungen der Magnete, für eine vergrabene Positionierung in Aufnahmeräume, der aus vielen Blechen laminierten Rotorpakete sicher eingeschoben und befestigt werden können. Das Magnetmaterial ist zudem spröde und hat einen negativen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Bisher wird die Verbindung lediglich durch Verkleben realisiert. Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise können regelmäßig auftretende große Toleranzen bei der Dimension der Permanentmagnete und auch Dimensionsveränderungen durch unterschiedliche Temperaturen unter Beibehaltung einer sicheren Fixierung ohne weiteres toleriert werden.Usually have to cuboid Permanent magnets, even with frequent occurring large Tolerances in the dimensions of the magnets, for a buried positioning in reception rooms, the laminated rotor laminations from many sheets safely inserted and can be attached. The Magnetic material is also brittle and has a negative thermal expansion coefficient. So far the connection is realized only by gluing. By the procedure according to the invention can regularly occurring size Tolerances in the dimension of the permanent magnets and also dimensional changes through different temperatures while maintaining a secure fixation be readily tolerated.
Bei einer überdies wesentlichen Ausführungsform der Erfindung ist das elastische Element so ausgebildet, dass es in einer Richtung parallel zu einer Drehachse einer elektrischen Maschine auslenken kann. Ein entsprechendes elastisches Element kann z.B. in Achsrichtung einer elektrischen Maschine betrachtet in den Ausnehmungen versetzt angeordnet sein. Einzelne Ausnehmungen können auch ohne elastisches Element ausgeführt werden. Es ist außerdem denkbar mehrere elastische Elemente in Achsrichtung der elektrischen Maschine betrachtet paketweise anzuordnen. In Abhängigkeit der Anzahl der paketweise zusammengefassten elastischen Elemente der jeweiligen Bleche kann eine Federkraft eingestellt werden. Je mehr elastische Elemente von Blechen paketweise nebeneinander liegen, desto größer ist die erforderliche Kraft, um die Pakete in Achsrichtung der elektrischen Maschine auslenken zu können.In a moreover essential embodiment of the invention, the elastic element is designed so that it can deflect in a direction parallel to a rotation axis of an electrical machine. A corresponding elastic element can, for example, be arranged offset in the recesses in the axial direction of an electrical machine. Individual recesses can also be carried out without an elastic element. It is also possible to arrange a plurality of elastic elements viewed in packets in the axial direction of the electric machine. Depending on the number of packaged elastic Elements of the respective sheets can be adjusted to a spring force. The more elastic elements of metal sheets are next to each other in packages, the greater the force required to deflect the packages in the axial direction of the electric machine.
Ein Versetzen der elastischen Elemente entlang der Berandung der Ausnehmung kann so erfolgen, dass in Achsrichtung einer elektrischen Maschine geblickt, die elastischen Elemente sich teilweise oder gar nicht überlappen, unmittelbar aufeinander folgen oder im Abstand durch Ausnehmungen ohne elastisches Element angeordnet sind.One Displacing the elastic elements along the boundary of the recess can be done so that in the axial direction of an electric machine looked at, the elastic elements partially or not overlap, follow each other directly or at intervals through recesses are arranged without elastic element.
Um die Magnete vor äußeren Einflüssen zu schützen, ist es überdies bevorzugt, wenn zumindest in einer Richtung senkrecht zur einer Drehachse einer elektrischen Maschine der durch die Bleche gebildete Aufnahmeraum geschlossen ist.Around Protecting the magnets from external influences is it also preferred if at least in one direction perpendicular to a Rotary axis of an electrical machine formed by the sheets Recording room is closed.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das elastische Element eine Federnase. Die Federnase kann zum Beispiel aus einem Randverlauf der jeweiligen Ausnehmung herausstehen. Eine überdies bevorzugte Ausgestaltung des elastischen Elements umfasst eine Federzunge, die seitlich ausgeklinkt ist, um eine größere elastische Auslenkung in Achsrichtung der elektrischen Maschine zu erlauben.In Another preferred embodiment of the invention comprises elastic element a spring nose. The spring nose can, for example protrude from an edge of the respective recess. One moreover preferred embodiment of the elastic element comprises a spring tongue, the is laterally notched to a greater elastic deflection to allow in the axial direction of the electric machine.
Für eine Fixierung eines Dauermagneten in einem Aufnahmeraum können beabstandete Federzungen oder beabstandete Federzungenpakete aus zwei oder mehreren sich zumindest teilweise überlappenden Federzungen vorgesehen sein.For a fixation a permanent magnet in a receiving space spaced spring tongues or spaced spring tongue packs of two or more themselves at least partially overlapping Be provided spring tongues.
Um insbesondere in einem Fall, in welchem das elastische Element in Achsrichtung einer elektrischen Maschine eine Auslenkbarkeit besitzt, eine möglichst freie Auslenkung des elastischen Elements zu erhalten, wird überdies vorgeschlagen, dass zumindest in einer Ausnehmung eines Bleches, die an eine Ausnehmung mit einem elastischen Element eines benachbarten Bleches angrenzt, ein Bereich vorgesehen ist, in welchen das angrenzende elastische Element einfedern kann.Around in particular in a case in which the elastic element in Axial direction of an electric machine has a deflectability, one possible In addition, to obtain free deflection of the elastic element, becomes proposed that at least in a recess of a sheet, to a recess with an elastic element of an adjacent Bleches adjoins, an area is provided, in which the adjacent elastic element can compress.
Beispielsweise sind eine ganze Reihe von benachbarten Ausnehmungen mit einer entsprechenden Freistellung versehen, um ein weites Ausfedern des elastischen Elements zu ermöglichen. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn elastische Elemente, die axial auslenken können, paketartig zusammengefasst sind.For example are a whole bunch of adjacent recesses with a corresponding one Provided release to a wide rebound of the elastic element to enable. This may be particularly advantageous when elastic elements, which can deflect axially, are summarized in a packet.
Durch die Freistellungen bzw. Einfederbereiche kann das jeweilige elastische Element ungestört auslenken, wenn beim Einschieben eines Magneten eine Anpresskraft durch den Magneten auf das entsprechende elastische Element wirkt.By the exemptions or rebound areas can be the respective elastic Deflect the element undisturbed, when inserting a magnet, a contact force through the Magnet acts on the corresponding elastic element.
Besonders günstig ist die Anordnung eines elastischen Elements, zum Beispiel einer Federzunge in einer Längsseite im Rand der Ausnehmung. An einer solchen Stelle kann eine Störung des Feldlinienverlaufs am ehesten toleriert werden. Für einen möglichst ungestörten Feldlinienverlauf bei zum Beispiel einem Rotor sind elastische Elemente so in Ausnehmungen angeordnet, dass sie bei bestücktem Permanentmagneten auf die radial innen liegende Längsfläche eines streifen- oder quaderförmigen Dauermagneten drücken.Especially Cheap is the arrangement of an elastic element, for example one Spring tongue in one longitudinal side in the edge of the recess. In such a place can be a disturbance of the Field lines are most likely to be tolerated. For as possible undisturbed Field lines in, for example, a rotor are elastic elements arranged in recesses so that they are equipped with fitted permanent magnet the radially inner longitudinal surface of a strip or cuboid permanent magnet to press.
Eine erfindungsgemäße Blechpaketanordnung mit Permanentmagneten bestückt wird vorzugsweise für eine elektrische Maschine, zum Beispiel einen Elektromotor oder Generator eingesetzt, um einen Rotor auszubilden. Die Verwendung in einem Stator ist ebenfalls denkbar.A laminated core assembly according to the invention equipped with permanent magnets is preferably for an electric machine, for example an electric motor or Generator used to form a rotor. The usage in a stator is also conceivable.
Zeichnungendrawings
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und unter Angabe weiterer Vorteile und Einzelheiten nachfolgend näher erläutert. Es zeigenSeveral embodiments The invention are illustrated in the drawings and indicated further advantages and details explained in more detail below. Show it
Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments
In
In
Der
Blechstapel beginnt vorzugsweise mit einem Deckblech
Die
Bleche
Auf
den Blechstapel mit Blechen
Allerdings
unterscheiden sich die Ausnehmungen
Auf
der radial innen liegenden Längsseite der
Ausnehmung
Beim
Blech
Die
Zungen sind so lang, dass sie in die Grundform der Aussparungen
Auf
das erste aufgelegte Blech
Das
Blech
Damit
entsteht eine Struktur, mit axial verlaufenden Aufnahmeräumen
Eine
Seite des jeweiligen Aufnahmeraums
In
die Aufnahmeräume
Grundsätzlich ist somit zur Befestigung der Dauermagnete nichts weiter, insbesondere kein Klebstoff notwendig.Basically thus nothing else for fixing the permanent magnets, in particular no glue necessary.
Durch
die rechteckförmigen
Ausnehmungen
Ein Blechpaket kann insbesondere durch Schweißen, Stanzpaketieren oder Verkleben verbunden werden.One Sheet metal package can in particular by welding, stamping or gluing get connected.
Für bestimmte
Anforderungen ist es erforderlich die eingeschobenen Permanentmagnete nach
außen
hin vollständig
zu kapseln. Dies kann dadurch erfolgen, dass zunächst die Bleche des Blechpakets
verschweißt
oder verklebt werden, aber zusätzlich
auf einem Blechverbund gemäß
Insbesondere, wenn bei dieser Ausführungsform die Bleche verklebt werden, lässt sich für die Permanentmagnete ein dichter Aufnahmeraum erzeugen.Especially, if in this embodiment the sheets are glued leaves for the permanent magnets create a dense receiving space.
Um
die Abschirmung der Permanentmagnete im Hinblick auf Umgebungsbedingungen
weiter zu verbessern, können
die Permanentmagnete
In
diesem Fall können
die Bleche
Ein
komplettes Kapseln der Aufnahmeräume
Ein
Verfahren zum Einkleben der Permanentmagnete
Mit
dem Deckblech
Dabei
kann eine Überlänge des
Blechpakets
Um
eine ganz sichere hermetische Abschottung der Permanentmagnete
Über die
Kreisöffnungen
Claims (11)
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