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Die
Erfindung betrifft ein Blechpaket einer elektrischen Einrichtung,
insbesondere einer elektrischen Maschine, mit einer Vielzahl von
flächig
aufeinanderliegenden, miteinander verbundenen Blechen.
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Stand der Technik
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Ein
Blechpaket der eingangs genannten Art ist bekannt. Es dient zum
Beispiel als Anker einer elektrischen Maschine, wie zum Beispiel
einem Gleichstrommotor. Ein solcher Anker ist mit Ankerwicklungen
versehen und wird zur Reduzierung von auftretenden Wirbelströmen im Betrieb
der elektrischen Maschine als Blechpaket aufgebaut. Die Bleche des
Blechpakets sind dabei gegeneinander elektrisch isoliert, wobei
diese Isolierung an Verbindungsstellen aufgehoben ist, an denen
die Bleche miteinander verbunden sind. Im Allgemeinen sind dabei alle
Bleche des Blechpakets an durch alle Bleche in Blechstapelrichtung
axial durchgehenden Verbindungen miteinander verbunden, wobei eine
stabiles Blechpaket entsteht, dass an den Verbindungen „durchkontaktiert" ist. Dabei sind
die Bleche oft als gestanzte Einzelbleche ausgebildet, die durch
eine Stanzpaketierung zu dem Blechpaket verbunden sind. Durch die „Durchkontaktierung" an den Verbindungsstellen
sind die Wirbelströme
im Betrieb der elektrischen Maschine jedoch recht hoch und es kommt
zu deutlichen Wirbelstromverlusten.
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Offenbarung der Erfindung
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Bei
dem erfindungsgemäß ausgestalteten Blechpaket
ist vorgesehen, dass zur Verringerung von Wirbelströmen jeweils
nur eine Teilanzahl die Gesamtanzahl der Bleche des Blechpakets
zur Ausbildung von Teilblechpaketen jeweils mittels mindestens einer
Teilverbindung miteinander verbunden sind und dass die Teilverbindungen
benachbarter Teilblechpakete – in
der Blechebene gesehen – mit Abstand
zueinander liegen. Die Bleche des Blechpakets sind mittels Teilverbindungen
zu Teilblechpaketen verbunden, wobei es pro Verbindung von zwei Teilblechpaketen
mindestens ein Verbindungsblech gibt, das beiden Teilblechpaketen
zugeordnet ist. Dabei ist die Teilverbindung dieses Verbindungsbleches mit
dem einen Teilblechpaket – in
der Blechebene gesehen – mit
Abstand zu der Teilverbindung des Verbindungsblechs mit dem anderen
Teilblechpaket angeordnet. Die Teilverbindungen der Teilblechpakete sorgen
zusammen dafür,
dass alle Bleche des Blechpakets miteinander verbunden sind. Die
Bleche eines jeden Teilblechpakets können untereinander in Blechstapelrichtung
(axial) durchgehend miteinander verbunden („durchkontaktiert”) sein.
Außerhalb
der Teilverbindungen sind die Bleche elektrisch gegeneinander isoliert.
Die Verbindung von einem Teilblechpaket zu einem benachbarten Teilblechpaket erfolgt
jedoch immer über
in der Blechebene beabstandete Teilverbindung. Durch diese beabstandete Anordnung
der Teilverbindungen benachbarter Teilblechpakete müssen die
Wirbelströme
einen verlängerten
Strompfad durchlaufen, wobei sich ein erhöhter elektrischer Widerstand
ergibt. Dadurch wird der elektrische Widerstand der Wirbelströme erhöht und der
Wirbelstromverlust verringert. Die Wirbelströme innerhalb des Blechpakets
entstehen dabei durch Induktion.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass jede Teilverbindung als eine mechanische Verbindung
und eine elektrische Verbindung ausgebildet ist. Durch die Verbindung
der Gesamtanzahl der Bleche des Blechpakets mittels Teilverbindungen
sind alle Bleche des Blechpakets mechanisch miteinander verbunden,
sodass das Blechpaket eine Einheit bildet. Neben der mechanischen
Verbindung ergibt sich über
die Teilverbindungen auch eine elektrische Verbindung, sodass jedes
Blech des Blechpakets mit jedem anderen Blech des Blechpakets elektrisch
verbunden ist.
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Insbesondere
ist vorgesehen, dass die Bleche an ihrer Oberfläche eine isolierende Beschichtung
aufweisen. Diese isolierende Beschichtung dient der elektrischen
Isolierung und wird lediglich an den Teilverbindungen unterbrochen,
sodass sich durch die beabstandete Position der Teilverbindungen
benachbarter Teilblechpakete ein verlängerter Strompfad der Wirbelströme ergibt.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Blechpaket
ein Kernkörper
eines Rotors oder Stators der elektrischen Einrichtung ist, wobei
der Kernkörper
umfänglich
angeordnete Nuten und Zähne
aufweist. Die elektrische Einrichtung ist dabei vorzugsweise eine
elektrische Maschine, wie zum Beispiel ein Elektromotor oder ein
Generator. Der Kernkörper
ist mit mindestens einer Wicklung versehen. Die Wicklung liegt mit
dazu vorgesehenen Abschnitten in den Nuten des Kernkörpers ein. Bei
einem derartigen Kernkörper
der elektrischen Einrichtung entstehen bei Betrieb durch auftretende Wirbelströme Wirbelstromverluste,
die den Wirkungsgrad der elektrischen Einrichtung reduzieren. Das
Material der Bleche ist ein ferromagnetisches Material, vorzugsweise
eine Eisenlegierung.
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Mit
Vorteil ist vorgesehen, dass die Teilverbindung eine Stanzverbindung
ist. Da die Bleche vorzugsweise durch Stanzen hergestellt werden,
kann jede der Teilverbindungen durch Stanzpaketierung leicht hergestellt
werden.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Teilverbindung der Teilblechpakete jeweils
im Bereich der Zähne
erfolgt. Diese Teilverbindung befindet sich bevorzugt an dem jeweiligen
Ende der Zähne,
den so genannten Zahnköpfen.
Ist das Blechpaket zum Beispiel als Anker eines Rotors ausgebildet,
so erfolgt die Teilverbindung insbesondere am Außenumfang der Zähne. Zur
Herstellung der Teilverbindungen werden Teile der vorzugsweise gestanzten
Bleche durch Stanzpaketierung zu Teilblechpaketen verbunden.
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Mit
Vorteil ist vorgesehen, dass der Abstand zwischen den Teilverbindungen
benachbarter Teilblechpakete mindestens einen Abstand von einem Zahn
zu einem umfänglich
benachbarten Zahn entspricht. Benachbarte Teilblechpakete können dabei zum
Beispiel mindestens ein gemeinsames Verbindungsblech besitzen, das
innerhalb des einen Teilblechpakets im Bereich eines Zahns mittels
einer Teilverbindung verbunden ist und innerhalb des anderen Teilblechpakets
mittels einer anderen Teilverbindung im Bereich eines benachbarten
Zahns verbunden ist. Dabei sind die Bleche eines Teilblechpakets
bevorzugt durch mehrere Teilverbindungen miteinander verbunden.
Der Abstand dieser Teilverbindungen innerhalb von einem Teilblechpaket
ist vorzugsweise mindestens so groß wie der Abstand von einem
Zahn zu einem übernächsten Zahn
des Kernkörpers.
Durch diesen größeren Abstand
innerhalb jeweils eines Teilblechpakets wird eine hohe mechanische
Stabilität
innerhalb des Teilblechpakets erreicht.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass jedes der Teilblechpakete mindestens zwei Bleche
aufweist. Bei zwei Blechen pro Teilblechpaket kann jedes dieser
Bleche als Verbindungsblech zu jeweils einem benachbarten Teilblechpaket
dienen. Dabei kann das entstehende Blechpaket insbesondere mit einem
einzelnen, keinem Blechpaket zugeordnetem Blech abschließen.
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Schließlich ist
vorgesehen, dass jedes der Teilblechpakete gleich viele Bleche oder
annähernd gleich
viele Bleche aufweist. Durch die gleichmäßige Dicke der Teilblechpakete
kann – bei
einheitlichem elektrischem Widerstand – ein besonders stabiles Blechpaket
erzeugt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird anhand der zugehörigen Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines als Rotor einer elektrischen Maschine ausgebildeten
Blechpakets mit zehn Zähnen,
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2 eine
Aufsicht auf einen Zahnkopf eines der Zähne des Rotors der 1,
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3 eine
Aufsicht auf einen Zahnkopf eines Zahns und einer Aufsicht auf einen
Zahnkopf eines anderen, benachbarten Zahns eines Blechpakets nach
einem ersten Ausführungsbeispiel,
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4 eine
Aufsicht auf einen Zahnkopf eines Zahns und einer Aufsicht auf einen
Zahnkopf eines anderen, benachbarten Zahns eines Blechpakets nach
einem zweiten Ausführungsbeispiel
und
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5 eine
Aufsicht auf einen Zahnkopf eines Zahns und einer Aufsicht auf einen
Zahnkopf eines anderen, benachbarten Zahns eines Blechpakets nach
einem dritten Ausführungsbeispiel.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Die 1 zeigt
ein als Kernkörper 1 eines Rotors 2 ausgebildetes
Blechpaket 3 einer nicht vollständig dargestellten elektrischen
Einrichtung 4 in einer Seitenansicht. Der Kernkörper 1 weist
zehn Zähne 5, 5' und zehn jeweils
zwischen den Zähnen 5, 5' angeordnete
Nuten 7 auf. Jeder Zahn 5, 5' hat an seinem
dem Außenumfang
des Kernkörpers 1 zugewandten
Ende einen verbreiterten Zahnkopf 6. In der Seitenansicht
der 1 ist lediglich das erste Blech 8 des
Blechpakets 3 sichtbar.
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Die 2 zeigt
eine nicht erfindungsgemäße Verbindung 9 der
Bleche 8 im Bereich des Zahnkopfs 6 eines Zahns 5, 5' des Kernkörpers 1.
Dabei sind die als gestanzte Bleche ausgebildeten Bleche 8 am Zahnkopf 6 durch
Stanzpaketierung zu einem Blechpaket 3 verbunden. Die Verbindung 9 verbindet
axial (senkrecht zu den Blechebenen) durchgehend alle Bleche 8 des
Blechpakets 3. Dabei werden alle Bleche 8 direkt
und ohne Abstand in der Blechebene miteinander mechanisch und elektrisch
verbunden. Außerhalb
der Verbindung 9 sind die Bleche 8 gegeneinander
elektrisch isoliert. Die Isolierung erfolgt über eine elektrisch isolierende
Beschichtung 10 auf der Oberfläche der Bleche 8.
Durch die axiale „Durchkontaktierung" der Verbindung 9 entstehen
bei Betrieb der elektrischen Einrichtung 4 Wirbelströme und damit
verbundene Wirbelstromverluste.
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Die 3 zeigt
oben einen Zahn 5 und unten einen dem Zahn 5 benachbarten
Zahn 5' eines
erfindungsgemäßen Blechpakets 3 in
einem ersten Ausführungsbeispiel.
Die beiden Zähne 5, 5' stehen exemplarisch
für die
ungeraden Zähne 5 und
die geraden Zähne 5' des Blechpakets 3.
Das Blechpaket 3 des Ausführungsbeispiels der 3 weist
siebzehn Bleche 8.1–8.17 auf.
Bei den ungeraden Zähnen 5 (3 oben)
bilden das zweite Blech 8.2 und das dritte Blech 8.3 ein
Teilblechpaket B, das vierte Blech 8.4 und das fünfte Blech 8.5 ein
Teilblechpaket D, das sechste Blech 8.6 und das siebte Blech 8.7 ein
Teilblechpaket F, das achte Blech 8.8 und das neunte Blech 8.9 ein
Teilblechpaket H, das zehnte Blech 8.10 und das elfte Blech 8.11 ein
Teilblechpaket J, das zwölfte
Blech 8.12 und das dreizehnte Blech 8.13 ein Teilblechpaket
L, das vierzehnte Blech 8.14 und das fünfzehnte Blech 8.15 ein
Teilblechpaket N und das sechzehnte Blech 8.16 und das
siebzehnte Blech 8.17 ein Teilblechpaket P. Bei den geraden
Zähnen 5' (3 unten)
wird das Blech 9.1 mit dem Teilblechpaket B durch die Teilverbindung 11 des
Teilblechpakets A, das Teilblechpaket B mit dem Teilblechpaket D
durch die Teilverbindung 11 des Teilblechpakets C, das
Teilblechpaket D mit dem Teilblechpaket F durch die Teilverbindung 11 des
Teilblechpakets E, das Teilblechpaket F mit dem Teilblechpaket H
durch die Teilverbindung 11 des Teilblechpakets G, das
Teilblechpaket H mit dem Teilblechpaket J durch die Teilverbindung 11 des
Teilblechpakets I, das Teilblechpaket J mit dem Teilblechpaket L
durch die Teilverbindung 11 des Teilblechpakets K, das
Teilblechpaket L mit dem Teilblechpaket N durch die Teilverbindung 11 des
Teilblechpakets M, sowie das Teilblechpaket N mit dem Teilblechpaket
P durch die Teilverbindung 11 des Teilblechpakets O verbunden.
Die Teilverbindungen 11 innerhalb der einzelnen Teilblechpakete
B, D, F, H, J, L, N, P befindet sich jeweils am Zahnkopf 6 der
einen Zähne 5 (ungeraden
Zähne)
und bei den Teilblechpaketen A, C, E, G, I, K, M, O am Zahnkopf 6 der
benachbarten Zähne 5' (geraden Zähne). Dabei
sind die Teilverbindungen 11 der als gestanzte Bleche ausgebildeten
Bleche 8 durch Stanzpaketierung realisiert.
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Die 4 zeigt
oben die ungeraden Zähne 5 und
unten die geraden Zähne 5' eines aus einem Blechpaket 3 mit
den Blechen 8.1 bis 8.19 gebildeten Kernkörpers 1 der
elektrischen Einrichtung 4 in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
In den ungeraden Zähnen 5 bilden
durch Teilverbindungen 11 das erste Blech 8.1,
das zweite Blech 8.2 und das dritte Blech 8.3 ein
Teilblechpaket A, das vierte Blech 8.4, das fünfte Blech 8.5,
das sechste Blech 8.6 und das siebte Blech 8.7 ein
Teilblechpaket C, das achte Blech 8.8, das neunte Blech 8.9,
das zehnte Blech 8.10 und das elfte Blech 8.11 ein
Teilblechpaket E, das zwölfte Blech 8.12,
das dreizehnte Blech 8.13, das vierzehnte Blech 8.14 und
das fünfzehnte
Blech 8.15 ein Teilblechpaket G und das sechzehnte Blech 8.16,
das siebzehnte Blech 8.17, das achtzehnte Blech 8.18 und
das neunzehnte Blech 8.19 ein Teilblechpaket I. Ausgehend
von den in den ungeraden Zähnen 5 kontaktierten
Teilblechpaketen A, C, E, G, I werden diese in den geraden Zähnen 5' durch Teilverbindungen 11 der
Teilblechpakete B, D, F, H, J miteinander kontaktiert. Dabei wird
das Teilblechpaket A mit dem Teilblechpaket C durch die Teilverbindung 11 zwischen dem
ersten Blech 8.1, dem zweiten Blech 8.2, dem dritten
Blech 8.3 und dem vierten Blech 8.4 (Teilblechpaket
B) verbunden, das Teilblechpaket C mit dem Teilblechpaket E durch
die Teilverbindung 11 zwischen dem fünften Blech 8.5, dem
sechsten Blech 8.6, dem siebten Blech 8.7 und
dem achten Blech 8.8 (Teilblechpaket D) verbunden, das
Teilblechpaket E und das Teilblechpaket G durch die Teilverbindung 11 zwischen
dem neunten Blech 8.9, dem zehnten Blech 8.10,
dem elften Blech 8.11 und dem zwölften Blech 8.12 (Teilblechpaket
F) verbunden und das Teilblechpaket G und das Teilblechpaket I durch
die Teilverbindung 11 zwischen dem dreizehnten Blech 8.13,
dem vierzehnten Blech 8.14, dem fünfzehnten Blech 8.15 und
dem sechzehnten Blech 8.16 (Teilblechpaket H) verbunden.
An das Teilblechpaket I schließt
sich das Teilblechpaket J an, dass eine Teilverbindung zwischen
dem siebzehnten Blech 8.17, dem achtzehnten Blech 8.18 und
dem neunzehnten Blech 8.19 aufweist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
sind die Teilverbindungen 11 der als gestanzte Bleche ausgebildeten
Bleche 8 durch Stanzpaketierung realisiert. Die Bleche 8 sind
mit an ihrer Oberfläche
jeweils mit einer isolierenden Beschichtung 10 versehen,
die die Bleche 8 untereinander isoliert. Lediglich an den
Teilverbindungen kommt es zu einer Kontaktierung der Bleche 8.
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Die 5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
bei dem das Blechpaket 3 in der 5 oben in den
ungeraden Zähnen 5 und
in der 5 unten in den geraden Zähnen 5' dargestellt ist. Durch Teilverbindungen 11 in
den ungeraden Zähnen 5 bilden
das erste Blech 8.1, das zweite Blech 8.2 und
das dritte Blech 8.3 ein Teilblechpaket A, das vierte Blech 8.4, das
fünfte
Blech 8.5, das sechste Blech 8.6, das siebte Blech 8.7,
das achte Blech 8.8, das neunte Blech 8.9, das
zehnte Blech 8.10 und das elfte Blech 8.11 ein
Teilblechpaket C, das zwölfte
Blech 8.12, das dreizehnte Blech 8.13, das vierzehnte
Blech 8.14, das fünfzehnte
Blech 8.15, das sechzehnte Blech 8.16, das siebzehnte
Blech 8.17, das achtzehnte Blech 8.18 und das
neunzehnte Blech 8.19 ein Teilblechpaket E. Ausgehend von
der Definition der Teilblechpakete A, C, E über die Teilverbindungen 11 in den
ungeraden Zähnen 5 ergeben
sich die Teilverbindungen 11 der benachbarten Teilblechpakete
A und C in den geraden Zähnen 5' durch eine
Teilverbindung des ersten Blechs 8.1, des zweiten Blechs 8.2, des
dritten Blechs 8.3, des vierten Blechs 8.4, des fünften Blechs 8.5,
des sechsten Blechs 8.6 und des siebten Blechs 8.7 des
Teilblechpakets B. Die benachbarten Teilblechpakete C und E sind
in den geraden Zähnen 5' über eine
Teilverbindung 11 zwischen dem achten Blech 8.8,
dem neunten Blech 8.9, dem zehnten Blech 8.10,
dem elften Blech 8.11, dem zwölften Blech 8.12,
dem dreizehnten Blech 8.13, dem vierzehnten Blech 8.14 und
dem fünfzehnten Blech 8.15 des
Teilblechpakets D gegeben. An das Teilblechpaket E schließt sich
das Teilblechpaket F an, dass mit der Teilverbindung 11 in
den geraden Zähnen 5' das sechzehnte
Blech 8.16, das siebzehnte Blech 8.17, das achtzehnte
Blech 8.18 und das neunzehnte Blech 8.19 verbindet.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
sind die Teilverbindungen 11 der als gestanzte Bleche ausgebildeten
Bleche 8 durch Stanzpaketierung realisiert. Die Bleche 8 sind mit
an ihrer Oberfläche
mit einer isolierenden Beschichtung 10 versehen.
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Es
ergibt sich folgende Funktion der Ausbildung von Teilblechpaketen
A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, O, P und deren Teilverbindungen 11 untereinander:
Da in den erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen
der 3, 4 und 5 das Blechpaket 3 in
Teilblechpakete A bis P (beziehungsweise A bis J und A bis F) aufgeteilt
ist, die innerhalb des jeweiligen Teilblechpakets in den ungeraden Zähnen 5 am
Zahnkopf 6 durchkontaktiert sind, jedoch nur in den geraden
Zähnen 5' miteinander
kontaktiert sind, ergibt sich ein Strompfad der Wirbelströme durch
das Blechpaket 3, der abwechselnd durch die ungeraden Zähne 5 und
die geraden Zähne 5' führt. Dadurch
ergibt sich ein deutlich verlängerter Strompfad
gegenüber
einem komplett durchkontaktierten Blechpaket, wie es zum Beispiel
in 2 gezeigt ist. Durch die Verlängerung des Strompfads ergibt
sich ein erhöhter
Widerstand, sodass der Wirbelstrom und damit verbundene Wirbelstromverluste
innerhalb des Blechpakets 3 verringert werden.