DE102007060248A1 - Lamellenpaket für einen Elektromotor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Lamellenpaket (10) für einen Elektromotor, welches aus in einer Stapelrichtung (12) aufeinandergeschichteten Lamellen (20, 22, 26) gebildet ist. Es wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine Lamelle (20, 22, 26) mit wenigstens einer radialen Verlängerung (42, 42a, 42b) vorgesehen ist, welche jeweils an einem korrespondierenden umfangseitigen Verknüpfungsbereich (40) einer axial folgenden Lamelle (20, 22, 26) festgelegt ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Lamellenpaket für einen Elektromotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Baugruppen elektrischer Maschinen, die den magnetischen Fluss führen, werden meist aus einzelnen Lamellen zusammengesetzt, die aus Elektro- bzw. Trafoblechen gestanzt werden. Um die Handhabung zu verbessern, werden diese Einzellamellen in der Regel bereits während oder direkt anschließend an den Stanzvorgang zu Lamellenpaketen geschichtet. Hierzu müssen die Lamellen auf geeignete Weise miteinander verbunden bzw. verknüpft werden. Bekannte Verbindungsarten sind Schweißen oder Vernieten oder, in neuerer Zeit, Verknüpfen der Lamellen bereits während des Stanzvorgangs. Dieses letztere Verfahren ist auch als Stanzpaketieren bekannt.
  • Das Prinzip des Stanzpaketierens besteht darin, aus jeder Lamelle ein Element auf eine Art und Weise so auszuklinken, dass die Ausklinkung der einen Lamelle in die entsprechende Ausklinkung der zuvor gestanzten Lamelle eingreift. Die Ausklinkung darf nicht zu nah am Rand einer Lamelle angeordnet sein, da sonst keine zuverlässige Verbindung der Lamellen erreicht werden kann und die Lamelle sonst auch nicht mehr gestanzt werden kann. Die Verknüpfungselemente sind damit jedoch genau in jenem Bereich angeordnet, in dem der magnetische Fluss einer elektrischen Maschine geführt werden muss. Aufgrund der starken Umformung des Blechs im Bereich der Verknüpfungselemente verschlechtern sich die magnetischen Eigenschaften des Blechs. So führt beispielsweise die so genannte Stanzverhärtung zu einem starken Anstieg der magnetischen Hystereseverluste. Da das Blech im Bereich der Verknüpfungselemente stark gedehnt wird, tragen die Verknüpfungselemente selbst kaum mehr zur Führung des magnetischen Flusses bei. Der wirksame Eisenquerschnitt wird also geschwächt. Für Blechpakete mit sehr geringen Querschnitten ist somit eine Stanzpaketierung nicht möglich. Diese Einschränkung trifft insbesondere Statoren für kleine Drehfeldmaschinen, wie sie etwa bei elektronisch kommutierten DC-Motoren, so genannten EC- bzw. BLDC-Motoren(BLDC = Bürstenlose DC-)eingesetzt werden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung geht aus von einem Lamellenpaket für einen Elektromotor, welches aus in einer Stapelrichtung aufeinandergeschichteten Lamellen gebildet ist.
  • Es wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine Lamelle mit wenigstens einer radialen Verlängerung vorgesehen ist, welche jeweils an einem korrespondierenden umfangseitigen Verknüpfungsbereich einer axial folgenden Lamelle festgelegt ist.
  • Radiale Verlängerung soll bedeuten, dass die wenigstens eine Lamelle, die üblicherweise Ringform aufweist, nach außen oder nach innen, gegebenenfalls sogar außen und innen umfänglich lokal einen Überstand aufweist, der z. B. die Form eines Streifens vorzugsweise definierter Länge und Breite aufweist. Vorteilhaft sind umfänglich verteilt mehrere derartige radiale Verlängerungen an der wenigstens einen Lamelle vorgesehen. Die eine oder mehrere Verlängerungen sind im montierten Zustand in Stapelrichtung des Lamellenpakets umgebogen und greifen in ein Gegenelement einer weiteren Lamelle ein. Die Verlängerungen stellen Verknüpfungselemente zwischen axial aufeinander folgenden Lamellen dar. Das Gegenelement mit der eingreifenden Verlängerung bildet den Verknüpfungsbereich. Das Lamellenpaket kann auf diese Weise auch in großen Stückzahlen preiswert hergestellt werden. Dabei kann die Verknüpfung bedarfsweise z. B. zwischen zwei direkt aufeinander folgenden Lamellen hergestellt werden, oder es kann vorzugsweise mindestens eine Lamelle zwischen zwei miteinander verknüpften Lamellen angeordnet sein, oder es können zwei oder mehr Lamellen zwischen zwei miteinander verknüpften Lamellen angeordnet sein.
  • Da die eine oder mehreren Verlängerungen jeweils auf der Mantelfläche des Lamellenpakets angeordnet sind, ergibt sich eine deutlich geringere Empfindlichkeit des Lamellenmaterials gegenüber den Auswirkungen einer Stanzverhärtung oder einer mechanischen Verformung. Die radialen Verlängerungen werden zum Verknüpfen der Lamellen quer zum Lamellenquerschnitt umgebogen, so dass eine Verformung der jeweiligen Lamelle lediglich im Bereich der Mantelfläche erfolgt, d. h. im Biegebereich der radialen Verlängerung der betreffenden Lamelle (Ursprungslamelle). Durch mechanische Deformation gestörte Bereiche können dadurch weitestgehend auf den Rand der Lamelle beschränkt werden. Der Bereich der Lamelle, der den magnetischen Fluss tragen soll, erfährt dadurch selbst bei kleinen Querschnitten des Lamellenpakets eine nur geringe Störung. Darüber hinaus ist die Verformung der einen oder mehreren Verlängerungen relativ gering, da sie in der Regel nur etwa um 90° abgewinkelt werden muss, um eine Verbindung von der Ursprungslamelle der einen oder mehreren Verlängerungen zu derjenigen mit dem Gegenelement zu bilden. Daher ist der magnetische Fluss in dem erfindungsgemäßen Lamellenpaket weniger gestört als bei bekannten Stanzpaketierverfahren. So können auch Lamellenpakete mit geringen Querschnitten mit guten magnetischen Eigenschaften bereitgestellt werden.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Länge der radialen Verlängerung einer Anzahl von Lamellen zwischen der wenigstens einen Lamelle und ihrem Verknüpfungsbereich entsprechen kann. So kann die Verlängerung mit ihrem freien Ende mit einer von der Ursprungslamelle abgewandten Oberfläche der Lamelle mit dem Gegenelement fluchten.
  • Vorteilhaft kann der Verknüpfungsbereich als eine umfangseitige erste Aussparung ausgebildet sein. Damit kann der Verknüpfungsbereich besonders einfach hergestellt werden. Günstig ist vorzugsweise, wenn die Verlängerung kraftschlüssig mit der ersten Aussparung verbunden sein kann. So kann die umgebogene Verlängerung bevorzugt in die Aussparung eingepresst werden. Denkbar sind jedoch auch andere Verbindungsarten, wie etwa Schweißen.
  • Die wenigstens eine Lamelle kann umfänglich wenigstens eine korrespondierende zweite Aussparung aufweisen, durch welche eine Verlängerung einer axial benachbarten Lamelle führbar sein kann. Vorzugsweise kann die wenigstens eine korrespondierende zweite Aussparung eine Breite aufweisen, die größer ist als eine Breite der Verlängerung am Ort der zweiten Aussparung. Dadurch kann die Verlängerung einfach an der zweiten Aussparung vorbeigeführt werden, ohne dass eine mechanische Behinderung durch die zweite Aussparung auftritt. Die Zahl der zweiten, breiten Aussparungen ist zweckmäßigerweise an die Zahl der Lamellen angepasst, die zwischen zwei miteinander verknüpften Lamellen, d. h. der Ursprungslamelle und der korrespondierenden Lamelle mit dem Gegenelement bzw. den Gegenelementen für die eine oder mehreren radialen Verlängerungen der Ursprungslamelle, angeordnet sind.
  • Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann die wenigstens eine Verlängerung rechteckig ausgebildet sein. Dadurch kann die wenigstens eine Verlängerung besonders einfach an ihrem freien Ende mit einer Lamellenoberfläche am Verknüpfungsbereich fluchten. Aufeinanderfolgende Lamellen können daher problemlos dicht aufeinandergestapelt werden.
  • Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der wenigstens eine Verknüpfungsbereich radial außen angeordnet sein. In diesem Fall sind ein oder mehrere Verknüpfungsseite an einer Außenmantelfläche des Lamellenpakets angeordnet.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der wenigstens eine Verknüpfungsbereich radial innen angeordnet sein. In diesem Fall sind ein oder mehrere Verknüpfungsbereiche an einer Innenmantelfläche des Lamellenpakets angeordnet.
  • Es wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Lamellenpakets vorgeschlagen, bei dem radiale Verlängerungen von Lamellen in axialer Richtung umgebogen und in korrespondierende umfängliche Aussparungen von Lamellen eingepresst werden. Das Umbiegen erfolgt vorzugsweise um etwa 90°, so dass die Verlängerung in axialer Richtung von der Ursprungslamelle der Verlängerung weg geführt werden kann. Günstigerweise kann das Umbiegen direkt oder indirekt beim Stanzvorgang der Lamellen erfolgen oder beim Einpressen der jeweiligen Lamelle in die so genannte Bremse des Stanzwerkzeugs. Bei der Bremse handelt es sich um eine Baugruppe, welche ein Teilpaket des Lamellenpakets festhält, so dass die Verlängerungen der neuen Lamelle mit den Verlängerungen der Vorgängerlamelle durch einen Stempel des Stanzwerkzeugs verpresst werden können.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Zeichnung
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Es zeigen in schematischer Darstellung:
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines bevorzugten Lamellenteilpakets;
  • 2 eine Detailansicht eines Verknüpfungsbereichs aus dem Lamellenpaket der 1; und
  • 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der 2.
  • Ausführungsform der Erfindung
  • In den Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen beziffert.
  • In 1 ist zur Erläuterung der Erfindung ein bevorzugtes Lamellenpaket 10 für einen Elektromotor dargestellt, welches aus in einer Stapelrichtung 12 aufeinandergeschichteten, nicht näher bezeichneten Lamellen gebildet ist, von denen nur die stirnseitige, dem Betrachter zugewandte Lamelle 26 mit einem Bezugszeichen beziffert ist.
  • An der äußeren Mantelfläche 16 (Außenmantelfläche) ist eine Reihe von umfangseitigen Verknüpfungsbereichen 40 verteilt, von denen der Übersichtlichkeit wegen nur einige mit Bezugszeichen beziffert sind. Die Verknüpfungsbereiche 40 bilden jeweils axial übereinander angeordnete Streifen, die vorzugsweise regelmäßig am Außenmantel 16 verteilt sind.
  • An der stirnseitigen Lamelle 26 sind an deren Umfang beispielhaft drei Gruppen von Elementen angeordnet, wobei jede Gruppe folgendes in Umfangsrichtung nacheinander aufweist: eine erste, engere Aussparung 30, eine zweite, breitere Aussparung 34, eine quer zur Lamelle 26 abgewinkelte radiale Verlängerung 42 sowie eine Leerstelle 52. Dann folgt in Umfangsrichtung wieder die erste Aussparung 30 der nächsten Gruppe etc.
  • In der ersten Aussparung 30 endet eine Verlängerung 42a der vorletzten, nicht bezeichneten Lamelle, wobei die Verlängerung 42a mit ihrem freien Ende 44a mit der Lamellenoberfläche 18 der stirnseitigen Lamelle 26 fluchtet und einen Verknüpfungsbereich 40 bildet. Die stirnseitige Lamelle 26 ist dann mit der vorletzten Lamelle, welche die Ursprungslamelle der Verlängerung 42b bildet, verknüpft.
  • Aus der zweiten Aussparung 34 ragt eine Verlängerung 42b der letzten, nicht bezeichneten Lamelle unter der Lamelle 26. Diese letzte Lamelle liegt zwischen den beiden miteinander verknüpften Lamellen. Dann folgt die Verlängerung 42 der stirnseitigen Lamelle 26 und darauf die Leerstelle 52. Würde eine weitere Lamelle auf die stirnseitige Lamelle 26 aufgesetzt, würde am Ort der Leerstelle 52 die Verlängerung der weiteren Lamelle angeordnet sein, während die Verlängerung 42b in einer korrespondierenden ersten Aussparung enden würde und dort den Verknüpfungsbereich bilden würde. Die Verlängerung 44 der stirnseitigen Lamelle 26 würde in eine korrespondierende zweite Aussparung ragen und dort axial überstehen.
  • Die Länge der Verlängerungen 42, 42a, 42b entspricht der Zahl der zwischen den miteinander verknüpften Lamellen liegenden Lamellen.
  • Die 2 und 3 zeigen als Detail einen Ausschnitt aus dem Lamellenpaket 10 der 1 im Umfeld des Verknüpfungsbereichs 40, wobei 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III durch den Ausschnitt der 2 zeigt. Zur Erläuterung der nicht näher beschriebenen Elemente wird zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen auf die Beschreibung der 1 verwiesen.
  • Auf einer Lamelle 20 (entsprechend der nicht bezeichneten, vorletzten Lamelle in 1), welche die Ursprungslamelle der Verlängerung 42a bildet, sind eine Lamelle 22 und daran anschließend eine Lamelle 26 angeordnet (entsprechend der stirnseitigen Lamelle 26 in 1). Die Verlängerung 42a weist eine Länge 48 auf (im umgebogenen Zustand entsprechend einer axialen Höhe), welche der Anzahl bzw. der Dicke der folgenden Lamellen 22, 26 entspricht. Sind mehr Lamellen als die Lamelle 22 zwischen den Lamellen 20 und 26 angeordnet, ist die Verlängerung 42a entsprechend länger ausgebildet. Die Verlängerung 42a ist rechteckig ausgebildet, endet in einer ersten Aussparung 30 der oberen Lamelle 26 und weist ein freies Ende 44a auf, welches mit der Lamellenoberfläche 18 der oberen Lamelle 26 fluchtet. Die Breite 50 der Verlängerung 42a entspricht der Breite 32 der ersten Aussparung 30 so, dass die Verlängerung 42a in die erste Aussparung 30 verpresst werden und eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der unteren Lamelle 20 und der oberen Lamelle 26 bildet, welche den Verknüpfungsbereich 40 zwischen den Lamellen 20, 26 darstellt.
  • Die zwischen der unteren Lamelle 20 und der oberen Lamelle 26 liegende Lamelle 22 weist eine zweite Aussparung 34 auf, welche eine größere Breite 36 aufweist als die Verlängerung 42a, so dass die Verlängerung 42a lose durch die Aussparung geführt werden kann.
  • Wie 3 im Schnitt erkennen lässt, springt die zwischenliegende Lamelle 22 mit ihrem Aussparungsgrund 24 weiter zurück als die obere Lamelle 26 mit deren Aussparungsgrund 28. Dadurch kann der Umbiegebereich 46 der Verlängerung 42a ausgebildet werden und die Verlängerung 42a bis zur oberen Lamelle 26 geführt werden.
  • An der inneren Mantelfläche 14 des Lamellenstapels sind in diesem Beispiel keine Verknüpfungsbereiche angeordnet.
  • In der gezeigten Anordnung entsprechend 1 endet, bis auf jeweilige Endlamellen im Lamellenpaket 10, in jeder Lamelle des Lamellenpakets 10 jeweils eine Verlängerung, während eine weitere Verlängerung durch eine entsprechende Aussparung am Lamellenrand geführt ist, und es beginnt eine neue Verlängerung, so dass die einzelnen Lamellen des Lamellenpakets innig miteinander verbunden sind, indem jede Lamelle mit der übernächsten Lamelle verknüpft ist.

Claims (11)

  1. Lamellenpaket (10) für einen Elektromotor, welches aus in einer Stapelrichtung (12) aufeinandergeschichteten Lamellen (20, 22, 26) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Lamelle (20, 22, 26) mit wenigstens einer radialen Verlängerung (42, 42a, 42b) vorgesehen ist, welche jeweils an einem korrespondierenden umfangseitigen Verknüpfungsbereich (40) einer axial folgenden Lamelle (20, 22, 26) festgelegt ist.
  2. Lamellenpaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (48) der radialen Verlängerung (42, 42a, 42b) einer Anzahl von Lamellen (22, 26) zwischen der wenigstens einen Lamelle (20) und ihrem Verknüpfungsbereich (40) entspricht.
  3. Lamellenpaket nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verknüpfungsbereich (40) als eine umfangseitige erste Aussparung (30) ausgebildet ist.
  4. Lamellenpaket nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung (42, 42a, 42b) kraftschlüssig mit der ersten Aussparung (30) verbunden ist.
  5. Lamellenpaket nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lamelle (20, 22, 26) umfänglich wenigstens eine korrespondierende zweite Aussparung (34) aufweist, durch welche eine Verlängerung (42, 42a, 42b) einer axial benachbarten Lamelle (20, 22, 26) führbar ist.
  6. Lamellenpaket nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine korrespondierende zweite Aussparung (34) eine Breite (36) aufweist, die größer ist als eine Breite (50) der Verlängerung (42, 42a, 42b) am Ort der zweiten Aussparung (34).
  7. Lamellenpaket nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Verlängerung (42, 42a, 42b) rechteckig ausgebildet ist.
  8. Lamellenpaket nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Verlängerung (42, 42a, 42b) an ihrem freien Ende (44, 44a, 44b) mit einer Lamellenoberfläche (18) am Verknüpfungsbereich (40) fluchtet.
  9. Lamellenpaket nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verknüpfungsbereich (40) radial außen angeordnet sind.
  10. Lamellenpaket nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verknüpfungsbereich (40) radial innen angeordnet sind.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Lamellenpakets (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass radiale Verlängerungen (42, 42a, 42b) von Lamellen (20, 22, 26) in axialer Richtung (12) umgebogen und in korrespondierende umfängliche Aussparungen (30) von Lamellen (20, 22, 26) eingepresst werden.
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