DE102008001538A1 - Electrical machine i.e. inner rotor, has circular lamination stack comprising slot that extends from contact surface with radial direction component in direction of peripheral surface lying radially opposite to component - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Solche elektrische Maschinen sind als allgemein bekannt anzusehen.The The invention relates to an electrical machine according to the preamble of patent claim 1. Such electrical machines are to be regarded as generally known.
Üblicherweise umfasst bei einer elektrischen Maschine der Rotor- und/oder der Stator ein Blechpaket, welches allein oder in Verbindung mit einer magnetfelderzeugenden Komponente, z. B. an diesem angeordnete Permanentmagnete oder Spulen, ein Magnetfeld führt, das mit einem radial an einem Luftspalt gegenüberliegenden Stator bzw. Rotor in eine magnetische Wechselwirkung treten kann und auf diese Weise ein motorisches oder ein generatorisches Moment erzeugen kann. Die sichere Anordnung eines solchen Blechpaketes auf einem in der Regel metallischen Trägerelement erfordert bei der Herstellung und der Montage von Blechpaket und Trägerelement eine sehr hohe Genauigkeit und lässt deshalb nur geringe Toleranzen zu. Werden diese überschritten, so muss das Trägerelement einer Nachbearbeitung unterzogen werden, was an dem üblicherweise gestanzten Blechpaket nicht möglich ist.Usually In an electric machine, the rotor and / or the Stator a laminated core, which alone or in conjunction with a magnetic field generating Component, e.g. B. arranged on this permanent magnets or coils, a Magnetic field leads, that with a radially opposite to an air gap stator or rotor can interact in a magnetic and in this way can generate a motor or a generator torque. The secure arrangement of such a laminated core on a rule metallic carrier element required in the manufacture and assembly of laminated core and support element a very high accuracy and therefore leaves only small tolerances too. If these are exceeded, then the carrier element be post-processed, which is the usual punched laminated core is not possible.
Die erläuterte Problematik trifft auch insbesondere bei einem segmentierten Stator zu, wo sich Maßabweichungen der Einzelsegmente beim Zusammensetzen des Stator ringes und bei der Montage an einem Trägerelement zu einer nicht tolerierbaren Gesamtabweichung summieren können. Zur Erzielung eines festen, zur Drehmomentabstützung erforderlichen Sitzes sind das Aufpressen oder das Aufschrumpfen der Teile gängige Verbindungsmethoden. Wenn das Blechpaket und das Trägerelement aus Materialien mit merklich unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten gefertigt sind, so kann es bei auftretenden Temperaturänderungen zu einer Lockerung des Sitzes kommen, wobei die beim Betreiben der elektrische Maschine auftretenden Kräfte das wirkende Abstützmoment des Blechpakets überwinden können.The explained The problem also applies in particular to a segmented stator to where deviations the individual segments during assembly of the stator ring and at the mounting on a support element can add up to an intolerable total deviation. to Achieving a solid, required for torque support seat are the pressing or shrinking of the parts common connection methods. When the laminated core and the support element made of materials with noticeably different thermal expansion coefficients are made, it may occur when temperature changes come to a relaxation of the seat, wherein the operation of the electrical machine forces occur the acting support torque overcome the laminated core can.
Von dieser Problemstellung ausgehend, stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine elektrische Maschine mit einem Rotor und/oder einem Stator zu schaffen, die sich auf einfache Weise betriebssicher an einem Trägerelement anordnen lassen.From Based on this problem, the invention raises the Task, an electrical machine with a rotor and / or a Stator to create, in a simple manner reliable a support element arrange to be ordered.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen elektrischen Maschine mit den im Kennzeichen von Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.The The above object is in a generic electrical Machine with the features listed in the characterizing part of claim 1 solved.
Es wird demnach eine elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator vorgeschlagen, wobei der Rotor und/oder der Stator zur Führung eines magnetischen Flusses ein Joch mit einem kreisringförmigen Blechpaket aus Blechlamellen aufweisen/aufweist, welches mit einer Anlagefläche an einer kreiszylindrischen Montagefläche eines Trägerelementes angeordnet ist. Die elektrische Maschine zeichnet sich dadurch aus, dass das Blechpaket zumindest einen in dessen Axialrichtung erstreckenden Schlitz aufweist, der sich von der Anlagefläche ausgehend zumindest mit einer Radialrichtungskomponente in Richtung der dieser radial gegenüberliegenden Umfangsfläche erstreckt.It Accordingly, an electric machine with a rotor and a Stator proposed, wherein the rotor and / or the stator for guiding a magnetic flux a yoke with a circular laminated core From laminations have / has, which with a contact surface on a circular cylindrical mounting surface a carrier element is arranged. The electric machine is characterized by that the laminated core at least one extending in the axial direction slot having, starting from the contact surface, at least with a Radialdirection component in the direction of this radially opposite peripheral surface extends.
Mit dem Vorsehen eines Schlitzes im Blechpaket wird eine toleranzausgleichende Wirkung erzielt. Auf diese Weise können die Montagefläche des Trägerelements und die Anlagefläche des Blechpakets mit einem vorbestimmten Überlappungsmaß ausgelegt werden, wobei eine Überlappung auch bei sich ungünstig summierenden Abweichungen noch gegeben ist. Bei der Montage des Blechpakets an dem Trägerelement wird die an beiden Teilen wirkende Radialkraft zumindest teilweise in eine am Blechpaket in Umfangsrichtung wirkende Kraft zerlegt, wodurch der Schlitz bei einem das Blechpaket radial außen umgebenden Trägerring in dieser Richtung zusammengepresst bzw. bei einem radial innerhalb des Blechpakets angeordneten Trägerelement aufgeweitet wird. Somit kann durch diese einfache Maßnahme eine einfache und sichere Befestigung eines Blechpakets an einem Trägerelement realisiert werden.With the provision of a slot in the laminated core is a tolerance-compensating Achieved effect. In this way, the mounting surface of the support element and the contact surface the laminated core designed with a predetermined overlap be, with an overlap also unfavorable summing deviations still exist. When mounting the Laminated cores on the carrier element The radial force acting on both parts is at least partially decomposed into a force acting on the laminated core in the circumferential direction force whereby the slot at a radially outwardly surrounding the laminated core support ring compressed in this direction or at a radially inward the laminated core arranged carrier element is widened. Thus, by this simple measure a simple and secure attachment of a laminated core to a support element will be realized.
Zur Erzeugung des Schlitzes können an jeder der einzelnen Blechlamelle entsprechende Ausnehmungen herausgestanzt oder durch ein Schneidverfahren mittels Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden oder anderer bekannter Verfahren erzeugt werden. Mit Vorteil sind am Umfang des Blechpaktes mehrere Schlitze angeordnet, so dass sich das zur Darstellung einer maximalen Verformung bzw. einer Umfangsvariation der Anlagefläche erforderliche Maß durch Aufsummieren der Verformungsmaße der Einzelschlitze ergibt, welche damit entsprechend klein und lediglich als Spalt ausgeführt werden können. Der Schlitz kann dort radial geführt sein, was jedoch nicht zwangsläufig erforderlich ist. Es genügt vielmehr, wenn der Schlitz eine Ausbrei tungskomponente in Radialrichtung besitzt. Es ist möglich, den Schlitz am Blechpaket von der Montagefläche ausgehend bis zu der dieser gegenüberliegenden Umfangsfläche durchgehend einzubringen, jedoch genügt es zur Erzielung der beabsichtigten Wirkung bereits, wenn sich der Schlitz nur auf einem Teilbereich der radialen Erstreckung des Blechpakets ausbreitet.to Generation of the slot can punched out corresponding recesses on each of the individual lamination or by a cutting process by means of laser cutting, water jet cutting or other known methods. With advantage are arranged on the circumference of the sheet metal pact several slots, so that that for representing a maximum deformation or a circumferential variation the contact surface required level Sum up the deformation measures the individual slots results, which thus correspondingly small and only executed as a gap can be. The slot can be guided radially there be, but not necessarily is required. Rather, it is enough when the slot has a spreading component in the radial direction. It is possible, the slot on the laminated core from the mounting surface starting up to this opposite peripheral surface continuous, but it is sufficient to achieve the intended Effect already, if the slot only on a portion of the radial extent of the laminated core propagates.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Embodiments and developments of the invention are specified in the subclaims.
Der Schlitz kann am Blechpaket axial an einer bestimmten Umfangsposition ausgeführt sein, wobei alle Lamellen deckungsgleich gestapelt werden und dadurch ein in Axialrichtung durchgehender, offener Schlitz gebildet wird. Jedoch ist es mit Vorteil auch möglich, den Schlitz in Umfangsrichtung verteilt in das Blechpaket einzubringen, wobei die zur Bildung des Schlitzes in den Lamellen ausgeführten Ausnehmungen am Blechpaket in Umfangsrichtung gegenseitig versetzt angeordnet werden und wobei dadurch ein in Axialrichtung nicht durchgehender, d. h. ein verdeckter Schlitz gebildet werden kann. Wesentlich ist lediglich, dass jede Blechlamelle eine entsprechende Ausnehmung aufweist und dadurch im Durchmesser geweitet oder gestaucht werden kann. Günstigerweise sind bei einer verteilten Anordnung der Schlitze alle Schlitze in einem Sektor angeordnet, so dass die Blechlamellen außerhalb diese Sektor beispielsweise durch eine Stanzpaketierung miteinander verbunden werden können.The slot can be performed on the laminated core axially at a certain circumferential position, all slats stacked congruent who and thereby an axially continuous, open slot is formed. However, it is advantageously also possible to introduce the slot distributed in the circumferential direction in the laminated core, wherein the recesses formed on the laminated core to form the slot on the laminated core are mutually offset in the circumferential direction and thereby not axially continuous, ie a hidden slot can be formed. It is only essential that each lamination has a corresponding recess and thus can be widened or compressed in diameter. Conveniently, all slots are arranged in a sector in a distributed arrangement of the slots, so that the laminations outside this sector can be connected to each other, for example by a stamped package.
Mit besonderem Vorteil wird das Blechpaket unter einer Verformung des Schlitzes elastisch verspannt an dem Trägerelement angeordnet. Bezüglich der infolge einer Temperaturänderung auftretenden Wärmeausdehnung von Blechpaket und Stator ist es somit nicht erforderlich, dass Trägerelement danach zu spezifizieren und beispielsweise einen zu dem Elektroblech der Lamellen passenden Stahlwerkstoff auszuwählen. Der Träger kann nunmehr aus einem leichten Werkstoff mit guten Wärmeleitungseigenschaften, z. B. aus Aluminium gefertigt werden, da thermisch induzierte Längen- bzw. Durchmesseränderungen durch den wirkenden Schlitz bzw. Spalt aufgenommen werden können.With particular advantage is the laminated core under a deformation of the Slot elastically braced arranged on the support element. Regarding the as a result of a temperature change occurring thermal expansion of laminated core and stator, it is thus not required that support element then specify and, for example, one to the electrical sheet the slats to select appropriate steel material. The carrier can now made of a lightweight material with good thermal conductivity properties, eg. B. made of aluminum, since thermally induced length or Diameter changes can be absorbed by the acting slot or gap.
Um die Ausbreitung eines in dem Blech geführten magnetischen Flusses möglichst wenig zu behindern, wird vorgeschlagen, den Schlitz am Blechpaket im Wesentlichen parallel zu einer Ausbreitungsrichtung des magnetischen Flusses zu erstrecken.Around the propagation of a guided in the sheet magnetic flux preferably To hinder little, it is proposed, the slot on the laminated core substantially parallel to a propagation direction of the magnetic To extend river.
Mit weiterem Vorteil wird der Schlitz am Blechpaket an einem Bereich ausgeführt, an dem die magnetische Flussdichte gegenüber einem verbleibenden Bereich gering ist. Diese Bereiche lassen sich durch eine Simulation des Magnetflusses der elektrischen Maschine bei verschiedenen Drehlagen von Rotor zu Stator identifizieren.With Another advantage is the slot on the laminated core at one area executed at which the magnetic flux density over a remaining area is low. These areas can be simulated by a simulation of the Magnetic flux of the electric machine at different rotational positions of Identify rotor to stator.
Wenn das Rotor- oder das Statorblechpaket an der, der Anlagefläche radial gegenüberliegenden Umfangsfläche eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung des Blechpaketes beabstandeten und von dem Joch radial abstehenden Zähnen aufweist die dort ausgeprägte Pole bilden können, so ist es vorteilhaft, den zumindest einen Schlitz an der Umfangsposition eines Zahnes auszuführen. Dabei kann der Schlitz so gelegt werden, dass dieser den Jochbereich durchquert und sich radial in einen Zahn hinein erstreckt. Dadurch wird der an dem Schlitz bei der Montage des Blechpakets an dem Trägerelement wirksame Hebel vergrößert und die Montagekraft entsprechend reduziert.If the rotor or the laminated stator core at the, the contact surface radially opposite peripheral surface one Plural of spaced in the circumferential direction of the laminated core and from the yoke radially projecting teeth has the pronounced pole there can form so it is advantageous to have the at least one slot at the circumferential position of a To perform tooth. The slot can be placed so that this the yoke area passes through and extends radially into a tooth. Thereby becomes the at the slot in the assembly of the laminated core to the support element effective lever enlarges and the assembly force is reduced accordingly.
Mit noch weiterem Vorteil ist das Blechpaket segmentiert ausgeführt und umfasst eine Mehrzahl identischer, jeweils mit einem Zahn ausgeführter Segmente, wobei die Schlitze besonders bevorzugt, wie voranstehend ausgeführt, sich in den Zahn hinein erstrecken.With even further advantage is the laminated core segmented running and comprises a plurality of identical segments, each with a tooth, the slots being particularly preferred as set forth above extend into the tooth.
Der Fügebereich von zwei Segmenten ist bevorzugt als ebenflächiger Fügebereich ausgebildet. Weiter bevorzugt ist der Fügebereich bzw. die Fügefläche innerhalb einer Axialschnittebene an dem Blechpaket angeordnet. Bei der Montage der Segmente an einem Trägerelement wirken somit über die gesamte Fügefläche Tangentialkräfte, die die benachbarten Segmente ohne Zwischenräume aneinanderpressen, so dass ein zwischen den Segmenten, sich senkrecht zu diesem Fügebereich ausbreitender magnetsicher Fluss im Wesentlichen ungehindert durch diesen hindurchtreten kann und dadurch einen hohen Wirkungsgrad der elektrischen Maschine ermöglicht.Of the joining area of two segments is preferably formed as a planar joining region. Further preferred is the joining area or the joining surface within an axial section plane arranged on the laminated core. During installation the segments on a support element thus work over the entire joint surface tangential forces that the adjacent segments press together without gaps, so that one between the segments, perpendicular to this joining area spreading magnetic flux through substantially unimpeded this can pass through and thus a high efficiency the electric machine allows.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren beispielhaft erläutert.following The invention is explained by way of example with reference to the accompanying figures.
Es zeigen:It demonstrate:
In
den
Die
Wandungsbereiche
Zur
Montage des Blechpakets
Es
ist selbstverständlich
möglich,
auch das Rotorblechpaket
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