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Die Erfindung betrifft einen Elektromotor.
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Es ist bekannt, in Elektromotoren eine Rotorwelle vorzusehen, auf der ein Blechpaket angeordnet ist zur Aufnahme eine Kurzschlusskäfigs.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Umweltschutz zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale bei dem Elektromotor sind, dass er mit einer relativ zum Stator des Elektromotors drehbar gelagerten Rotorwelle ausgeführt ist, auf der ein Blechpaket angeordnet, insbesondere verbunden, ist,
wobei in Ausnehmungen des Blechpakets Dauermagnete angeordnet sind,
wobei das Blechpaket aus in axialer Richtung, insbesondere also in Richtung der Rotorachse, gestapelten Einzelblechen zusammengesetzt ist und an einem oder an beiden axialen Endbereichen des Blechpakets eine Endscheibe angeordnet ist,
wobei in die axiale Richtung weisende Laschen der Endscheibe in weitere Ausnehmungen des Blechpakets sich erstrecken und kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit dem Blechpaket verbunden sind.
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Von Vorteil ist dabei, dass ein Herauswandern der Dauermagnete in axialer Richtung verhindert ist. Denn die axial verlaufenden Ausnehmungen, in welchen die Dauermagnete angeordnet sind, sind mittels der Endscheibe, insbesondere mittels deren Grundblechteil verschließbar.
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Auf diese Weise ist also das Blechpaket nur mit einer speziellen Endscheibe auszustatten, insbesondere an jedem der beiden axialen Endbereiche. Mittels der Endscheibe beziehungsweise der beiden Endscheiben ist dann eine axiale Sicherung für die Dauermagnete erreicht.
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Die Dauermagnete sind darüber hinaus in radialer Richtung und in Umfangsrichtung im Blechpaket gehalten. Somit sind sie also dann formschlüssig gesichert
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Mittels der Erfindung ist also die Ausfall-Sicherheit des Motors erhöht. Auf diese Weise sind also weniger Motoren in Anlagen auszutauschen, insbesondere im Vergleich zum, Stand der Technik. Daher müssen weniger Motoren gefertigt werden und die Umwelt ist somit weniger belastet, insbesondere auch wegen des geringeren Rohstoffverbrauchs und auch durch das Entfallen von Klebstoff.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erstrecken sich die Ausnehmungen axial. Von Vorteil ist dabei, dass die Fertigung sehr einfach ist, insbesondere müssen nur gleichartige Einzelbleche, also auch mit gleichartigen Ausnehmungen hintereinander gestapelt werden. Die Stapelrichtung ist dann nach Herstellen des Motors die Rotorachsrichtung. Nur die Endscheiben des Blechpakets sind als separate Blechteile zu fertigen.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Endscheibe mit Laschen als Stanz-Biegeteil hergestellt, insbesondere wobei die Laschen im Wesentlichen senkrecht weggebogen sind vom Grundblechteil, insbesondere wobei das Grundblechteil eine runde mittige Ausnehmung aufweist, indem die radial nach innen sich erstreckenden Laschen in axiale Richtung weggebogen sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist, eine Rotorwelle in der mittigen Ausnehmung einschiebbar ist und die Laschen in axialer Richtung ins Blechpaket verbindbar einschiebbar sind.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Laschen Zähne auf, die zum formschlüssigen Verbinden vorgesehen sind, insbesondere zum Einrasten in Zwischenräume zwischen den Einzelblechen des Blechpakets. Von Vorteil ist dabei, dass die Zähne einhakbar sind in die stets vorhandenen Zwischenraumbereiche zwischen den Einzelblechteilen. Denn nach dem Stapeln sind im Randbereich des Blechpakets kleine Unebenheiten, die durch Abrundung beim Ausstanzen der Einzelblechpakete entstehen, vorhanden. Somit ist kein Zusatz Aufwand am Blechpaket für die mechanische Verbindung mit den Laschen des Endblechs notwendig.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Zähne in axialer Richtung einen Abstand zu ihrem jeweiligen nächst benachbarten Zahn auf, der der axialen Breite eines Einzelblechs des Blechpakets entspricht oder einem ganzzahligen Vielfachen hiervon. Von Vorteil ist dabei, dass die Zähne in einfacher Weise auf die Dicke der Einzelbleche des Blechpakets abstimmbar ist und somit eine hoch tragfähige Verbindung herstellbar ist. Besonders vorteilig ist ein Abstand von Zahnspitze zu Zahnspitze, der ein Zweifaches bis Zehnfaches der Blechdicke beträgt. Beispielsweise entspricht dieser Abstand dem Vierfachen der Blechdicke. Die Blechdicke liegt vorzugsweise zwischen 0,1 mm und 1 mm, insbesondere zwischen 0,4 mm und 0,6 mm.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Laschen elastisch ausgelenkt, verbogen und/oder gebogen zur Herstellung einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen Laschen und Blechpaket. Von Vorteil ist dabei, dass eine Verbindung in einfacher Weise herstellbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung erstreckt sich die Endscheibe oder zumindest das Grundblechteil radial zumindest in denjenigen Bereich hinein oder über denjenigen Bereich hinaus, welcher abgedeckt ist durch die Dauermagnete. Von Vorteil ist dabei, dass eine axiale Sicherung erreicht ist. Insbesondere beim Überdecken des Bereiches und Verbinden mit einem weiteren Teil am äußeren Umfang der Endscheibe ist eine tragfähige axiale Sicherung herstellbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Endscheibe oder zumindest das Grundblechteil der Endscheibe axial beabstandet von dem von den Dauermagneten axial überdeckten Bereich. Von Vorteil ist dabei, dass zuerst ein Befüllen der Ausnehmungen mit Dauermagneten und dann ein Abdecken der Ausnehmungen für die Dauermagnete ausführbar ist. Außerdem sind die Dauermagnete zusätzlich klebend verbindbar mit dem Blechpaket und somit greift die axiale Sicherung mittels der Endscheibe nur ein, wenn die Klebeverbindung versagt hat.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Endscheibe an ihrem äußeren Umfang in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Erhebungen auf, insbesondere zum Herstellen einer formschlüssigen Verbindung mit einem umgebenden Teil, wie Kurschlusskäfig. Von Vorteil ist dabei, dass die Endscheibe besser fixiert ist und somit Schwingneigung vermindert und die Stabilität verbessert ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Blechpaket zusätzliche Ausnehmungen auf zur Aufnahme von Stäben eines Kurzschlusskäfigs. Von Vorteil ist dabei, dass das Blechpaket nicht nur Dauermagnete für die synchrone sondern auch den Kurzschlusskäfig für die asynchrone Betriebsweise aufnimmt. Außerdem nimmt das Blechpaket noch die Laschen der Endscheibe oder Endscheiben auf und hat somit mehrere Funktionalitäten integriert in sich.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Blechpaket mit dem Kurzschlusskäfig als Verbundteil ausgeführt, insbesondere also der Kurzschlusskäfig als Druckgussteil am Blechpaket vergossen ist, Von Vorteil ist dabei, dass eine möglichst kompakte Vorrichtung geschaffen ist, die auch leistungsfähig und tragfähig ist. Außerdem ist die Wärmeabfuhr verbessert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Elektromotor ein Synchronmotor oder ein LSPM Motor. Von Vorteil ist dabei, dass Dauermagnete sicher vorsehbar sind in den für sie bestimmten Ausnehmungen.
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Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
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In 1 ist eine Draufsicht auf einen Stator eines erfindungsgemäßen Elektromotors gezeigt.
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In 2 ist ein zugehöriger axialer Längsschnitt gezeigt.
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In der 3 ist ein Querschnitt durch den Stator gezeigt.
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In der 4 ist ein zugehöriger axialer Längsschnitt gezeigt, wobei die Schnittebene in einer anderen Richtung als bei 2 gezeigt.
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In der 5 ist ein vergrößerter Ausschnitt gezeigt, der Teile der Endscheibe vergrößert darstellt.
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In der 6 ist eine zugehörige Schrägansicht gezeigt, so dass die Endscheibe besser sichtbar ist.
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In der 7 ist die Endscheibe gezeigt.
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In der 8 ist eine Lasche der Endscheibe 6 vergrößert dargestellt, so dass die Zähne 80 deutlicher erkennbar sind.
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Bei dem Elektromotor handelt es sich vorzugsweise um einen Synchronmotor oder einen LSPM Motor. Dabei ist auf der Rotorwelle eine Blechpaket 5 angeordnet.
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Vorzugsweise ist das Blechpaket 6 stanzpaketiert verbunden, mit einer axial verlaufenden Laser-fertigbaren Schweißnaht schweißverbunden und/oder klebend verbunden. Dabei besteht das Blechpaket aus Blechscheiben, die in axialer Richtung hintereinander gestapelt und verbunden vorgesehen sind.
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Jedes Einzelblech ist einfach herstellbar als Stanzteil oder Stanz-Biegeteil. Form und Ausnehmungen im Einzelblech sind daher beim Stanzen einfach bewirkbar.
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Im Blechpaket 5 sind erste Ausnehmungen angeordnet, in welchen Dauermagnete 1 vorgesehen sind, deren Magnetisierungsrichtung im Wesentlichen nach radial außen oder innen gerichtet ist. Abweichungen von dieser idealisierten Richtung werden verursacht durch die quaderförmige Ausformung der Dauermagnete 1.
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Das Blechpaket weist weitere Ausnehmungen auf, die sich ebenfalls axial erstrecken und in die Aluminium oder Kupfer einspritzbar ist, so dass ein Kurzschlusskäfig ausbildbar ist. Auf diese Weise ist ein asynchroner Betrieb zum durch die Dauermagneten 1 bewirkten synchronen Betrieb des Elektromotors überlagerbar.
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Als Stäbe 3 sind hierbei mehrere in Umfangsrichtung hintereinander, also im gleichen radialen und axialen Bereich sich erstreckende Stäbe verwendbar. Der radiale Bereich ist hierbei radial weiter außen als der radial der von den Dauermagneten überdeckte Bereich. Der Verlauf der Breite der Stäbe in Umfangsrichtung weist kein lokales Minium auf, nimmt also nach außen hin zunächst zu und dann wieder ab.
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Einige der Stäbe sind aber auch als Eckstäbe 2 ausführbar, die sich radial tiefer erstrecken und zwar sogar in den radialen Bereich der Dauermagnete 1 hinein. Nach radial innen weisen die Eckstäbe 2 jeweils einen pilzkopfförmigen Verlauf auf. Der Verlauf der Breite der Eckstäbe 2 in Umfangsrichtung weist also in radialer Richtung ein lokales Minimum auf. Das heißt die Breite nimmt nach außen hin zunächst zu, dann wieder ab, dann wieder zu und dann wieder ab.
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Die Dauermagnete 1 sind kraftschlüssig nicht optimal verbindbar, da bei verschiedenen Temperaturen verschieden Elastizitäten vorhanden sind und der elastische Bereich nur gering gewählt werden darf, da beim Einschieben der Dauermagnete 1 ins Blechpaket 5 keine hohen Kräfte erlaubt sind.
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Zusätzlich oder alternativ ist Klebstoff einbringbar, so dass das Blechpaket 5 und die Dauermagnete 1 auch oder alternativ klebend verbunden sind.
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Zusätzlich oder alternativ ist eine in den Figuren gezeigte selbstgesicherte Endscheibe 6 eingesetzt, um ein axiales Herauswandern der Dauermagnete 1 zu verhindern. Die Endscheibe ist also als axial vorderste und/oder hinterste Scheibe des Blechpakets 5 einsetzbar.
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Hierzu ist die Endscheibe 6 mit einem am Grundblechteil angeordneten Laschen 8 ausgestattet und als Stanz-Biegeteil gefertigt. Die Laschen 8 stehen an einem Innenkreis der Endscheibe nach radial innen über und sind in die axiale Richtung umgebogen und in dritte Ausnehmungen 4 des Blechpakets 5 eingeführt. Hierbei ist einerseits ein kraftschlüssiges Verbinden der Endscheibe 6 mit dem Blechpaket 5 ausführbar, indem die Laschen 8 elastisch verformt werden beim Eindrücken in die dritten Ausnehmungen. Zusätzlich oder alternativ sind auch die Zähne 80 verwendbar, um sogar eine formschlüssige Verbindung in axialer Richtung herstellbar zu machen. Dabei rasten die Zähne 80 nämlich in die Zwischenräume oder Übergangsberieche zwischen den Einzelblechen des Blechpakets 5 ein und haken sich somit fest. Auf diese Weise ist als ein axiales Herausziehen nur bei Anwendung großer axialer Kräfte ausführbar, die somit zumindest die Zähne 80 zerstören.
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Die Zähne 80 sind vorzugsweise als Rastnasen ausgeführt, also sägezahnartig. Dabei ist beim Einführen der Lasche 8 in die dritte Ausnehmung 4 die langsam ansteigende Kante des Sägezahns wirksam und bei axial gegenläufiger Kraft die scharf abfallende Kante des Sägezahns.
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An ihrem radial äußeren Umfang weist die Endscheibe 6 voneinander beabstandete, radial gerichtete Erhebungen 70 auf, so dass das Blechpaket formschlüssig verbindbar ist mit einem umgebenden Teil, beispielsweise dem Ring des Kurschlusskäfigs. Insbesondere bei Spritzgießen des Kurzschlusskäfigs ist somit eine Drehmomentübertragung vom Kurzschlusskäfig über die Endscheibe 6 zum Blechpaket 5 und von dort zur Rotorwelle ermöglicht.
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Blechpaket 5 und Rotorwelle sind kraftschlüssig und/oder vorzugsweise formschlüssig verbunden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Dauermagnet
- 2
- Eckstab des Kurzschlusskäfigs
- 3
- Stab des Kurzschlusskäfigs
- 4
- Ausnehmung
- 5
- Blechpaket
- 6
- Endscheibe, selbstgesichert
- 8
- Lasche
- 70
- radiale Erhebung
- 80
- Zahn
