-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Motors und einen Elektromotor mit einem Rotor.
-
Es ist allgemein bekannt, dass ein Rotor eines Elektromotors ein Blechpaket aufweist, das aus einem Stapel von Einzelblechteilen gebildet wird. Dabei ist ein großer Materialbedarf an Blech notwendig, da die im Wesentlichen runden Einzelblechteile aus einer Blechebene ausgestanzt werden. Es entstehen also wesentliche Mengen an Abfall beim Ausstanzen der Einzelblechteile.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Umweltschutz zu verbessern.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren nach den in Anspruch 1 und bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 14 angegebenen Merkmalen gelöst.
-
Wichtige Merkmale bei dem Verfahren zum Herstellen eines Motors sind, dass der Motor einen Rotor aufweist, insbesondere wobei der Motor einen den Rotor radial umgebenden Stator aufweist, insbesondere wobei der Motor einen den Rotor antreibenden Verbrennungsmotor aufweist,
wobei der Rotor ein Blechpaket aufweist, in welchem Dauermagnete aufgenommen sind,
insbesondere wobei das Blechpaket als Hohlteil derart ausgeführt ist, dass es auf einen Wellenabschnitt aufsteckbar ist,
insbesondere wobei jede Ringanordnung in Umfangsrichtung regelmäßig voneinander beabstandeten Blechsegmente aufweist, insbesondere welche auf demselben Radialabstand zur Rotorachse angeordnet sind,
insbesondere wobei die Stapelrichtung in Rotorachsrichtung ausgerichtet ist,
- (i) wobei Blechsegmente in ein Stapelhilfteil nacheinander aufgenommen werden, wobei nach Aufnahme eines jeweiligen Blechsegments jeweils das Stapelhilfteil um einen Winkelbetrag 360°/N gedreht wird, so dass eine Ringanordnung von Blechsegmenten erzeugt wird, die jeweils auf gleicher Radialabstandsposition und Axialposition angeordnet ist,
- (ii) und wobei nach Fertigstellung der Ringanordnung das Stapelhilfteil um Winkelbetrag 360°/(m·N) gedreht wird, insbesondere also bei jedem Übergang zur nächsten Stapelschicht,
wobei diese Verfahrensschritte ((i) und (ii)) solange wiederholt werden, bis das Blechpaket des Motors fertiggestellt ist, insbesondere indem es aus einem Stapel von solchen Ringanordnungen gebildet ist,
wobei N die Anzahl der Blechsegmente einer jeweiligen Ringanordnung ist,
wobei m eine ganze Zahl ist, die größer ist als Eins,
insbesondere wobei die Blechsegmente in Umfangsrichtung jeweils weniger ausgedehnt sind als der Winkelbetrag 360°/N und/oder wobei die aus den Blechsegmenten bestehende Ringanordnung daher unzusammenhängend ist.
-
Von Vorteil ist dabei, dass trotz der Verwendung von Blechsegmenten ein Zusammenhalt des Blechpakets erreichbar ist, wofür bei der Fertigung des Blechpakets das Stapelhilfteil entsprechend verdreht werden muss. Hierzu sind nur zwei Winkelwerte anzuwenden: der erste Winkelwert 360°/N ist zur Fertigung der Ringanordnung mehrfach anzuwenden, nämlich jeweils nachfolgend zum Aufnehmen eines jeweiligen Blechsegments in das Stapelhilfteil, und der zweite Winkelwert 360°/(m·N) ist nachfolgend der Fertigstellung einer jeweiligen Ringanordnung anzuwenden, wobei mit diesem zweiten Winkelwert der Versatz der Ringanordnungen zueinander erreichbar ist und somit der Zusammenhalt.
-
Somit sind längliche Blechsegmente verwendbar, indem eine hohe Anzahl von Blechsegmenten ausgewählt wird und die Ringöffnung möglichst groß. Auf diese Weise ist dann eine materialsparende Fertigung der Blechsegmente ermöglicht und somit der Umweltschutz verbessert.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden zu Beginn Blechsegmente ausgestanzt, insbesondere aus einem Blechband. Von Vorteil ist dabei, dass die Blechsegmente geringer ausgedehnt sind als Ra·360°/N. Denn bei großem Radius Ra, wenig unterschiedlichem Ri und großer Anzahl N sind die Blechsegmente nur geringfügig gekrümmt und daher flächenfüllend aus einem rechteckförmigen Blechband ausstanzbar, also mit geringem Materialverlust. Dabei ist vorteilhaft, wenn das Verhältnis Ri/Ra zwischen 0,7 und 0,95 liegt, wobei der Ri der kleinste Radialabstand des inneren Randes des Blechsegments und Ra der größte Radialabstand des äußeren Randes ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird bei der Aufnahme der Blechsegmente in das Stapelhilfteil das jeweilige Blechsegment auf Nieten aufgefädelt,
insbesondere wobei jedes Blechsegment zumindest zwei Ausnehmungen, insbesondere Stanzlöcher oder Bohrlöcher aufweist, zur Durchführung der Nieten,
wobei die Nieten in Umfangsrichtung regelmäßig voneinander beabstandet sind mit einem zu der jeweils in Umfangsrichtung nächstbenachbarten Niete vorgesehenen Winkelabstand 360°/(m·N). Von Vorteil ist dabei, dass ein Zusammenhalt in einfacher Weise mit Nieten erreichbar ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird zum Abschluss des Verfahrens der Herstellung des Blechpakets dieses vernietet, indem die Nieten in ihren axialen Endbereichen verformt werden, und Dauermagnete in entsprechende Ausnehmungen der Blechsegmente eingeführt werden in axialer Richtung, also in Rotorachsrichtung. Von Vorteil ist dabei, dass der Zusammenhalt des Blechpakets nicht nur durch die Nieten bewirkt ist sondern auch durch die Dauermagnete.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Blechpaket auf einen Wellenabschnitt axial aufgeschoben, wobei es in Umfangsrichtung formschlüssig mit am Wellenabschnitt radial hervorstehenden Nasenbereichen verbunden wird und wobei beim Aufschieben Klebstoff in den Zwischenraumbereich, insbesondere in die durch radial nach außen gerichtete Vertiefungen der Blechsegmente gebildete Nutbereiche des Blechpakets, zwischen Blechpaket und Wellenabschnitt zugeführt wird. Von Vorteil ist dabei, dass einerseits mittels der stoffschlüssigen Klebeverbindung die Spielfreiheit gewährleistbar ist und dass andererseits mit der Formschlüssigkeit die Sicherheit erhöht ist, weil nach eventuellem Versagen der stoffschlüssigen Verbindung die in Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung wirksam wird.
-
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Elektromotor sind, dass der Elektromotor mit einem Rotor vorgesehen ist,
wobei der Rotor ein Blechpaket aufweist, in welchem Dauermagnete aufgenommen sind,
insbesondere wobei das Blechpaket als Hohlteil derart ausgeführt ist, dass es auf einen Wellenabschnitt aufsteckbar ist,
wobei das Blechpaket aus einem Stapel von Ringanordnungen gebildet ist,
wobei jede Ringanordnung in Umfangsrichtung regelmäßig voneinander beabstandeten Blechsegmente aufweist, insbesondere welche auf demselben Radialabstand zur Rotorachse angeordnet sind,
insbesondere wobei die Stapelrichtung in Rotorachsrichtung ausgerichtet ist.
-
Von Vorteil ist dabei, dass die Blechsegmente kein kreisrundes Äußeres haben sondern eher ein langgestrecktes Äußeres, so dass ein materialsparendes und somit ressourcenschonendes Herstellen ermöglicht ist. Somit ist der Umweltschutz verbessert. Außerdem ist durch die Aufnahme der Dauermagnete ein Synchronmotor schaffbar, wobei die Blechsegmente derart gestaltbar sind, dass auch zum Stator hin gewandte Reluktanzpole, also in Umfangsrichtung vorgesehene lokale Maxima der zum Stator hin wirksamen Reluktanz, ausprägbar sind. Insbesondere ist jedes Blechsegment aus zwei Segmenthälften derart ausführbar, dass zwei solcher Pole zu jedem Blechsegment zuordenbar sind.
-
Weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass durch die Beabstandung zwischen den Blechsegmenten einer jeweiligen Ringanordnung Streustege ausbildbar sind. Zwar ist die nächstbenachbarte Ringanordnung mit einem Versatz in Umfangsrichtung auf die erstgenannte gestapelt angeordnet, jedoch ist die übernächste wiederum mit dem Zwischenraumbereich zweier Blechsegmente im selben Umfangswinkelbereich angeordnet wie auch der Zwischenraumbereich der erstgenannten Ringanordnung. Zusätzlich ist das Blechsegment mit einer in Umfangsrichtung mittig angeordneten Verdünnung ausstattbar, also geringerer Ausdehnung in radialer Richtung. Auch dies trägt zur Wirksamkeit als Streusteg bei.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jeweils ein Paar von Dauermagneten nicht tangential ausgerichtet sondern V-förmig angeordnet, insbesondere wobei das V stumpfwinklig ausgeführt ist, insbesondere wobei der Spitzenwinkel des V zwischen 110° und 160° beträgt und/oder wobei im Bereich der Spitze des V ein lokales Reluktanz-Maximum des Blechpakets durch die vom radial äußeren Rand bis zur Ausnehmung der Dauermagnete bestehende Blechmaterialausdehnung ausgebildet ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Motor als Synchronmotor ausführbar ist, wobei Reluktanzpole ausbildbar sind und somit ein verbessertes Regeln des Elektromotors ermöglicht ist. Außerdem ist eine Verbesserung des Wirkungsgrades erreichbar. Des Weiteren ist durch die V-förmige Anordnung ermöglicht, möglichst lange Dauermagnete einzusetzen, also möglichst lange Pole einzusetzen. Insbesondere sind weiter ausgedehnte Dauermagnete einsetzbar als bei tangentialer Ausrichtung innerhalb des Blechsegments einsetzbar wären. Somit steht insgesamt eine höhere magnetische Feldstärke zur Verfügung und der Motor kann ein höheres Drehmoment erzeugen. Auch hierdurch ist der Umweltschutz verbessert, da auf kompaktem Bauraum ein höheres Drehmoment erzeugbar ist als bei herkömmlichen Motoren, zu deren Herstellung somit größere Materialmengen notwendig sind.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Ringanordnungen des Blechpakets zueinander gleichartig ausgebildet,
wobei die zu einer jeweiligen Ringanordnung jeweils nächstbenachbarte Ringanordnung einen Versatz in Umfangsrichtung aufweist, also die beiden Ringanordnungen relativ zueinander jeweils gegeneinander in Umfangsrichtung verdreht sind um den Versatzwinkel,
insbesondere wobei der Versatz einem Winkelabstand 360°/(N·m) entspricht, wobei N die Anzahl der Blechsegmente in Umfangsrichtung ist und m eine ganze Zahl ist, die größer ist als 1. Von Vorteil ist dabei, dass die Herstellung des Blechpakets aus einzelnen unzusammenhängenden Blechsegmenten ermöglicht ist, indem nach Herstellung jedes Ringsegments ein Versatz der Paketiervorrichtung ausgeführt wird, also ein Verdrehen des nachfolgenden Ringsegments zum vorangehenden, so dass ein Überlappen der Blechsegmente in Umfangsrichtung erreichbar ist. Auf diese Weise ist dann mittels der axial einzuführenden Nieten ein Zusammenhalt des Blechpakets erreichbar, obwohl nur kleine Blechsegmente aneinander gereiht werden.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Blechpaket durch axial ausgerichtete Nieten zusammengehalten, indem jedes Blechsegment Ausnehmungen zur Aufnahme eines jeweiligen Niet aufweist, wobei die Ausnehmungen eines jeweiligen Blechsegments in Umfangsrichtung zueinander den Versatz aufweisen. Von Vorteil ist dabei, dass die Ausnehmungen als Bohrloch ausführbar sind. Bei Ausführung als Stanzloch muss hingegen die Qualität des erzeugten Loches einer verschärften Kontrolle unterworfen werden. Durch die in Umfangsrichtung vorgesehene Beabstandung der Nieten, welche ein Versetzen der zueinander nächstbenachbarten Ringanordnungen ermöglicht, ist der Zusammenhalt zumindest während der Herstellung des Motors erreichbar. Letztendlich wird jedoch das Blechpaket auf einen Wellenabschnitt aufgesteckt und dabei mit diesem verbunden, insbesondere stoffschlüssig und zumindest in Umfangsrichtung formschlüssig. Somit ist die Rundheit des Blechpakets, also die Formgebung für das Blechpaket durch den Wellenabschnitt erzwingbar.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jedes Blechsegment aus zwei zueinander in Umfangsrichtung spiegelsymmetrischen Segmenthälften einstückig zusammengesetzt oder das in Polarkoordinaten dargestellte Blechsegment weist in Umfangsrichtung eine Spiegelsymmetrie zu einer Symmetrieachse auf, so dass die in Umfangsrichtung von der Symmetrieachse rechte Segmenthälfte spiegelsymmetrisch zur linken Symmetriehälfte ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein einfacher Aufbau ermöglicht ist und die Anzahl der Blechsegmente gering ist. Außerdem ist der Zusammenhalt dadurch ermöglicht, dass der Versatzwinkel der halben Ausdehnung des Blechsegments entspricht
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Blechsegment jeweils zumindest vier Ausnehmungen zur Aufnahme eines Paares von Dauermagneten auf oder jede der Segmenthälften des Blechsegments weist zumindest jeweils zwei Ausnehmungen zur Aufnahme eines Paares von Dauermagneten auf,
insbesondere wobei die Dauermagnete und/oder Ausnehmungen des Paares V-förmig angeordnet sind,
insbesondere wobei das V stumpfwinklig ausgeführt ist, insbesondere wobei der Spitzenwinkel des V zwischen 110° und 160° beträgt. Von Vorteil ist dabei, dass zwei Polpaare im Blechsegment haltbar sind. Somit ist durch den Versatz zur nächsten Ringanordnung ermöglicht, dass die Dauermagnete ebenfalls Haltefunktion ausüben, indem sie in axialer Richtung durch die zueinander versetzt angeordneten Blechsegmente hindurchragen. Somit ist zusätzlich zu den Nieten ein Verbinden des Blechpakets auch durch die Dauermagnete ermöglicht.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die jeweilige Ausnehmung zur Aufnahme eines jeweiligen Dauermagneten im Wesentlichen rechteckförmig ausgeführt,
wobei die Ecken mittels Rundungsbereiche abgerundet ausgeführt sind zur Verminderung der Kerbwirkung
und/oder wobei die der Spitze des V zugewandte Ecke, insbesondere die zur Spitze des V nächstgelegene Ecke, mittels eines Abstützbereichs (21) zur Abstützung des Dauermagneten ausgeführt ist, insbesondere abgerundet ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Kerbwirkung verringert ist beziehungsweise, dass ein Einklemmen der Dauermagnete in der jeweiligen Ausnehmung ermöglicht ist. Denn der Abstützbereich ist auch elastisch verformbar bei Einführen des Dauermagneten in die Ausnehmung und somit kraftschlüssig verbindbar mit dem Blechsegment und somit auch mit dem Blechpaket.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Blechsegment eine nach radial innen gerichtete Vertiefung am radial äußeren Rand und/oder eine nach radial außen gerichtete Vertiefung am radial inneren Rand auf, wobei die Vertiefung jeweils zwischen zwei Paaren von Dauermagneten angeordnet ist und/oder im Wesentlichen in der in Umfangsrichtung gelegenen Mitte des Blechsegments angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass am Umfang des Blechpakets Streustege in einfacher Weise ausbildbar sind. Die radiale Ausdehnung des Blechsegments im Bereich der Vertiefung dient zur Durchleitung von mechanischen Kräften, die bei der Drehmomenterzeugung auftreten.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Spitze des V nach radial innen gerichtet,
insbesondere so dass jede Segmenthälfte ein lokales Maximum an Reluktanz aufweist, insbesondere ein mittig angeordnetes, lokales Maximum an Reluktanz aufweist,
insbesondere infolge der erhöhten Blechstärke zwischen dem äußeren Rand und dem Paar von Dauermagneten. Von Vorteil ist dabei, dass ein verbessertes Regeln und ein erhöhtes Drehmoment ausführbar ist. Denn die zum den Rotor umgebenden Stator hin wirksame Reluktanz variiert in Umfangsrichtung stark, da die radiale Ausdehnung des Blechmaterials von dem äußeren Rand des Blechsegments bis zu den Dauermagneten entsprechend variiert.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist jedes Blechsegment zumindest eine oder zwei Ausnehmungen zur jeweiligen Aufnahme eines Niet auf. Von Vorteil ist dabei, dass die Beabstandung der Ausnehmungen derart ausführbar ist, dass die Ausnehmungen des in der nächstbenachbarten Ringanordnung versetzt angeordneten Blechsegments in Deckung bringbar ist mit der entsprechenden Ausnehmung des Blechsegments der benachbarten Ringanordnung.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist jedes Blechsegment im von jedem Paar von Dauermagneten überdeckten Umfangswinkelbereich ein Maximum der zum Stator zugewandten, also nach radial außen erscheinenden, Reluktanz auf und in Umfangsrichtung zwischen zwei jeweils nächstbenachbarten Paaren von Dauermagneten ein Minimum der zum Stator zugewandten, also nach radial außen erscheinenden, Reluktanz auf. Von Vorteil ist dabei, dass ein höheres Drehmoment erzeugbar ist und die Regeleigenschaften verbesserbar sind.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Nieten Hohlnieten und/oder die Nieten aus Kunststoff oder Metall, insbesondere Stahl oder Messing. Von Vorteil ist dabei, dass der Zusammenhalt des Blechpakets in einfacher Weise erreichbar ist.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die quer zur Rotorachse gerichtete größte Ausdehnung b, insbesondere größte Kantenlänge, des oder der Dauermagneten kleiner als π·(Ri + Ra)/(4·p),
wobei p die Polpaarzahl des Motors ist und/oder die Anzahl der Blechsegmente einer jeweiligen Ringanordnung,
wobei Ri der Innenradius des Blechsegments ist, also der kleinste Radialabstand des nach radial innen gerichteten Randes des Blechsegments,
wobei Ra der Außenradius des Blechsegments ist, also der größte Radialabstand des nach radial außen gerichteten Randes des Blechsegments,
insbesondere wobei die Ausdehnung b größer als π·(Ri + Ra)/(8·p) ist. Von Vorteil ist dabei, dass möglichst langgestreckte Dauermagnete verwendbar sind und somit ein möglichst hohes Drehmoment erreichbar ist.
-
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.
-
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist eine Draufsicht auf eine segmentierte Ringanordnung eines erfindungsgemäßen Elektromotors gezeigt, wobei die Ringanordnung aus gleichartigen Blechsegmenten 1 gebildet ist, die in Umfangsrichtung zueinander regelmäßig beabstandet sind.
-
In der 2 ist ein einzelnes Blechsegment 1 in Draufsicht gezeigt.
-
In der 3 ist die materialsparende Herstellung der Blechsegmente 1 aus einem rechteckförmigen Blechbandabschnitt 30 gezeigt.
-
In der 4 ist ein Wellenabschnitt 40 gezeigt, auf den der aus den segmentierten Ringanordnungen gebildete Blechstapel, also das Rotor-Blechpaket, aufsteckbar ist.
-
In der 5 ist das auf den Wellenabschnitt 40 aufgeschobene Rotor-Blechpaket 50 gezeigt.
-
In der 6 ist das Herstellverfahren für das Blechpaket 50 aus Blechsegmenten 1 gezeigt.
-
In der 7 ist das Blechpaket 50 in Schrägansicht gezeigt, wobei die einzelnen Blechsegmente 1 nicht erkennbar sind sondern nur die äußere geglättet dargestellte Form des Blechpakets 50.
-
In der 8 ist ein vergrößerter Ausschnitt zur 7 gezeigt, wobei die nieten 80 zum Zusammenhalten erkennbar sind.
-
Wie in den Figuren dargestellt, ist das Blechpaket 50 als Stapel aus Ringanordnungen gebildet, wobei jede Ringanordnung segmentiert ist, also aus in Umfangsrichtung hintereinander, voneinander regelmäßig beabstandeten Blechsegmenten 1 gebildet ist. Dabei sind die Blechsegmente 1 jeweils auf demselben Radialabstand angeordnet.
-
Jedes Blechsegment 1 ist als Stanzteil aus Blech hergestellt. Insbesondere ist hierbei die Herstellung in materialsparender Weise aus einem vorzugsweise rechteckförmigen Blechbandabschnitt 30 ermöglicht. Dabei sind die Blechsegmente 1 in Bandrichtung sehr eng aneinander ausstanzbar, da der Innenradius Ri und der Außenradius Ra des Blechsegments nur geringfügig sich unterscheiden, weil die Ringanordnung eine im Vergleich zu seinem Durchmesser geringe radiale Ausdehnung aufweist. Vorzugsweise ist die radiale Ausdehnung der Ringanordnung, also die Ringbreite in radialer Richtung, kleiner als ein Zehntel oder ein Zwanzigstel des Außen- oder Innen-Durchmessers der Ringanordnung.
-
In Stapelrichtung weisen jeweils zwei zueinander nächstbenachbarte Ringanordnungen einen Versatz in Umfangsrichtung auf. Dabei ist der Betrag des Versatzes, also der Umfangswinkelbetrag des Versatzes, stets gleich.
-
Der Versatz entspricht der Hälfte des in Umfangsrichtung gemessenen Winkelabstandes zwischen den Schwerpunkten zweier in Umfangsrichtung nächstbenachbarter Blechsegmente 1 der Ringanordnung. Wenn die Ringanordnung in Umfangsrichtung aus N Blechsegmenten 1 gebildet wird, beträgt der Versatzwinkel 360°/(2·N).
-
Eine erste Ringanordnung weist also radial durchgehende Zwischenräume auf zwischen den in Umfangsrichtung nächstbenachbarten Blechsegmenten 1 der Ringanordnung. Die entsprechenden Zwischenräume der in Stapelrichtung, also Rotorachsrichtung, nächstbenachbarten Ringanordnung weisen zu den vorgenannten Zwischenräumen der ersten Ringanordnung ebenfalls den Versatzwinkel auf. Die entsprechenden Zwischenräume der wiederum in Stapelrichtung nächsten Ringanordnung haben dieselbe Umfangswinkelposition im Vergleich zu den Zwischenräumen der ersten Ringanordnung.
-
Auf diese Weise ist ein Zusammenhalt des Blechpakets mittels der axial durchgehenden Nieten 80 erreichbar. Außerdem weist jedes Blechsegment 1 zwei zueinander in Umfangsrichtung spiegelsymmetrisch aufgebauten Segmenthälften auf, wobei das Blechsegment 1 aber einstückig ausgebildet ist, indem es aus dem Rohblech ausgestanzt ist. Im Bereich der Symmetrieachse oder Symmetrieebene ist das Blechsegments 1 in radialer Richtung geringer ausgedehnt als an anderen Umfangswinkelpositionen. Somit liegen diese radial dünnen Bereiche in Stapelrichtung über einem jeweiligen Zwischenraum der nächstbenachbarten Ringanordnung. Auf diese Weise sind sozusagen Streustege realisiert.
-
Jede Segmenthälfte weist zwei Ausnehmungen (2, 3) beziehungsweise (4, 5) zur Aufnahme eines jeweiligen Dauermagneten auf.
-
Dabei sind die Ausnehmungen derart angeordnet, dass die Dauermagnete nicht tangential sondern in jeder Segmenthälfte in jeweiliger V-Anordnung angeordnet sind, wobei die Spitze des V nach radial innen gerichtet ist. Mittels dieser V-förmigen Anordnung weist die jeweilige Segmenthälfte in Umfangsrichtung, insbesondere im Bereich der Dauermagnete, eine zunächst zunehmende und dann wiederum abnehmende radiale Ausdehnung des Blechbereichs auf. Auf diese Weise werden bevorzugte magnetische Eigenschaften erreicht. Denn die so gebildeten Blechdickenverläufe in radialer Richtung bewirken entsprechende Reluktanzverläufe, also Reluktanz-bezogene Pole. In Umfangsrichtung weist also die Reluktanz im Bereich der maximalen Blechausdehnung in radialer Richtung jeweils ein lokales Maximum auf und im Bereich des Zwischenraums zwischen den Blechsegmenten 1 und auch in Bereich der Spiegelachse oder Spiegelebene ein lokales Minimum.
-
Jeder Dauermagnet weist eine Magnetisierungsrichtung auf, die senkrecht zum zum Dauermagneten zugehörigen Schenkel des V gerichtet ist. Der nächstbenachbarte Dauermagnet weist jeweils eine Magnetisierungsrichtung auf, die in senkrechter aber entgegengesetzter Richtung bezogen auf den zu diesem Dauermagneten zugehörigen Schenkel gerichtet ist.
-
Das V ist dabei stumpfwinklig, weist also einen Spitzenwinkel zwischen 90° und 180° auf, vorzugsweise zwischen 120° und 160° auf.
-
Wie aus der 6 erkennbar, wird zur Herstellung des Blechpakets ein Vorratsbehälter 61 mit Blechsegmenten 1 befüllt. Aus diesem Vorratsbehälter wird dann in ein Stapelhilfteil 60 jeweils ein Blechsegment 1 eingeführt, wobei jede Segmenthälfte des Blechsegments 1 zumindest eine Ausnehmung 6 zur Aufnahme eines Niet 80 aufweist.
-
Die beiden Ausnehmungen 6 des Blechsegments 1 werden durch Ausstanzen hergestellt. Das Blechsegment 1 wird beim. Einführen in den Aufnahmebereich des Stapelhilfteils 60 aufgefädelt auf die Nieten 80. Dabei werden beide Ausnehmungen 6 des Blechsegments 1 im Wesentlichen gleichzeitig auf Nieten 80 aufgefädelt. Die Nieten 80 sind entweder vom Stapelhilfteil 60 gehalten oder von der Fertigungsmaschine, die zur Herstellung des Blechpakets verwendet wird.
-
Die Nieten sind in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet. Die Anzahl der Nieten entspricht der Anzahl der Segmenthälften, ist also doppelt so hoch wie die Anzahl der Blechsegmente 1 einer einzigen Ringanordnung.
-
Nach Einführen des Blechsegments 1 eine Ringanordnung wird die Stapelhilfe um den Winkel 360°/N gedreht, so dass das nächstbenachbarte Blechsegment 1 eingeführt wird in die Stapelhilfe 60 und auf Nieten 80 aufgefädelt wird. Dies wird solange fortgesetzt bis der Ringanordnung fertig gestellt ist.
-
Zur Herstellung der nächsten Ringanordnung wird die Stapelhilfe 60 samt Nieten 80 um den Versatzwinkel 360°/(2·N) verdreht. Danach wird die nächste Ringanordnung entsprechend der Herstellung der vorbeschriebenen Ringanordnung durch sukzessives Zuführen von Blechsegmenten mit zwischengeordneter Verdrehung der Stapelhilfe um jeweils 360°/N ausgeführt.
-
Auf diese Weise wird der Stapel, also das Rotor-Blechpaket 50, gefertigt. Nach Fertigstellung des Stapels werden die Nieten 80 an ihrer der axial oberen Endbereich, also an der dem Stapelhilfteil 60 zugewandten axialen Endbereich, verformt, also das Blechpaket 50 vernietet mittels der Nieten 80. Somit ist das Blechpaket 50 mittels der durch Verformung entstandenen Verdickungen der Nieten 80 an ihren beiden axialen Endbereichen zusammengehalten.
-
An seiner radialen Innenseite weist jedes Blechsegment 1 eine radial gerichtete Vertiefungen 20 auf, so dass das Blechpaket aus all diesen Vertiefungen 20 daraus gebildete, axial sich erstreckende Nuten gebildet sind. Mittels dieser Nuten wird beim Aufstecken des Blechpakets auf den Wellenabschnitt 40 eine in Umfangsrichtung formschlüssige Verbindung mit Erhebungen, insbesondere nasenartigen Erhebungen wie Nasenbereiche 41, des Wellenabschnitts 40 ermöglicht. Dieser formschlüssige Verbindungsbereich ist axial weniger ausgedehnt als die axiale Breite des Blechpakets. Somit ist beim Verbinden Klebstoff zuführbar, insbesondere in die Nuten. Somit ist das Blechpaket 50 zumindest in Umfangsrichtung formschlüssig und stoffschlüssig verbunden, insbesondere spielfrei.
-
Der Wellenabschnitt 40 ist ein Teil einer Welle und/oder mit einer weiteren Welle verbunden. Auf diese Weise ist mittels des Blechpakets 50 und der darin aufgenommenen Dauermagnete ein Rotor einer Synchronmaschine gebildet, der auf einer Abtriebswelle eines anderen Motors, beispielsweise Elektromotors oder Verbrennungsmotors anordenbar ist. Somit ist also auch ein Hybridmotor ausbildbar. Vorzugsweise ist hierfür der Wellenabschnitt 40 als Hohlwellenabschnitt ausgebildet.
-
Die Dauermagnete sind vorzugsweise quaderförmig ausgeführt, wobei die Breite b in Schenkelrichtung länger ist als die senkrecht zur Schenkelrichtung gemessene Dicke h.
-
Zur Verminderung der Kerbwirkung sind die Ecken der im Wesentlichen rechteckförmigen Ausnehmungen (2, 3, 4, 5) mit Abrundungen ausgeführt. Die zur Spitze des V hin zugewandte Ecke ist jeweils mit einem in die rechteckförmig ausgeführte Ausnehmung hinein, zum jeweiligen Dauermagneten hin zugewandten Abstützbereich 21 ausgeführt, an welchem der jeweilige Dauermagnet abgestützt wird. Der Abstützbereich 21 ist vorzugsweise pilzkopfförmig ausgeführt.
-
Mittels der V-förmigen Anordnung der Dauermagnete in einer jeweiligen Segmenthälfte eines Blechsegments 1 sind Dauermagnete verwendbar, die eine längere Erstreckung aufweisen, als wenn diese Dauermagnete in tangentialer Richtung ausgerichtet wären.
-
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weist der Versatzwinkel einen anderen Wert auf. Beispielsweise beträgt der Versatzwinkel bevorzugt 360°/(N·m), wobei m eine ganze Zahl ist, die größer ist als 2.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Blechsegment
- 2
- Ausnehmung zur Aufnahme eines Dauermagneten
- 3
- Ausnehmung zur Aufnahme eines Dauermagneten
- 4
- Ausnehmung zur Aufnahme eines Dauermagneten
- 5
- Ausnehmung zur Aufnahme eines Dauermagneten
- 6
- Ausnehmung zur Aufnahme eines Niet 80
- 20
- radial gerichtete Vertiefung
- 21
- Abstützbereich
- 30
- Blechbandabschnitt, insbesondere rechteckförmiger Blechbandabschnitt
- 40
- Wellenabschnitt
- 41
- Nasenbereiche
- 50
- Blechpaket des Rotors des Synchronmotors
- 60
- Stapelhilfteil
- 61
- Vorratsbehälter
- 80
- Niet
