DE102012022084A1

DE102012022084A1 - Rotoranordnung für eine elektrische Maschine, elektrische Maschine und Verfahren zum Herstellen der Rotoranordnung

Info

Publication number: DE102012022084A1
Application number: DE201210022084
Authority: DE
Inventors: Mathias Diekjakobs; Wolfgang Lüttge
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2014-05-15

Abstract

Um eine Rotoranordnung (100) für eine elektrische Maschine zu schaffen, bei der der Montageaufwand verringert ist, wird vorgeschlagen, dass die Rotoranordnung (100) ein oder mehrere aus Blechen gestapelte Blechpakete (101, 102, 139, 140), die in einer bezüglich einer Rotationsachse (109) der Rotoranordnung axialen Richtung aneinandergereiht sind, umfasst, wobei die Blechpakete (101, 102, 139, 140) an axialen Stirnflächen (103 bis 106, 141 bis 144) Positionierungsmittel (111 bis 114, 123 bis 128, 145 bis 148) aufweisen zum gegeneinander um wenigstens einen vorgebbaren Schrägungswinkel (117, 134 bis 138) um die Rotationsachse (109) verdreht positionierten Aneinanderreihen und Zusammenfügen je zweier axial benachbarter Blechpakete (101, 102, 139, 140). Vorgeschlagen werden dazu ferner eine elektrische Maschine mit einer derartigen Rotoranordnung (100) sowie ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Rotoranordnung (100).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Rotoranordnung für eine elektrische Maschine. Die Erfindung betrifft ferner eine elektrische Maschine. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen der Rotoranordnung.
Stand der Technik
Aus der Druckschrift DE 10 2005 047 771 A1 sind eine Rotoranordnung für eine elektrische Maschine und ein Verfahren zum Herstellen der Rotoranordnung bekannt. Diese Rotoranordnung ist mit einem Rotorkörper ausgebildet, der ein aus Blechen gestapeltes Blechpaket umfasst. In den Blechen sind Ausnehmungen zum Aufnehmen von Permanentmagneten (sog. Magnettaschen) ausgebildet, die sich im Wesentlichen speichenförmig durch den Rotorkörper erstrecken und jeweils ein radial innen liegendes sowie ein radial außen liegendes Ende aufweisen. Dabei ist jedes Blech so ausgebildet, dass ein Teil der Ausnehmungen an ihren außen liegenden Enden durch äußere Stege überbrückt sind und der andere Teil der Ausnehmungen an ihren außen liegenden Enden offen sind. Insbesondere sind die Magnettaschen entlang des Umfangs des Blechs abwechselnd offen und geschlossen. Die Bleche sind in dem Blechpaket um jeweils eine halbe Teilung gegeneinander verdreht derart gestapelt, dass Ausnehmungen, die an ihren außen liegenden Enden überbrückt sind, mit Ausnehmungen, die an ihren außen liegenden Enden offen sind, fluchten. Dadurch liegt eine geschlossene Magnettasche immer abwechselnd mit einer offenen Magnettasche im Stapel der Bleche. Über Sicken in den Blechen werden diese gegeneinander fixiert. Dadurch können einheitliche, einstückige Rotorbleche verwendet werden. Dabei ist der Zweck der teilweise offenen Magnettaschen, dass dadurch eine magnetische Brücke für den Streufluss zwischen den magnetischen Polen des Rotorkörpers einen höheren magnetischen Widerstand erhält und so weniger störend ist.
Eine Schrägstellung durch eine Verdrehung der Bleche gegeneinander ist bei dieser Rotoranordnung nicht vorgesehen.
Die Druckschrift DE 69 838 999 T2 beschreibt ein Blechpaket von Rotorblechen, die innerhalb des Blechpakets nach zwei Gesichtspunkten um die Rotationsachse des Rotors gegeneinander verdreht sind:

• zum einen werden die Bleche um eine ganze Anzahl von Polteilungen bzw. Schlitzabständen gegeneinander verdreht, um Ungleichmäßigkeiten der Bleche magnetischer und mechanischer Art auszugleichen;
• zum anderen werden die Bleche um einen geringen Winkel gegeneinander verdreht, um
• eine Schrägstellung der Schlitze zu erreichen.

Dabei greifen zur Verbindung der Rotorbleche Vorsprünge in Ausstanzungen. Diese sind so geformt, dass sie ineinander Spiel aufweisen, so dass unterschiedliche Schrägstellungen mit stufenlos einstellbaren Schrägungswinkeln erzielt werden können. Die Justierung der Bleche zueinander bei der Montage mit einem definiert vorgegebenen Schrägungswinkel gestaltet sich jedoch aufwändig.
Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
Die Erfindung hat die Aufgabe, den Montageaufwand bei einer Rotoranordnung für eine elektrische Maschine zu verringern. Die Erfindung hat insbesondere die Aufgabe, die Justierung der Bleche in einer Rotoranordnung für eine elektrische Maschine zu vereinfachen. Die Erfindung hat außerdem die Aufgabe, eine entsprechend vereinfacht montierbare Rotoranordnung sowie eine elektrische Maschine mit einer derartigen Rotoranordnung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird bei einer derartigen Rotoranordnung für eine elektrische Maschine dadurch gelöst, dass die Rotoranordnung ein oder mehrere aus Blechen gestapelte Blechpakete umfasst, die in einer bezüglich einer Rotationsachse der Rotoranordnung axialen Richtung aneinandergereiht sind, wobei die Blechpakete an axialen Stirnflächen Positionierungsmittel aufweisen zum gegeneinander um wenigstens einen vorgebbaren Schrägungswinkel um die Rotationsachse verdreht positionierten Aneinanderreihen und Zusammenfügen je zweier axial benachbarter Blechpakete.
Die erfindungsgemäße Rotoranordnung kann dabei sehr variabel aufgebaut sein. So umfasst sie wahlweise ein einzelnes aus Blechen gestapeltes Blechpaket oder mehrere aus Blechen gestapelte Blechpakete, die in einer bezüglich einer Rotationsachse der Rotoranordnung axialen Richtung aneinandergereiht sind. Das Blechpaket oder die Blechpakete weist bzw. weisen an seinen bzw. ihren axialen Stirnflächen Positionierungsmittel auf. Die Positionierungsmittel können also auch vorgesehen sein, wenn die Rotoranordnung nur ein einzelnes Blechpaket umfasst. Für die unterschiedlichen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Rotoranordnung können daher bezüglich der Ausstattung mit Positionierungsmitteln gleichartige Blechpakete vorgesehen werden, wie nachfolgend noch näher erläutert werden wird.
Die Bleche in jedem der Blechpakete sind ebenfalls in der bezüglich der Rotationsachse der Rotoranordnung axialen Richtung aneinandergereiht gestapelt. Dabei bildet ein bezogen auf die axiale Richtung erstes Blech jedes der Blechpakete eine erste axiale Stirnfläche des betreffenden Blechpakets, und ein letztes Blech des Blechpakets bildet eine zweite axiale Stirnfläche des betreffenden Blechpakets
Die Erfindung ermöglicht in vorteilhafter Weise durch die Anordnung der Positionierungsmittel das Zusammenfügen je zweier Blechpakete um wenigstens einen, vorzugsweise mehrere unterschiedlich vorgebbare Schrägungswinkel. Dadurch ist ein modularer Aufbau der erfindungsgemäßen Rotoranordnung aus einer beliebig wählbaren Anzahl von Blechpaketen möglich, die je nach Bedarf in unterschiedlichen Schrägungswinkeln zueinander zusammengefügt werden können. Eine besondere Justierung ist dabei nicht erforderlich, da die erfindungsgemäß ausgestalteten Positionierungsmittel beim zusammenfügen zweier Blechpakete eine Zwangsführung zur Erzielung eines bestimmten Schrägungswinkels ausüben. Dies vereinfacht die Justierung der Blechpakete zueinander wesentlich und senkt damit den Montageaufwand bedeutend.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Rotoranordnung sind die Positionierungsmittel zum Positionieren je zweier benachbarter Blechpakete gegeneinander wahlweise um einen aus einer Anzahl wählbarer Schrägungswinkel eingerichtet, die kleiner sind als eine Polteilung der Rotoranordnung.
In vorteilhafter Weise sind bei der erfindungsgemäßen Rotoranordnung die Positionierungsmittel an jedem der Blechpakete vorgesehen, unabhängig von der tatsächlichen Anzahl der Blechpakete der jeweils ausgeführten Rotoranordnung. Auch eine Rotoranordnung mit nur einem Blechpaket umfasst an diesem Blechpaket die Positionierungsmittel, wobei unschädlich ist, dass diese in diesem Fall nicht für eine Justierung zweier Blechpakete untereinander benötigt werden. Die Positionierungsmittel ermöglichen bei einer Rotoranordnung mit wenigstens zwei Blechpaketen ein Zusammenfügen benachbarter Blechpakete gegeneinander um jeweils einen aus einer Anzahl unterschiedlich vorgebbarer Schragungswinkel auswählbaren Schrägungswinkel verdreht. Bevorzugt sind diese Schrägungswinkel kleiner als eine Polteilung der Rotoranordnung. Dadurch können in besonders wirksamer Weise Rastmomente der mit der betreffenden Rotoranordnung aufgebauten elektrischen Maschine verringert und deren Antriebsmomente erhöht werden. Eine Verdrehung um einen Schrägungswinkel ist dabei gleichwirkend mit einer Verdrehung um diesen Schrägungswinkel zuzüglich einer ganzen Anzahl von Polteilungen der Rotoranordnung, wodurch sich für die Ausgestaltung der Positionierungsmittel zusätzliche Möglichkeiten ergeben. Insbesondere können dadurch auf einer axialen Stirnfläche eines Blechpaketes Positionierungsmittel für eine entsprechend der Anzahl der Pole der Rotoranordnung vielfache Anzahl auswählbarer Schrägungswinkel angeordnet werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rotoranordnung umfassen die Positionierungsmittel an jedem der Blechpakete wenigstens eine federartige Ausformung auf der ersten axialen Stirnfläche des Blechpakets und wenigstens eine zu der wenigstens einen federartigen Ausformung auf der ersten axialen Stirnfläche des Blechpakets im wesentlichen formkomplementäre Ausnehmung auf der zweiten axialen Stirnfläche des Blechpakets.
Unter einer formkomplementären Ausgestaltung der wenigstens einen Ausnehmung zu der wenigstens einen Ausformung wird hier eine Formgebung in der Weise verstanden, dass sie eine Ausformung wenigstens weitgehend formschlüssig in eine Ausnehmung passt, so das eine präzise definierte Positionierung der Ausformung und damit des diese tragenden Blechpaketes zu der Ausnehmung und damit dem mit dieser ausgestatteten Blechpaket erfolgt.
Bevorzugt sind dabei wenigstens zwei federartige Ausformungen vorgesehen, die eine Gruppe definiert zueinander ausgerichteter Ausformungen bilden, und die dazu im wesentlichen formkomplementären Ausnehmungen sind derart gruppiert, dass die Gruppe der federartigen Ausformungen wahlweise mit einer der so gebildeten Gruppen der Ausnehmungen zusammenfügbar sind. Durch dieses wahlweise Zusammenfügen der federartigen Ausformungen mit den unterschiedlichen Gruppen der Ausnehmungen werden die unterschiedlichen Schrägungswinkel hergestellt. Dazu sind bevorzugt die Gruppen der Ausnehmungen relativ zu einem Bezugswinkel, d. h. einer radialen Bezugsrichtung, entsprechend den unterschiedlichen Schrägungswinkeln angeordnet.
Da eine Verdrehung um einen Schrägungswinkel gleichwirkend mit einer Verdrehung um diesen Schrägungswinkel zuzüglich einer ganzen Anzahl von Polteilungen der Rotoranordnung ist, können auf einer axialen Stirnfläche eines Blechpaketes Gruppen von Ausnehmungen für eine entsprechend der Anzahl der Pole der Rotoranordnung vielfache Anzahl auswählbarer Schrägungswinkel angeordnet werden. Dies vermehrt die Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Rotoranordnung auf unterschiedliche Weise zu konfigurieren, beträchtlich.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rotoranordnung ist die wenigstens eine federartige Ausformung auf der ersten axialen Stirnfläche des Blechpakets durch wenigstens eine Einprägung eines in axialer Richtung ersten, die erste axiale Stirnfläche des Blechpakets bildenden Blechs und wahlweise zusätzlich einer Anzahl sich daran anschließender weiterer Bleche des Blechpakets gebildet. Das in axialer Richtung erste, die erste axiale Stirnfläche des Blechpakets bildende Blech und die zusätzliche Anzahl sich daran anschließender weiterer Bleche des Blechpakets werden in diesem Zusammenhang im Folgenden auch als die ersten Bleche bezeichnet.
Eine Einprägung in den genannten Blechen ist dabei mit einem Präge- oder Stanzwerkzeug sehr einfach und genau herstellbar. Die Anzahl der einprägten ersten Bleche hängt insbesondere davon ab, wie tief die Einprägung vorgenommen wird und welche mechanische Festigkeit sie aufweisen muss.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rotoranordnung ist die wenigstens eine zu der wenigstens einen federartigen Ausformung auf der ersten axialen Stirnfläche des Blechpakets im wesentlichen formkomplementäre Ausnehmung auf der zweiten axialen Stirnfläche des Blechpakets durch eine Aussparung wenigstens eines in axialer Richtung letzten, die zweite axiale Stirnfläche des Blechpakets bildenden Blechs und wahlweise zusätzlich einer Anzahl sich daran anschließender weiterer Bleche des Blechpakets gebildet. Das in axialer Richtung letzte, die zweite axiale Stirnfläche des Blechpakets bildende Blech und die zusätzliche Anzahl sich daran anschließender weiterer Bleche des Blechpakets werden in diesem Zusammenhang im Folgenden auch als die letzten Bleche bezeichnet.
Eine Ausnehmung ist dabei in die genannten Bleche sehr einfach und genau mit einem Stanzwerkzeug einzubringen. Die Anzahl dieser mit Ausnehmungen versehenen letzten Bleche hängt vor allem von der Tiefe der Einprägung der ersten Bleche auf der ersten Stirnfläche des Blechpakets ab.
Der Vollständigkeit halber ist anzumerken, dass die dem in axialer Richtung letzten, die zweite axiale Stirnfläche des Blechpakets bildenden Blech sich anschließenden Bleche des Blechpakets bezüglich der genannten axialen Richtung innerhalb des Blechpakets voraufgehend benachbart angeordnet sind. Somit ist das erste bzw. sind die ersten Bleche mit der wenigstens einen federartigen Ausformung versehen; daran sich in der genannten axialen Richtung anschließende Bleche des Blechpakets sind ohne Positionierungsmittel gestaltet; das bezüglich dieser genannten axialen Richtung letzte bzw. die letzten Bleche ist bzw. sind mit der wenigstens einen zu der federartigen Ausformung formkomplementären Ausnehmung versehen.
Je nach Wahl der axialen Richtung als Bezugsrichtung für die vorstehend erläuterte Bezeichnung der Bleche können die federartigen Ausformungen auch auf der zweiten axialen Stirnfläche des Blechpakets und die dazu im wesentlichen formkomplementären Ausnehmungen auf der ersten axialen Stirnfläche des Blechpaketes angeordnet sein.
Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Rotoranordnung aus einer Anzahl untereinander wenigstens nahezu identisch gestalteter Blechpakete gebildet ist.
Bevorzugt sind die einzelnen Blechpakete untereinander vollkommen identisch gestaltet, d. h. aus den einzelnen Blechen in identischer Abfolge der einzelnen Bleche gestapelt. Dadurch wird eine vereinfachte und verbilligte Herstellung von Rotoranordnungen für unterschiedliche Baugrößen und damit Motorleistungen der elektrischen Maschine, in der die betreffende Rotoranordnung zur Anwendung kommt, durch Aneinanderreihung einer beliebig wählbaren Anzahl von Blechpaketen erzielt.
Nach einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rotoranordnung sind alle Bleche eines Blechpakets wenigstens weitgehend identisch gestaltet und die Positionierungsmittel an den axialen Stirnflächen zusätzlich angeformt.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn alle Bleche vollständig identisch gestaltet sind und nur an dem bzw. den ersten und letzten Blech bzw. Blechen zusätzlich zu den für alle Bleche übereinstimmenden Formgebungen ausschließlich noch die Positionierungsmittel angebracht bzw. eingeformt sind. Vorzugsweise sind dabei grundsätzlich alle Blechpakete an beiden axialen Stirnflächen mit Positionierungsmitteln ausgestaltet, so dass alle Blechpakete vollständig einheitlich gefertigt sein können, obwohl es in einer Variation dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rotoranordnung auch möglich ist, das erste und das letzte Blechpaket der Rotoranordnung in der Weise abzuwandeln, dass die Stirnflächen der Blechpakete, die äußere Stirnflächen der gesamten Rotoranordnung bilden, keine Positionierungsmittel aufweisen.
Obgleich die im voraufgehenden beschriebene Erfindung sich auf eine Rotoranordnung für eine elektrische Maschine bezieht und anhand einer solchen Rotoranordnung beschrieben ist, kann mit den beschriebenen Merkmalen, insbesondere mit den Positionierungsmitteln, in gleicher Weise auch eine Statoranordnung einer elektrischen Maschine gestaltet sein, wobei diese Statoranordnung in einer zu der beschriebenen Rotoranordnung vergleichbaren Art aus Blechen aufgebaut ist.
Eine solche Statoranordnung kann, der Lehre der Erfindung folgend, ebenso aus einem oder mehreren, gegeneinander um bestimmte Schrägungswinkel verdreht positioniert aneinandergereihten, aus einzelnen, untereinander vorzugsweise wenigstens nahezu identisch gestalteten Blechen gestapelten Blechpaketen zusammengesetzt sein.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin bei einer elektrischen Maschine der eingangs genannten Art gelöst durch eine in der vorstehend beschriebenen Weise ausgestaltete Rotoranordnung.
Eine derartige elektrische Maschine ist einfach aufgebaut, schnell und mit geringem Aufwand in unterschiedlichen Ausführungen, insbesondere für unterschiedliche Motorleistungen, herstellbar und zeichnet sich im Betrieb durch geringe Rastmomente und große Antriebsmomente aus.
Die oben genannte Aufgabe wird außerdem durch ein Verfahren zum Herstellen einer ein oder mehrere aus Blechen gestapelte Blechpakete umfassenden Rotoranordnung für eine elektrische Maschine gelöst, bei dem zum Herstellen je eines Blechpakets die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt werden:

(i) Formen, insbesondere Stanzen, einer Rotorblechkontur für eine Mehrzahl von Blechen aus einem Blechwerkstoff, insbesondere einem streifenförmigen Halbzeug;
(ii) Formen, insbesondere Prägen, von Paketierhilfen an den Blechen zum untereinander Verbinden der Bleche eines Blechpakets durch Paketieren;
(iii) Formen von Positionierungsmitteln wenigstens an einem in axialer Richtung ersten, eine erste axiale Stirnfläche eines der Blechpakete bildenden Blech;
(iv) Formen von Positionierungsmitteln wenigstens an einem in axialer Richtung letzten, eine zweite axiale Stirnfläche des Blechpakets bildenden Blech;
(v) Fertigstellen der Bleche, insbesondere durch Heraustrennen aus dem Blechwerkstoff;
(vi) Paketieren der Mehrzahl von Blechen zu einem Blechpaket, beginnend mit einem ersten Blech und endend mit einem letzten Blech.

Daran anschließend werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wahlweise zum Herstellen einer mehrere Blechpakete umfassenden Rotoranordnung noch die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt:

(vii) wiederholtes Ausführen der Schritte (i) bis (vi) zum Herstellen einer Mehrzahl von Blechpaketen, und
(viii) um bestimmte Schrägungswinkel verdreht positioniert aneinandergereihtes Zusammensetzen wenigstens zweier Blechpakete mit Hilfe der Positionierungsmittel jedes der Blechpakete.

Die dabei als Rotorblechkontur bezeichnete Formgebung der Bleche umfasst alle Formelemente, vorzugsweise Aussparungen, die insbesondere für die elektrische Funktion der Maschine benötigt werden, wie z. B. Aussparungen für Magnete oder elektrische Leiter, Aussparungen zur Formung von Polschuhen, Lufttaschen, eine Zentralöffnung für eine Rotorwelle, Lüftungskanäle, Verschraubungsöffnungen, usw. Die Rotorblechkontur wird bevorzugt für alle herzustellenden Bleche identisch ausgeführt. Dasselbe gilt für die Paketierhilfen, die z. B. durch in die Bleche eingeprägte Sicken gebildet sein können, deren Tiefe bevorzugt geringer gewählt wird als die Dicke der verwendeten Bleche. Dadurch beeinträchtigen derart ausgestaltete Paketierhilfen an den Blechen die Wirkungsweise der Positionierungsmittel nicht.
Dagegen werden die Positionierungsmittel nur an dem bzw. den ersten und letzten Blech bzw. Blechen angebracht, bei den übrigen zu einem Blechpaket zusammenzusetzenden Blechen werden die Verfahrensschritte (iii) und (iv) übersprungen.
Die Ausführung der Verfahrensschritte (iii) und (iv) in der Reihenfolge vor dem Verfahrensschritt (v) erlaubt eine einfache und präzise Justierung des Werkstücks, d. h. des einzelnen Blechs, während des Vorgangs der Fertigung der Positionierungsmittel im Werkzeug, bevorzugt einem Präge- oder Stanzwerkzeug.
Obgleich im vorstehenden für eine Rotoranordnung beschrieben, kann das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls zur Herstellung einer Statoranordnung für eine elektrische Maschine angewendet werden, wobei in den aufgelisteten Verfahrensschritten an die Stelle der Rotorblechkontur eine Statorblechkontur tritt. Die auf diese Weise gefertigten Statoranordnungen sind dann ebenso aus einzelnen Blechpaketen zusammengesetzt, die gegeneinander um bestimmte Schrägungswinkel verdreht positioniert aneinandergereiht werden. In gleicher Weise können auch die nachstehend beschriebenen Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens auf eine Statorblechkontur angewandt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine sehr einfache und damit kostengünstige Fertigung von Rotoranordnungen für eine große Variation unterschiedlich dimensionierbarer elektrischer Maschinen bevorzugt in einer gemeinsamen Fertigungseinrichtung.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Positionierungsmittel an dem ersten Blech und wahlweise einer Anzahl sich im herzustellenden Blechpaket daran anschließender weiterer Bleche durch Bilden, vorzugsweise durch Prägen, wenigstens einer federartigen Ausformung gestaltet, und werden die Positionierungsmittel an dem letzten Blech und wahlweise einer Anzahl sich im herzustellenden Blechpaket daran anschließender weiterer Bleche durch Bilden, vorzugsweise durch Ausstanzen, wenigstens einer zu der wenigstens einen federartigen Ausformung im ersten Blech im wesentlichen formkomplementären Ausnehmung gestaltet werden.
In einer Variation dieses Verfahrens können z. B. die Ausnehmungen auch geätzt, gebohrt, gefräst oder mit einem anderen spanenden oder spanlosen Fertigungsverfahren hergestellt werden. Allerdings stellt sich die Fertigung durch Prägen oder Stanzen besonders einfach und kostengünstig dar. Dieser Vorteil ergibt sich vor allem dann, wenn die Rotorblechkontur ebenfalls durch Stanzen bzw. Prägen hergestellt wird.
Bevorzugt wird in dem ersten Blech bzw. den ersten Blechen eine Gruppe federartiger Ausformungen gebildet, die zueinander eine definierte Lage auf dem Blech aufweisen. In dem letzten Blech bzw. den letzten Blechen werden eine oder mehrere Gruppen formkomplementärer Ausnehmungen gebildet, wobei die Ausnehmungen jeder der Gruppen von Ausnehmungen zueinander die gleiche definierte Lage auf dem Blech aufweisen wie die federartigen Ausformungen, jede der Gruppen formkomplementärer Ausnehmungen jedoch in einem unterschiedlichen Schrägungswinkel angeordnet ist. Die federartigen Ausformungen lassen sich dann wahlweise mit einer der Gruppen von Ausnehmungen zusammenfügen, um eine der Anzahl der Gruppen formkomplementärer Ausnehmungen entsprechende Anzahl unterschiedlicher Schrägungswinkel zu erhalten.
Nach einer weiteren vorteilhaften Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das Blechpaket oder die Blechpakete in einem Folgestanzwerkzeug hergestellt.
Ein derartiges Folgestanzwerkzeug enthält in mehreren, unmittelbar aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstationen alle für das Stanzen bzw. Prägender Bleche aus einem Blechwerkstoff erforderlichen Einzelwerkzeuge, insbesondere Stanz- oder Prägewerkzeuge. Als Blechwerkstoff wird dabei vorzugsweise ein streifenförmiges Halbzeug verwendet, welches besonders bevorzugt von einer Blechrolle (einem sogenannten Coil) dem Folgestanzwerkzeug zugeführt wird.
Die Einzelwerkzeuge sind für die Bearbeitung einzelner Bleche selektiv betätigbar oder außer Funktion setzbar. Insbesondere wird ein entsprechendes Einzelwerkzeug, vorzugsweise ein Prägewerkzeug, zum Bilden der federartigen Ausformungen nur für die Bearbeitung des ersten bzw. der ersten Bleche betätigt. Dagegen wird zum Bilden der zu den federartigen Ausformungen formkomplementären Ausnehmungen ein weiteres entsprechendes Einzelwerkzeug, vorzugsweise ein Stanzwerkzeug, nur für die Bearbeitung des letzten Blechs bzw. der letzten Bleche eines Blechpakets betätigt. Für alle anderen Bleche eines Blechpakets sind diese Werkzeuge außer Funktion gesetzt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im nachfolgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein Beispiel für eine Aneinanderreihung zweier nach einer Ausführungsform der Erfindung ausgestalteter Blechpakete in einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rotoranordnung,
2 eine Detailansicht der Aneinanderreihung zweier nach einer Ausführungsform der Erfindung ausgestalteter Blechpakete gemäß 1,
3 eine detaillierte Darstellung von im Ausführungsbeispiel der Rotoranordnung gemäß 1 eingesetzten Positionierungsmitteln,
4 eine schematische Darstellung eines Beispiels einer als Positionierungsmittel eingesetzten Gruppe federartiger Ausformungen,
5 eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Mehrzahl von als Positionierungsmittel eingesetzten Gruppen zu der Gruppe federartiger Ausformungen gemäß 4 formkomplementärer Ausnehmungen,
6 eine Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer aus mehreren gemäß 1 ausgestalteten Blechpaketen zusammengesetzten Rotoranordnung,
7 eine vereinfachte Darstellung eines Funktionsschemas eines Ausführungsbeispiels für eine Konfiguration eines Folgestanzwerkzeugs zur Fertigung erfindungsgemäß ausgestalteter Blechpakete, und
8 eine grob schematische Ansicht eines Folgestanzwerkzeugs zur Fertigung erfindungsgemäß ausgestalteter Blechpakete.
Dabei sind übereinstimmende Elemente in allen Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
In 1 ist für ein Ausführungsbeispiel einer mit dem Bezugszeichen 100 versehenen erfindungsgemäßen Rotoranordnung eine Aneinanderreihung zweier nach einer Ausführungsform der Erfindung ausgestalteter Blechpakete mit den Bezugszeichen 101 für ein erstes dieser Blechpakete und 102 für ein zweites dieser Blechpakete schematisch in einer ausschnittsweisen Darstellung abgebildet. Jedes der Blechpakete 101, 102 ist aus Blechen aufgestapelt, die in 1 der Übersichtlichkeit halber nicht im Einzelnen dargestellt sind. Das erste Blechpaket 101 weist eine erste axiale Stirnfläche 103 auf, die in der Darstellung der 1 die Unterseite des ersten Blechpakets 101 bildet, sowie eine zweite axiale Stirnfläche 104, die hier als Oberseite des ersten Blechpakets 101 dargestellt ist. Entsprechend weist das zweite Blechpaket 102 eine erste axiale Stirnfläche 105 auf, die in der Darstellung der 1 die Unterseite des zweiten Blechpakets 102 bildet, sowie eine zweite axiale Stirnfläche 106, die hier als Oberseite des zweiten Blechpakets 102 dargestellt ist.
Die Blechpakete 101, 102 sind in diesem Ausführungsbeispiel als ringförmige, um eine Rotationsachse 109 rotationssymmetrische Rotorblechkontur mit einer Zentralöffnung 107 bzw. 108 für das erste bzw. zweite Blechpaket 101, 102 ausgeführt. In den Blechpaketen 101, 102 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel Magnettaschen angeordnet, in denen Permanentmagnete 110 montiert sind. Die Erfindung ist jedoch in gleicher Weise für Rotoranordnungen anwendbar, die z. B. Leiterwicklungen tragen, für Reluktanzmaschinen oder andere Bauarten elektrischer Maschinen ausgestaltet sind.
Auf ihren axialen Stirnflächen 103, 104, 105 bzw. 106 sind die Blechpakete 101 und 102 mit Positionierungsmitteln versehen, die auf der jeweils ersten axialen Stirnfläche 103 bzw. 105 des ersten bzw. zweiten Blechpakets 101 bzw. 102 als federartige Ausformung 111 bzw. 113 und auf der jeweils zweiten axialen Stirnfläche 104 bzw. 106 des ersten bzw. zweiten Blechpakets 101 bzw. 102 als zu der betreffenden federartigen Ausformung 111 bzw. 113 auf der ersten axialen Stirnfläche 103 bzw. 105 des Blechpakets 101 bzw. 102 im wesentlichen formkomplementäre Ausnehmung 112 bzw. 114 ausgestaltet sind. Im Beispiel nach 1 sind die federartigen Ausformungen 111, 113 als im wesentlichen kreisrunde Einprägungen wenigstens je eines ersten, je die erste axiale Stirnfläche 103 bzw. 105 der Blechpakete 101 bzw. 102 bildenden Blechs gebildet, und die zu den federartigen Ausformungen 111, 113 im wesentlichen formkomplementären Ausnehmungen 112, 114 auf den zweiten axialen Stirnflächen der Blechpakete 101, 102 sind durch eine ebenfalls im wesentlichen kreisrunde Aussparung wenigstens je eines in axialer Richtung letzten, die zweiten axialen Stirnflächen 104 bzw. 106 jedes der Blechpakete 101, 102 bildenden Blechs gebildet.
Als Bezugslinie für die Position der federartigen Ausformung 111 auf der ersten axialen Stirnfläche 103 des ersten Blechpakets 101 ist in 1 eine Mittelachse 111 eingetragen. Die zu der federartigen Ausformung 111 im wesentlichen formkomplementäre Ausnehmung 112 auf der zweiten axialen Stirnfläche 104 des ersten Blechpakets 101 ist in ihrer Position durch eine Mittelachse 116 gekennzeichnet. Bezüglich der Rotationsachse 109 sind die Mittelachsen um einen Schrägungswinkel 117 gegeneinander verdreht. Die Blechpakete 101, 102 sind identisch gestaltet, so dass zwischen einer Mittelachse 119, die als Bezugslinie für die Position der federartigen Ausformung 113 auf der ersten axialen Stirnfläche 105 des zweiten Blechpakets 102 fungiert, und einer Mittelachse 118, die als Bezugslinie für die Position der zu der federartigen Ausformung 113 im wesentlichen formkomplementären Ausnehmung 114 auf der zweiten axialen Stirnfläche 106 des zweiten Blechpakets 102 dient, derselbe Schrägungswinkel 117 vorhanden ist. Aufgrund der identischen Gestaltung der Blechpakete 101, 102 ist ferner auch die Ausnehmung 114 auf der zweiten axialen Stirnfläche 106 des zweiten Blechpakets 102 formkomplementär zu der federartigen Ausformung 111 auf der ersten axialen Stirnfläche 103 des ersten Blechpakets 101.
Werden nun, wie in 1 angedeutet, die beiden Blechpakete 101, 102 in der Weise zusammengefügt, dass die federartige Ausformung 111 auf der ersten axialen Stirnfläche 103 des ersten Blechpakets 101 in die Ausnehmung 114 auf der zweiten axialen Stirnfläche 106 des zweiten Blechpakets 102 greift, wird dadurch ohne weitere Justierung eine Verdrehung beider Blechpakete 101, 102 gegeneinander bezüglich der Rotationsachse 109 um den Schrägungswinkel 117 erzielt. Auch, wenn weitere, übereinstimmend gestaltete Blechpakete zusätzlich angefügt werden, wird zwischen je zwei benachbarten Blechpaketen derselbe Schrägungswinkel erhalten. Auf diese Weise kann eine beliebige Anzahl von Blechpaketen mit zueinander identischen Schrägungswinkeln einfach und präzise zu einer Rotoranordnung zusammengefügt werden.
In 2 sind die Zuordnung und das Zusammenfügen derfederartigen Ausformung 111 auf der ersten axialen Stirnfläche 103 des ersten Blechpakets 101 mit der Ausnehmung 114 auf der zweiten axialen Stirnfläche 106 des zweiten Blechpakets 102 stärker detaillierter Darstellung in der Art eines Ausschnitts von 1 wiedergegeben. Im unteren Teil der 2 ist dabei ein Schnitt durch die gesamte Höhe 120 des zweiten Blechpakets dargestellt, und für beide zusammenzufügenden Blechpakete 101, 102 ist die Stapelung aus einzelnen Blechen skizziert. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die federartige Ausformung 111 auf der ersten axialen Stirnfläche 103 des ersten Blechpakets 101 ebenso wie die federartige Ausformung 113 auf der ersten axialen Stirnfläche 105 des zweiten Blechpakets 102 als Einprägung, d. h. Vertiefung, in den ersten drei Blechen je des betreffenden der Blechpakete 01 bzw. 102 ausgeführt. Die Ausnehmung 114 auf der zweiten axialen Stirnfläche 106 des zweiten Blechpakets 102 ist z. B. als Ausstanzung der letzten drei Bleche des zweiten Blechpakets 102 ausgeführt.
3 zeigt die Zuordnung und das durch einen Pfeil 122 symbolisierte Zusammenfügen der federartigen Ausformung 111 auf der ersten axialen Stirnfläche 103 des ersten Blechpakets 101 mit der Ausnehmung 114 auf der zweiten axialen Stirnfläche 106 des zweiten Blechpakets 102 noch einmal verstärkter Detaillierung als Ausschnitt von 2. Dabei ist mit dem Bezugszeichen 121 die Höhe der federartigen Ausformung 111 bezeichnet. Die Anzahl der letzten Bleche des zweiten Blechpakets 102, in die die Ausnehmung 114 auf der zweiten axialen Stirnfläche 106 eingestanzt ist, ist entsprechend der Höhe 121 gewählt.
4 zeigt eine stark vereinfachte Draufsicht auf die erste axiale Stirnfläche 103 des ersten Blechpakets 101, wobei hier als Abwandlung des in den voraufgehenden Figuren gezeigten Beispiels anstelle der dort dargestellten einen federartigen Ausformung 111 jetzt derer zwei vorgesehen und abgebildet sind, die zueinander bezüglich der Rotationsachse 109 in einem definierten Winkel von hier beispielhaft 90° ausgerichtet sind. Die in 4 dargestellten und mit dem Bezugszeichen 123 versehenen federartigen Ausformungen sind außerdem in einer Abwandlung des voraufgehend beschriebenen Ausführungsbeispiels rechteckförmig ausgeführt.
Angepasst an die Ausgestaltung der federartigen Ausformungen 123 zeigt 5 eine stark vereinfachte Draufsicht auf die zweite axiale Stirnfläche 106 des zweiten Blechpakets 102. Auf dieser zweiten axialen Stirnfläche 106 sind mehrere zu den federartigen Ausformungen 123 auf der ersten axialen Stirnfläche 103 des ersten Blechpakets 101 im wesentlichen formkomplementäre und damit bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls rechteckförmig ausgeführte Ausnehmungen angeordnet. Je zwei dieser Ausnehmungen sind in der gleichen Anordnung gruppiert wie die federartigen Ausformungen 123, so dass die federartigen Ausformungen 123 beim Zusammenfügen der Blechpakete 101, 102 wahlweise in je zwei dieser Ausnehmungen greifen. Die in 5 beispielhaft schematisch wiedergegebenen Gruppen von Ausnehmungen sind mit den Bezugszeichen 124 für eine erste der Gruppen, 125 für eine zweite der Gruppen, 126 für eine dritte der Gruppen, 127 für eine vierte der Gruppen und 128 für eine fünfte der Gruppen bezeichnet. Weitere Gruppen von Ausnehmungen sind möglich, der Übersichtlichkeit halber jedoch nicht dargestellt.
Durch das wahlweise Zusammenfügen der federartigen Ausformungen 123 mit den unterschiedlichen Gruppen 124 bis 128 der Ausnehmungen werden die unterschiedlich wählbaren Schrägungswinkel hergestellt. Dazu sind die Gruppen 124 bis 128 der Ausnehmungen relativ zu einem Bezugswinkel, d. h. einer radialen Bezugsrichtung, entsprechend den unterschiedlich vorgegebenen Schrägungswinkeln verdreht angeordnet. Diese Bezugsrichtungen sind in 5 durch Linien 129 bis 133 für die erste bis fünfte Bezugsrichtung, zugeordnet der ersten bis fünften Gruppe 124 bis 128 von Ausnehmungen, bezeichnet. Da eine Verdrehung um einen vorgegebenen Schrägungswinkel gleichwirkend mit einer Verdrehung um diesen Schrägungswinkel zuzüglich einer ganzen Anzahl von Polteilungen der Rotoranordnung 100 ist, können, wie in 5 beispielhaft dargestellt, die Bezugsrichtungen 129 bis 133 gegeneinander um eine ganze Anzahl von Polteilungen der Rotoranordnung 100 um die Rotationsachse 109 verdreht ausgerichtet sein. Dadurch ist eine gleichmäßigere Verteilung der Gruppen 124 bis 128 der Ausnehmungen über den Umfang des Blechpakets 102 möglich, und für die Schrägungswinkel können sehr dicht beieinanderliegende Werte gewählt werden, ohne dass die Ausnehmungen sich auf der axialen Stirnfläche 106 berühren oder gar überschneiden. Die Gruppen 124 bis 128 der Ausnehmungen sind dabei gemäß der Darstellung nach 5 ineinander verschachtelt angeordnet.
Die in der Darstellung des Ausführungsbeispiels nach 5 durch das wahlweise Zusammenfügen der federartigen Ausformungen 123 mit den unterschiedlichen Gruppen 124 bis 128 der Ausnehmungen einstellbaren Schrägungswinkel sind dort mit den Bezugszeichen 134 bis 138 versehen. Beispielsweise sind folgende Winkelwerte für die ersten vier der dargestellten Schrägungswinkel gewählt:
erster Schrägungswinkel 134: 0,00°; zweiter Schrägungswinkel 135: 1,25°; dritter Schrägungswinkel 136: 1,50°; vierter Schrägungswinkel 137: 2,50°.
Die Schrägungswinkel 134 bis 138 sind vorteilhaft kleiner als eine Polteilung der Rotoranordnung gewählt, weil dadurch Rastmomente einer mit der so zusammengesetzten Rotoranordnung 100 aufgebauten elektrischen Maschine verringert und deren Antriebsmomente erhöht werden können.
6 zeigt in einer Explosionsdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer aus mehreren gemäß 1 ausgestalteten Blechpaketen zusammengesetzten Rotoranordnung 100. Die dargestellte Rotoranordnung 100 umfasst außer dem ersten und dem zweiten Blechpaket 101, 102 noch ein drittes und ein viertes Blechpaket 139 bzw. 140. Die Blechpakete 101, 102, 139 und 140 sind in der aufgeführten Reihenfolge um je einen Schrägungswinkel gegeneinander versetzt in der Rotoranordnung 100 zusammengefügt. Als Variation zu den Anordnungen der voraufgehenden Figuren sind die Blechpakete 101, 102, 139 und 140 in 6 mit je ihrer ersten axialen Stirnfläche 103, 105, 141 bzw. 143 nach oben ausgerichtet, so dass die Blechpakete 101, 102, 139 und 140 hier mit ihren federartigen Ausformungen in der Darstellung nach oben weisen. Im Übrigen sind die federartigen Ausformungen der in 6 dargestellten Blechpakete 101, 102, 139 und 140 wie in dem in den 1 bis 3 dargestellten Beispiel im Wesentlichen kreisrund ausgeführt, allerdings hier paarweise bezüglich der Rotationsachse 109 einander diametral gegenüberliegend angeordnet. Die federartigen Ausformungen in 6 sind wieder mit den Bezugszeichen 111 für das erste Blechpaket 101 und 113 für das zweite Blechpaket 102 sowie mit dem Bezugszeichen 145 für das dritte Blechpaket 139 und 146 für das vierte Blechpaket 140 bezeichnet. Dazu im Wesentlichen formkomplementär sind Ausnehmungen 112, 114, 147 bzw. 148 auf jeder der zweiten axialen Stirnflächen 104, 106, 142 bzw. 144 der Blechpakete 101, 102, 139 bzw. 140.
In 6 ist ferner ein erstes Deckblech 149 dargestellt, welches den Stapel aus den vier Blechpaketen 101, 102, 139 und 140 zur Oberseite, d. h. der ersten axialen Stirnfläche 103 des ersten Blechpaket 101, hin abschließt. Ein zweites Deckblech 150 schließt den Stapel aus den vier Blechpaketen 101, 102, 139 und 140 zur Unterseite, d. h. der zweiten axialen Stirnfläche 144 des vierten Blechpaket 140, hin ab. Die Deckbleche 149, 150 weisen in Grundzügen die gleiche Rotorblechkontur auf wie die Bleche in den Blechpaketen 101, 102, 139 und 140; insbesondere sind die Außenkonturen und die Zentralöffnungen mit denen der Blechpakete 101, 102, 139 und 140 wenigstens weit gehend identisch. In 6 sind in den Deckblechen jedoch alle Aussparungen für Magnete, elektrische Leiter oder dergleichen entfallen, so dass diese Deckbleche die Rotoranordnung 100 zu beiden endseitigen axialen Stirnflächen 103 und 148 abschließen. Zur Justierung der Deckbleche 149, 150 weisen diese übereinstimmend Ausnehmungen 151 auf, die den Ausnehmungen 112, 114, 147 und 148 gleichen, also zu den Ausformungen 111, 113, 145 und 146 formkomplementär sind. Bevorzugt lassen sich die Ausnehmungen 112, und 14, 147, 148 und 151 mit demselben Werkzeug, vorzugsweise Stanzwerkzeug, herstellen.
In 6 ist ferner ein Montagesockel 152 dargestellt, der ebenfalls im Wesentlichen gemäß der Rotorblechkontur gestaltet und auf einer Grundplatte 154 angeordnet ist. Auf dem Montagesockel 152 sind zwei Montagestifte 153 angeordnet, die in ihrer Formgebung den federartigen Ausformungen 111, 113, 145 und 146 entsprechen, jedoch in ihrer Länge so bemessen sind, dass sie sowohl durch das zweite Deckblech 150 als auch in die Ausnehmungen 148 des vierten Blechpaket 140 ragen. Diese Montagestifte 153 dienen als Bezugselemente für die Winkellage der Blechpakete 101, 103, 139 und 140, insbesondere des vierten Blechpakets 140, in der Rotoranordnung 100 bei deren Montage.
7 zeigt in vereinfachter Darstellung ein Funktionsschema eines Ausführungsbeispiels für eine Konfiguration eines Folgestanzwerkzeugs zur Fertigung erfindungsgemäß ausgestalteter Blechpakete. In einem derartigen Folgestanzwerkzeug kann in mehreren unmittelbar aufeinanderfolgenden Bearbeitungsschritten ein Werkstück aus Blech vollautomatisch unterschiedliche Formgebungen erhalten. Bevorzugt werden die Bleche für eine Rotoranordnung 100 der erfindungsgemäßen Art mit einem derartigen Folgestanzwerkzeug hergestellt.
In 7 sind für ein solches Folgestanzwerkzeug nur wenige Bearbeitungsstationen bzw. Teilwerkzeuge blockschematisch angedeutet. In einem beispielhaft dargestellten ersten dieser Teilwerkzeuge mit dem Bezugszeichen 155 erfolgt das Ausstanzen der Aussparungen in den Blechen für Permanentmagnete, elektrische Leiter oder dergleichen. In einem zweiten dieser Teilwerkzeuge mit dem Bezugszeichen 156, ebenfalls beispielhaft dargestellt, werden an den Blechen Paketierhilfen angebracht, insbesondere durch Einprägungen, mit denen die Bleche in einem Blechpaket untereinander verbunden werden. In gleicher Weise werden auch weitere, hier nicht dargestellte Formgebungen der Bleche vorgenommen.
In einem dritten Teilwerkzeug 157 des Folgestanzwerkzeug werden die federartigen Ausformungen, hier am Beispiel der 4 symbolisiert, in das bzw. die ersten Bleche jedes Blechpakets eingeformt. Entsprechend dient ein viertes Teilwerkzeug 158 dazu, die zu den federartigen Ausformungen formkomplementären Ausnehmungen, hier am Beispiel der Figur fünf symbolisiert, in das bzw. die letzten Bleche jedes Blechpakets einzustanzen.
Da die Ausformungen nur in den ersten Blechen und die Ausnehmungen nur in den letzten Blechen anzubringen sind, ist das dritte Teilwerkzeug 157 ebenso wie das vierte Teilwerkzeug 158 wahlweise zu- bzw. abschaltbar und wird nur für die jeweils zutreffenden Bleche in Funktion gesetzt. Durch Hinzufügen dieser beiden Teilwerkzeuge 157, 158 zu dem Folgestanzwerkzeug wird dieses somit in einfacher Weise dahingehend erweitert, dass damit eine Formgebung der Bleche gemäß der vorliegenden Erfindung durchführbar ist. Im Betrieb des Folgestanzwerkzeugs macht sich diese Erweiterung nicht bemerkbar, da dadurch die Abfolge, mit der das Folgestanzwerkzeug die fertig bearbeiteten Bleche bzw. Blechpakete ausgibt, nicht verlangsamt oder verzögert wird. Auch sind die Teilwerkzeuge 157, 158 je für sich genommen in gleicher Weise aufgebaut wie die übrigen Teilwerkzeuge des Folgestanzwerkzeugs.
Als Beispiel für einen weiteren, abschließenden Bearbeitungsschritt ist in 7 als fünftes Teilwerkzeug 159 des Folgestanzwerkzeugs eine Paketierstufe symbolisch dargestellt, in der die Bleche eines Blechpakets zusammengefügt und miteinander verbunden werden.
In 8 ist eine grob schematische Ansicht eines Folgestanzwerkzeugs der vorstehend beschriebenen Art zur Fertigung erfindungsgemäß ausgestalteter Blechpakete wiedergegeben. Das Folgestanzwerkzeug gemäß 8 umfasst in einer gemeinsamen Presse 160 eine Anzahl von Stanzwerkzeugen 161 als Teilwerkzeuge zur Durchführung der einzelnen Bearbeitungsschritte an den Blechen für eine Rotoranordnung 100. Den Stanzwerkzeugen 161 in der Presse 160 wird von einer Blechrolle 162, einem sogenannten Coil, ein Blechstreifen 163 zur Bearbeitung zugeführt. Als abschließendes Teilwerkzeug des dargestellten Folgestanzwerkzeugs ist in 8 eine Paketierstufe 164 vorgesehen, durch die aus je einer vorgegebenen Anzahl von Blechen Blechpakete 165 zusammengesetzt und über ein Förderband 166 ausgegeben werden. Im Folgestanzwerkzeug gemäß 8 wird somit der Blechstreifen 163 von der Blechrolle 162 abgewickelt, durch die Stanzwerkzeugen 161 gestanzt, geprägt und in der Paketierstufe 164 paketiert. Beim Paketieren kann dabei der Halt zwischen den einzelnen Blechen außer durch die beschriebenen Einprägungen, deren Verwendung auch als Stanzpaketieren bzw. Interlock-Verfahren bezeichnet wird, z. B. auch durch Schweißen, Nieten, Kleben oder dergleichen erfolgen.
Bezugszeichenliste

100: Rotoranordnung
101: erstes Blechpaket in 1, 2, 3, 4, 5, 6
102: zweites Blechpaket in 1, 2, 3, 4, 5, 6
103: erste axiale Stirnfläche von 101 (Unterseite in 1 bis 3)
104: zweite axiale Stirnfläche von 101 (Oberseite in 1 bis 3)
105: erste axiale Stirnfläche von 102 (Unterseite in 1 bis 3)
106: zweite axiale Stirnfläche von 102 (Oberseite in 1 bis 3)
107: Zentralöffnung von 101
108: Zentralöffnung von 102
109: Rotationsachse
110: Permanentmagnet
111: federartige Ausformung auf erster axialer Stirnfläche 103 von 101
112: Ausnehmung auf zweiter axialer Stirnfläche 104 von 101
113: federartige Ausformung auf erster axialer Stirnfläche 105 von 102
114: Ausnehmung auf zweiter axialer Stirnfläche 106 von 102
115: Mittelachse von 111
116: Mittelachse von 112
117: Schrägungswinkel
118: Mittelachse von 114
119: Mittelachse von 113
120: Höhe von 102
121: Höhe von 111
122: Pfeil, symbolisiert das Zusammenfügen von 111 mit 114
123: federartige Ausformungen auf 1. axialer Stirnfläche 103 von 101 (4, 6)
124: 1. Gruppe Ausnehmungen auf zweiter axialer Stirnfläche 106 von 102 (5)
125: 2. Gruppe Ausnehmungen auf zweiter axialer Stirnfläche 106 von 102 (5)
126: 3. Gruppe Ausnehmungen auf zweiter axialer Stirnfläche 106 von 102 (5)
127: 4. Gruppe Ausnehmungen auf zweiter axialer Stirnfläche 106 von 102 (5)
128: 5. Gruppe Ausnehmungen auf zweiter axialer Stirnfläche 106 von 102 (5)
129: erste Bezugsrichtung
130: zweite Bezugsrichtung
131: dritte Bezugsrichtung
132: vierte Bezugsrichtung
133: fünfte Bezugsrichtung
134: erster Schrägungswinkel
135: zweiter Schrägungswinkel
136: dritter Schrägungswinkel
137: vierter Schrägungswinkel
138: fünfter Schrägungswinkel
139: drittes Blechpaket in 6
140: viertes Blechpaket in 6
141: erste axiale Stirnfläche von 139 (Oberseite in 6)
142: zweite axiale Stirnfläche von 139 (Unterseite in 6)
143: erste axiale Stirnfläche von 140 (Oberseite in 6)
144: zweite axiale Stirnfläche von 140 (Unterseite in 6)
145: federartige Ausformungen auf 1. axialer Stirnfläche 141 von 139 (6)
146: federartige Ausformungen auf 1. axialer Stirnfläche 143 von 140 (6)
147: Ausnehmung auf zweiter axialer Stirnfläche 142 von 139
148: Ausnehmung auf zweiter axialer Stirnfläche 144 von 140
149: erstes Deckblech
150: zweites Deckblech
151: Ausnehmungen in 149 und 150
152: Montagesockel
153: Montagestifte
154: Grundplatte erstes Teilwerkzeug des
155: Folgestanzwerkzeugs zweites Teilwerkzeug des
156: Folgestanzwerkzeugs drittes Teilwerkzeug des
157: Folgestanzwerkzeugs viertes Teilwerkzeug des
158: Folgestanzwerkzeugs
159: fünftes Teilwerkzeug des Folgestanzwerkzeugs
160: Presse
161: Stanzwerkzeuge
162: Blechrolle (”Coil”)
163: Blechstreifen
164: Paketierstufe
165: Blechpakete (in 8)
166: Förderband

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005047771 A1 [0002]
DE 69838999 T2 [0004]

Claims

Rotoranordnung (100) für eine elektrische Maschine, umfassend ein oder mehrere aus Blechen gestapelte Blechpakete (101, 102, 139, 140), die in einer bezüglich einer Rotationsachse (109) der Rotoranordnung (100) axialen Richtung aneinandergereiht sind, wobei die Blechpakete (101, 102, 139, 140) an axialen Stirnflächen (103 bis 106, 141 bis 144) Positionierungsmittel (111 bis 114, 123 bis 128, 145 bis 148) aufweisen zum gegeneinander um wenigstens einen vorgebbaren Schrägungswinkel (117, 134 bis 138) um die Rotationsachse (109) verdreht positionierten Aneinanderreihen und Zusammenfügen je zweier axial benachbarter Blechpakete (101, 102; 102, 139; 139, 140).
Rotoranordnung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungsmittel (111 bis 114, 123 bis 128, 145 bis 148) zum Positionieren je zweier benachbarter Blechpakete (101, 102; 102, 139; 139, 140) gegeneinander wahlweise um einen aus einer Anzahl wählbarer Schrägungswinkel (117, 134 bis 138) eingerichtet sind, die kleiner sind als eine Polteilung der Rotoranordnung (100).
Rotoranordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungsmittel (111 bis 114, 123 bis 128, 145 bis 148) an jedem der Blechpakete (101, 102, 139, 140) wenigstens eine federartige Ausformung (111, 113, 123, 145, 146) auf einer ersten axialen Stirnfläche (103, 105, 141, 143) des Blechpakets (101, 102, 139, 140) und wenigstens eine zu der wenigstens einen federartigen Ausformung (111, 113, 123, 145, 146) auf der ersten axialen Stirnfläche (103, 105, 141, 143) des Blechpakets (101, 102, 139, 140) im wesentlichen formkomplementäre Ausnehmung (112, 114, 124 bis 128, 147, 148) auf einer zweiten axialen Stirnfläche (104, 106, 142, 144) des Blechpakets (101, 102, 139, 140) umfassen.
Rotoranordnung (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine federartige Ausformung (111, 113, 123, 145, 146) auf der ersten axialen Stirnfläche (103, 105, 141, 143) des Blechpakets (101, 102, 139, 140) durch wenigstens eine Einprägung eines in axialer Richtung ersten, die erste axiale Stirnfläche (103, 105, 141, 143) des Blechpakets (101, 102, 139, 140) bildenden Blechs und wahlweise zusätzlich einer Anzahl sich daran anschließender weiterer Bleche des Blechpakets (101, 102, 139, 140) gebildet ist.
Rotoranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine zu der wenigstens einen federartigen Ausformung (111, 113, 123, 145, 146) auf der ersten axialen Stirnfläche (103, 105, 141, 143) des Blechpakets (101, 102, 139, 140) im wesentlichen formkomplementäre Ausnehmung (112, 114, 124 bis 128, 147, 148) auf der zweiten axialen Stirnfläche (104, 106, 142, 144) des Blechpakets (101, 102, 139, 140) durch eine Aussparung wenigstens eines in axialer Richtung letzten, die zweite axiale Stirnfläche (104, 106, 142, 144) des Blechpakets (101, 102, 139, 140) bildenden Blechs und wahlweise zusätzlich einer Anzahl sich daran anschließender weiterer Bleche des Blechpakets (101, 102, 139, 140) gebildet ist.
Rotoranordnung (100) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoranordnung (100) aus einer Anzahl untereinander wenigstens nahezu identisch gestalteter Blechpakete (101, 102, 139, 140) gebildet ist.
Rotoranordnung (100) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Bleche eines Blechpakets (101, 102, 139, 140) wenigstens weitgehend identisch gestaltet und die Positionierungsmittel (111 bis 114, 123 bis 128, 145 bis 148) an den axialen Stirnflächen (103 bis 106, 141 bis 144) zusätzlich angeformt sind
Elektrische Maschine, gekennzeichnet durch eine Rotoranordnung (100) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Herstellen einer ein oder mehrere aus Blechen gestapelte Blechpakete (101, 102, 139, 140) umfassenden Rotoranordnung (100) für eine elektrische Maschine, wobei zum Herstellen je eines Blechpakets (101, 102, 139, 140) die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt werden: (i) Formen, insbesondere Stanzen, einer Rotorblechkontur für eine Mehrzahl von Blechen aus einem Blechwerkstoff, insbesondere einem streifenförmigen Halbzeug (162, 163); (ii) Formen, insbesondere Prägen, von Paketierhilfen an den Blechen zum untereinander Verbinden der Bleche eines Blechpakets (101, 102, 139, 140) durch Paketieren; (iii) Formen von Positionierungsmitteln (111, 113, 123, 145, 146) wenigstens an einem in axialer Richtung ersten, eine erste axiale Stirnfläche (103, 105, 141, 143) eines der Blechpakete (101, 102, 139, 140) bildenden Blech; (iv) Formen von Positionierungsmitteln (112, 114, 124 bis 128, 147, 148) wenigstens an einem in axialer Richtung letzten, eine zweite axiale Stirnfläche (104, 106, 142, 144) des Blechpakets (101, 102, 139, 140) bildenden Blech; (v) Fertigstellen der Bleche, insbesondere durch Heraustrennen aus dem Blechwerkstoff (163); (vi) Paketieren der Mehrzahl von Blechen zu einem Blechpaket (101, 102, 139, 140), beginnend mit einem ersten Blech und endend mit einem letzten Blech; und wobei wahlweise zum Herstellen einer mehrere Blechpakete (101, 102, 139, 140) umfassenden Rotoranordnung (100) anschließend die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt werden: (vii) wiederholtes Ausführen der Schritte (i) bis (vi) zum Herstellen einer Mehrzahl von Blechpaketen (101, 102, 139, 140), und (viii) um bestimmte Schrägungswinkel (117, 134 bis 138) verdreht positioniert aneinandergereihtes Zusammensetzen wenigstens zweier Blechpakete (101, 102, 139, 140) mit Hilfe der Positionierungsmittel (111 bis 114, 123 bis 128, 145 bis 148) jedes der Blechpakete (101, 102, 139, 140).
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungsmittel (111, 113, 123, 145, 146) an dem ersten Blech und wahlweise einer Anzahl sich im herzustellenden Blechpaket (101, 102, 139, 140) daran anschließender weiterer Bleche durch Bilden, vorzugsweise durch Prägen (157), wenigstens einer federartigen Ausformung (111, 113, 123, 145, 146) gestaltet werden und die Positionierungsmittel (112, 114, 124 bis 128, 147, 148) an dem letzten Blech und wahlweise einer Anzahl sich im herzustellenden Blechpaket (101, 102, 139, 140) daran anschließender weiterer Bleche durch Bilden, vorzugsweise durch Ausstanzen (158), wenigstens einer zu der wenigstens einen federartigen Ausformung (111, 113, 123, 145, 146) im ersten Blech im wesentlichen formkomplementären Ausnehmung (112, 114, 124 bis 128, 147, 148) gestaltet werden.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechpaket oder die Blechpakete (101, 102, 139, 140) in einem Folgestanzwerkzeug hergestellt werden.