-
Die Erfindung betrifft ein Blechpaket einer elektrischen Maschine, welche einen Abstandshalter aufweist.
-
Eine elektrische Maschine, wie z.B. ein elektrischer Motor, ein Generator aber auch ein Transformator, ist derart ausgestaltbar, dass diese ein Blechpaket aufweist. Bei einem elektrischen Motor aber auch bei einem Generator zur Erzeugung elektrischer Energie kann dessen Stator und/oder dessen Läufer ein Blechpaket aufweisen.
-
Das Blechpaket weist eine Vielzahl von einzelnen Blechen auf. Diese Bleche sind insbesondere Elektrobleche (auch Dynamobleche genannt). Das Blechpaket ist derart ausgestaltbar, dass dieses radial verlaufende Kanäle aufweist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass Bleche des Blechpaketes voneinander distanziert positioniert sind.
-
Eine Aufgabe der Erfindung ist es ein Blechpaket einer elektrischen Maschine anzugeben, bei welchem Bleche des Blechpaketes voneinander beabstandet sind.
-
Eine weitere Lösung der Aufgabe gelingt bei einem Blechpaket einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen nach Anspruch 1. Das Blechpaket betrifft insbesondere einen Läufer der elektrischen Maschine.
-
Das Blechpaket, welches eine Vielzahl von Blechen aufweist, weist Abstandshalter auf. Mittels der Abstandshalter können zumindest zwei Bleche voneinander beabstandet werden. Abstandshalter sind beispielsweise Drucklamellen und/oder Druckfinger. Dabei weisen insbesondere Drucklamellen eine von Druckfingern unterschiedliche Dicke auf. Die Dicke betrifft insbesondere eine Ausdehnung der Drucklamelle bzw. des Druckfingers in einer tangentialen Richtung.
-
In einer Ausführungsform sind bei einem Blechpaket einer elektrischen Maschine zwischen zwei Blechen des Blechpaketes Drucklamellen positioniert. Durch Drucklamellen lassen sich Bleche voneinander beabstanden. Dadurch können radial verlaufende Kanäle ausgebildet werden die beispielsweise der Kühlung dienen. Das Blechpaket ist insbesondere das Blechpaket eines Läufers der elektrischen Maschine. Das Blechpaket ist derart gepackt, dass Bleche aufeinander eine axial gerichtete Kraft ausüben können. Diese Kraft ist beispielsweise auch über die Drucklamellen leitbar. Von einem Blech kann so auf eine Vielzahl von Drucklamellen eine Kraft (also ein Druck) ausgeübt werden, wobei sich diese Kraft über die Drucklamelle hinweg auf ein nachfolgendes Blech des Blechpaketes überträgt.
-
In einer Ausgestaltung des Blechpaketes ist eine, bzw. sind eine Vielzahl von Drucklamellen im Bereich zwischen Nuten des Blechpaketes positioniert sind. Die Nuten dienen insbesondere der Aufnahme eines elektrischen Leiters. Ist zwischen allen Nuten zumindest eine Drucklamelle positioniert, so lässt sich die axial gerichtete Kraft gut übertragen.
-
In einer Ausgestaltung des Blechpaketes greifen Drucklamellen in ein Blech oder in mehrere Bleche ein. Dadurch lassen sich die Drucklamellen gut positionieren und auch in einer Position halten. Vorteilhaft ist ein Formschluss im Eingriff, da sich so gut eine Kraft übertragen lässt. In einer Ausgestaltung weisen Drucklamellen einen Überstand zum Eingriff in das Blech oder in die Bleche auf. Der Überstand kann als ein Fügeelement betrachte werden, da er in ein Blech einzufügen ist. Greift der Überstand in mehrere Bleche ein, so sind diese vorteilhaft nicht voneinander beabstandet, liegen also aufeinander auf. Pro Drucklamelle kann ein Überstand oder es können mehrere Überstände vorgesehen sein. Ein Überstand weist beispielsweise eine Nasenform, eine Keilform, eine Zylinderform, eine Rechteckform oder dergleichen auf. Das Blech welches zur Aufnahme des Überstandes vorgesehen ist, weist eine dem Eingriff korrespondierende Form auf.
-
In einer Ausgestaltung des Blechpaketes sind die Drucklamellen, welche eine Länge, eine Höhe und eine Breite aufweisen, bezüglich ihrer Länge radial ausgerichtet. Damit können die Drucklamellen radial ausgerichtete Begrenzungen für radial ausgerichtete Kühlkanäle ausbilden. Bezüglich der weiteren Positionierung können die Drucklamellen in ihrer Breite tangential ausgerichtet sein und in ihrer Höhe eine axiale Ausrichtung aufweisen.
-
In einer Ausgestaltung des Blechpaketes weist dieses Druckfinger auf. Druckfinger sind derart ausgestaltbar, dass diese eine im Vergleich zu den Drucklamellen breitere Auflagefläche zu den Blechen des Blechpaketes aufweisen. In einer Ausgestaltung des Blechpaketes weisen die Druckfinger eine radiale Position auf, welche von der radialen Position der Drucklamellen unterschiedlich ist. Dabei weist das Blechpaket Druckfinger und Drucklamellen auf, welche zwischen denselben Blechen positioniert sind.
-
In einer Ausgestaltung des Blechpaketes weist dieses eine Vielzahl von Druckfingern und Drucklamellen auf, welche eine Vielzahl unterschiedlicher Bleche voneinander trennen, diese also beabstanden.
-
In einer Ausgestaltung des Blechpaketes weisen Druckfinger ein Kreisbogensegment auf. Mittels einer Vielzahl von Kreisbogensegmenten einer Vielzahl unterschiedlicher Druckfinger ist eine Kreisstruktur ausbildbar. Eine Kreisstruktur dient als geeignetes Mittel Druck (bzw. Kräfte) in einer axialen Richtung innerhalb eines Blechpaketes weiterzuleiten.
-
In einer Ausgestaltung ist die Breite der Kreisbogensegmente gleich der Breite der Druckfinger. Sind Kräfte über eine breitere Fläche zu übertragen, sind die Kreisbogensegmente breiter als die Druckfinger. Die Druckfinger, welche auch eine Länge und eine Höhe aufweisen sind vorteilhaft breiter als die Drucklamellen. Damit kann die Anzahl der Druckfinger zwischen zwei Blechen kleiner sein als die Anzahl der Drucklammellen zwischen diesen Blechen.
-
In einer Ausgestaltung des Blechpaketes weist ein Druckfinger einen Überstand zum Eingriff in das Blech auf. Durch diesen Überstand des Druckfingers greift dieser in eines oder mehrere Bleche ein. Die Bleche weisen hierfür eine Ausnehmung auf. Der Druckfinger mit dem Überstand kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Der Druckfinger weist einen oder mehrere Überstände auf. Die Bleche haben Ausnehmungen, welche in der Form dem Überstand des entsprechenden Druckfingers entsprechen. Die Form kann z.B. kreisförmig, oval oder rechteckförmig sein.
-
In einer Ausgestaltung des Blechpaketes weist das Blech Speichen auf. Speichen unterschiedlicher Bleche werden axial hintereinander angeordnet. Druckfinger sind zwischen zwei Speichen axial gegenüberliegender Bleche angeordnet. Bleche auf deren einen Stirnseite Druckfinger positioniert sind liegen auf der anderen Stirnseite an einem weiteren Blech des Blechpaketes an.
-
In einer Ausgestaltung des Blechpaketes weisen Drucklamellen und/oder Druckfinger eine Laserschnittkante auf. Druckfinger wie auch Drucklamellen können gestanzt werden. Stanzen ist ein einfaches und kostengünstiges Herstellungsverfahren für Druckfinger und/oder Drucklamellen. Beim Stanzen können allerdings Grade entstehen. Diese Grade können für eine präzise Positionierung und Schichtung der verschiedenen Elemente (Druckfinger, Drucklammellen, Bleche) nachteilig sein. Um eine verbesserte Fertigungsgenauigkeit zu erreichen können Druckfinger und/oder Drucklamellen mittels eines Lasers gefertigt werden. Mittels des Lasers wird aus einem Blech ein Druckfinger und/oder eine Drucklamelle ausgeschnitten. Für Drucklamellen und Druckfinger werden vorteilhaft unterschiedliche Bleche mit unterschiedlichen Dicken verwendet. Wobei ein oder mehrere Laser eine Vielzahl von Druckfingern bzw. Drucklamellen aus einem Blech schneiden.
-
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft mittels verschiedener Figuren beschrieben. Dabei zeigt:
-
1 einen Läufer einer elektrischen Maschine;
-
2 einen ersten Läuferquerschnitt;
-
3 eine Druckscheibe;
-
4 eine Drucklamelle;
-
5 einen ersten perspektivischen Schnitt durch einen Läufer;
-
6 einen zweiten perspektivischen Schnitt durch einen Läufer;
-
7 eine perspektivische Darstellung eines Druckfingers mit einer rechteckförmigen Ausnehmung;
-
8 eine perspektivische Darstellung eines Druckfingers mit einem rechteckförmigen Fügeelement;
-
9 einen zweiten Läuferquerschnitt;
-
10 einen dritten perspektivischen Schnitt durch einen Läufer;
-
11 eine perspektivische Darstellung eines Druckfingers mit einer kreisförmigen Ausnehmung;
-
12 eine perspektivische Darstellung eines Druckfingers mit einem zylinderförmigen Fügeelement;
-
13 einen vierten perspektivischen Schnitt durch einen Läufer; und
-
14 einen dritten Läuferquerschnitt.
-
Die Darstellung gemäß 1 zeigt einen Läufer 1 einer elektrischen Maschine. Der Läufer 1 weist eine Welle 2 und ein Blechpaket 3 auf. Das Blechpaket 3 ist segmentiert. Dargestellt sind kreisförmige Segmente 5 welche durch Kanalspalte 6 voneinander distanziert sind. Die Kanalspalte 6 können als Kühlkanäle verwendet werden. Die Kanalspalte 6 weisen radial ausgerichtete Kühlkanäle auf. 2 zeigt einen axialen Querschnitt II des Läufers 1. Nachfolgend werden für gleiche oder gleichartige Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet.
-
Die Darstellung gemäß 2 zeigt einen möglichen Querschnitt des Läufers 1. 9 zeigt beispielsweise einen weiteren möglichen Querschnitt eines Läufers 1, der die Gestalt nach 1 aufweist. Nach 1 ist ein Blech 7 eines Blechpaketes gezeigt. Mit der Darstellung des Bleches 7 ist auch der Blechschitt dargestellt. Das Blech weist Nuten 8 auf. In die Nuten 8 können elektrische Leiter positioniert werden. Das Blech 7 sitzt auf der Welle 2. Auf der Welle 2 sitzt ein innerer Ringbereich des Blechs 7. Die Nuten 8 sind in einem Äußeren Ringbereich. Der innere Ringbereich ist mit dem äußeren Ringbereich über eine Vielzahl von Speichen 10 verbunden. Auf den Speichen 10 liegen Druckfinger 11. Die Druckfinger 11 sind einteilig mit einem Ring 12 verbunden. Druckfinger 11 und Ring 12 bilden eine Druckscheibe 13 aus, welche in 3 separat gezeigt ist. Die Druckscheibe 13 separiert bzw. distanziert die auf dieser Scheibe liegenden Bleche. Im äußeren Ringbereich befinden sich Drucklamellen 9. Diese sind unter anderem zwischen den Nuten 8 positioniert. Auch die Drucklamellen separieren bzw. distanzieren Bleche voneinander. Um ein kompaktes Blechpaket zu bilden ist es vorteilhaft, dass die Bleche eng gepackt sind. Dazu wird eine Kraft auf das Blechpaket ausgeübt. Bleche des Blechpaketes drücken also aufeinander. Sind Bleche voneinander beabstandet übertragen Druckscheibe 13, bzw. Druckfinger 10, bzw. Ring 12, bzw. Drucklamellen 9 diesen Druck (die Kraft).
-
Die Darstellung gemäß 3 zeigt die Druckscheibe nach 2 in einer perspektivischen Darstellung. Gezeigt ist auch eine Paßnut 23, welche der Positionierung des Ringes 12 auf der Welle dient.
-
Die Darstellung nach 4 zeigt eine Ausgestaltung einer Drucklamelle 9. Die Drucklamelle 9 weist eine Länge 15, eine Breite 17 und eine Höhe 16 auf. Zur Positionierung der Drucklamelle 9 an einem Blechpaket weist diese auch einen Überstand 14 auf. Der Überstand 14 weist eine rechteckige Form auf.
-
Die Darstellung gemäß 5 zeigt ausschnittsweise einen ersten perspektivischen Schnitt durch einen Läufer. Gezeigt sind zur Orientierung die verschiedenen Richtungen bei einem zylinderförmig aufgebauten Läufer. Gezeigt ist eine radiale Richtung 18, eine tangentiale Richtung 20 und eine axiale Richtung 19. Eine Druckscheibe weist Druckfinger 11 und einen Druckring 12 auf. Eine Vielzahl von Blechen 7 bilden ein Blechpaket. Durch die Drucklamellen 9 und die Druckscheibe bilden sich Ringsegmente 41, 42, 43, 44 und 45 aus. Die Ringsegmente 41 bis 45 sind axial voneinander beabstandet. Die Ringsegmente 41 bis 45 weisen selbst eine Segmentierung in Umfangsrichtung aus. Diese Segmentierung ergibt sich durch die ausgebildeten offenen Nuten 8. Die sich ausbildenden Radialkühlluftschlitze im Läuferblechpaket verbessert die Kühlung der elektrischen Maschinen. Dies kann gleichermaßen auf ein Ständerpaket übertragen werden, wobei dieses nicht dargestellt ist. Die Radialkühlluftschlitze können mit gestanzten Steckdruckfingern und/oder Druckscheiben erzeugt werden. Der Vorteil von gestanzten Steckdruckfingern ist die sehr günstige Fertigung. Beim Stanzen können allerdings Grate entstehen, die unter Umständen ein Schrägstellen der Druckfinger begünstigen. Eine Laserbearbeitung hat gegenüber einem Stanzvorgang qualitative Vorteile. Sternförmige Druckscheiben bieten eine sehr große Auflagefläche, was die Fertigung des Blechpaketes begünstigt.
-
Die Darstellung gemäß 6 zeigt einen Detailausschnitt eines Läufers nach 5. Gezeigt sind axial verlaufende Kanäle 25 und radial verlaufende Kanäle 24. Die Radialkanäle ergeben sich durch die Drucklamellen 9 und die Druckfinger 11.
-
Die Darstellung gemäß 7 zeigt einen Druckfinger 11. Der Druckfinger nach 11 ist ein Einzelfinger, der nicht mit einer Vielzahl anderer Druckfinger 11 verbunden ist, insbesondere ist er mit anderen Druckfingern nicht einteilig ausgeführt. Der Druckfinger 11 nach 7 weist eine Länge 33, eine Höhe 34 und eine Breite 35 auf. Mittig weist der Druckfinger auch eine Ausnehmung 26 auf. Dies Ausnehmung 26 ist im Querschnitt rechteckförmig und zur Aufnahme eines Fügelementes vorgesehen.
-
Die Darstellung gemäß 8 zeigt den Druckfinger nach 7, wobei das Fügelement 27 in die Ausnehmung 26 eingefügt ist. Das Fügelement 27 weist rechteckförmige Querschnitte auf.
-
Die Darstellung gemäß 9 zeigt einen zweiten Läuferquerschnitt, wobei bei diesem Druckfinger 11 vorliegen, wie diese in 7 und 8 gezeigt sind. Die Druckfinger 11 sind nicht mit einem Ring miteinander verbunden, sie sind voneinander getrennt und lose in Ausnehmungen der Bleche des Blechpaketes einfügbar. Die Ausnehmungen haben eine Form, welche der Form des Teils des Fügeelementes entspricht, welches aus der Ausnehmung im Druckfinger 11 herausragt. Das Blech 7 ist mit der Welle 2 über eine Feder 28 und eine Paßnut 23 verbunden. Die Druckfinger 11 in einer Ebene spiegelsymmetrisch zur Achse 21 angeordnet.
-
Die Darstellung gemäß 10 zeigt einen dritten perspektivischen Ausschnitt durch einen Läufer, wobei einzelne Druckfinger 11 Bleche beabstanden und axiale Kräfte übertragen können. Neben den Druckfingern 11 sind auch wieder die Drucklamellen 9 gezeigt. Durch die sich ergebenden Beabstandungen der Bleche bildet sich eine segmentierte Außenfläche 32 des Läufers aus. Statt der sternförmigen Druckscheibe wie in 2 oder 5 dargestellt, sind die Druckfinger 11 vereinzelt und können beispielsweise aus einem Blech das die Tiefe des gewollten Radialkühlluftschlitzes hat ausgelasert werden. In diese ausgelaserten Druckfinger 11 wird ein Blech gefügt, wodurch der Druckfinger 11, genau wie ein gestanzter Druckfinger, in das Blechpaket gesteckt werden kann.
-
In einer Ausgestaltung des Läufers können auch gestanzte Druckfinger und ein gelaserte Druckscheibe kombiniert werden, wobei dies hier nicht dargestellt ist. Durch gelaserte Druckfinger 11 können die Vorteile der gestanzten Steckdruckfinger und der sternförmigen Druckscheiben vereint werden. Die Auflagefläche kann bei den gelaserten Druckfingern um ein Vielfaches höher gewählt werden als bei den gestanzten Druckfingern und es fällt weniger Verschnitt beim Lasern an.
-
Die Darstellung gemäß 11 zeigt einen Druckfinger 11, welcher zwei zylinderförmige Ausnehmungen 31 aufweist. In diese Ausnehmungen lässt sich wie in 12 dargestellt ein Stift 29, 30 stecken. Die Stifte 29, 30 ragen aus dem Druckfinger 11 heraus. Der aus dem Druckfinger herausragende Teil ist zum Einstecken in Löcher von Blechen des Blechpaketes vorgesehen. Dadurch lassen sich Druckfinger 11 am Blech positionieren.
-
Die Darstellung gemäß 13 zeigt einen perspektivischen Schnitt durch einen Läufer der Druckfinger 11 und Drucklamellen 9 aufweist. Dadurch, dass die Kombination von Drucklamellen 9 und Druckfingern 11 mehrmals hintereinander Bleche des Blechpaketes voneinander trennt ergibt sich eine segmentierte Außenfläche 32. Durch die radiale Ausrichtung von Drucklamellen 11 und Druckfingern 9 ergeben sich Radialkanäle 24, durch welche Kühlluft leitbar ist.
-
Die Darstellung gemäß 14 zeigt einen Läuferquerschnitt, bei welchem Druckfinger 11 gezeigt sind, welche jeweils ein Kreisbogensegment 22 aufweisen. Eine Vielzahl von Kreisbogensegmenten 22 bilden eine Ringstruktur. Ein Kreisbogensegment 22 weist geometrisch unterschiedlich ausgeformte Enden auf, wobei die geometrische Form eines Endes eines ersten Kreisbogensegmentes zur geometrischen Form eines anschließenden Endes eines zweiten Kreisbogensegmentes korrespondiert.
