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Diese Anmeldung ist eine „Continuation-In-Part“ der US-Anmeldung Nr. 14/021797, angemeldet am 9. September 2013, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme vollumfänglich aufgenommen ist.
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Beispielhafte Ausführungsformen betreffen das Gebiet der elektrischen Maschinen und insbesondere eine Komponente für eine elektrische Maschine.
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Viele elektrische Maschinen umfassen einen Stator und einen Rotor, die relativ zueinander bewegt werden, um eine elektromotorische Kraft zu erzeugen. In vielen Fällen ist ein Lüfter relativ zu dem Rotor angebracht. Während des Betriebs dreht der Rotor den Lüfter, der seinerseits die elektrische Maschine mit einem Kühlluftstrom versorgt. Derzeit bringt die spezielle Anbringung des Lüfters an den Rotor Beschränkungen hinsichtlich der Größe der elektrischen Maschine mit sich. Genauer erfordert die Anbringung des Lüfters an den Rotor bestimmte Anbringungsstrukturen an beiden Komponenten. Während elektrische Maschinen kleiner werden, werden Riemenscheiben und andere Komponenten näher an den Rotor angebracht. Die spezielle Struktur, die zum Anbringen des Lüfters erforderlich ist, begrenzt den Abstand, den die Riemenscheibe oder andere derartige Komponenten relativ zu dem Rotor angebracht werden können.
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Offenbart ist eine Elektromaschinenkomponente, die eine Rotorbaugruppe mit wenigstens einem Klauenpolteil umfassend eine Anzahl an Polteilen umfasst, eine äußere Lüfterteil-Stützfläche und eine zentrale Nabe, die von der äußeren Lüfterteil-Stützfläche vorsteht. Die zentrale Nabe umfasst wenigstens ein Drehblockierungsteil und eine im Wesentlichen ebene Lagerfläche.
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Ebenfalls offenbart ist eine elektrische Maschine, die ein Gehäuse umfasst, einen Stator, der relativ zu dem Gehäuse fest angebracht ist, und eine Rotorbaugruppe, die relativ zu dem Stator drehbar angebracht ist. Die Rotorbaugruppe umfasst wenigstens ein Klauenpolteil mit einer Anzahl an Polteilen, eine äußere Lüfterteil-Stützfläche und eine zentrale Nabe, die von der äußeren Lüfterteil-Stützfläche vorsteht. Die zentrale Nabe umfasst wenigstens ein Drehblockierungsteil und eine im Wesentlichen ebene Lagerfläche. Ein Lüfterteil ist an der Rotorbaugruppe angebracht. Das Lüfterteil umfasst einen Nabenteilbereich und eine Anzahl an Lüfterflügeln, die radial von dem Nabenteilbereich nach außen vorstehen. Das Lüfterteil ist ausgelegt und angeordnet, an das wenigstens eine Klauenpolteil über die zentrale Nabe angebunden zu sein.
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Die folgenden Beschreibungen sind nicht als einschränkend in irgendeiner Weise zu betrachten. Mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen sind gleiche Elemente gleich nummeriert:
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1 stellt eine Querschnittsansicht einer elektrischen Maschine, die eine Rotorbaugruppe und ein Lüfterteil umfasst, in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform dar;
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2 stellt eine teilweise demontierte perspektivische Ansicht der Rotorbaugruppe und des Lüfterteils der 1 in Übereinstimmung mit einem Aspekt der beispielhaften Ausführungsform dar;
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3 stellt eine montierte perspektivische Ansicht der Rotorbaugruppe und des Lüfterteils der 2 dar;
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4 stellt eine teilweise demontierte Ansicht einer Rotorbaugruppe und eines Lüfterteils in Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt einer beispielhaften Ausführungsform dar; und
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5 stellt eine montierte Ansicht der Rotorbaugruppe und des Lüfterteils der 4 dar.
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Eine ausführliche Beschreibung einer oder mehrerer Ausführungsformen der offenbarten Vorrichtung und des Verfahrens ist hierin beispielhaft und nicht einschränkend mit Bezug auf die Figuren dargelegt.
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Mit Bezug auf die 1–3 ist eine elektrische Maschine, die in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform aufgebaut ist, allgemein bei 2 angegeben. Die elektrische Maschine 2 ist in Form einer Lichtmaschine 3 dargestellt und umfasst ein Gehäuse 4, in dem ein Stator 6 und eine Rotorbaugruppe 8 angeordnet sind. Die Rotorbaugruppe 8 dreht sich relativ zu dem Stator 6 und umfasst einen Rotor 10 mit einer ersten Hälfte oder einem Klauenpolteil 15 und einer zweiten Hälfte oder einem Klauenpolteil 16. Jedes Klauenpolteil 15 und 16 umfasst entsprechende, mehrere Polteile, von denen eins bei 17 angegeben ist, auf dem ersten Klauenpolteil 15 und bei 18 auf dem zweiten Klauenpolteil 16. In der dargestellten beispielhaften Ausführungsform stellen die mehreren Polteile 17 auf dem ersten Klauenpolteil 15 eine Hälfte einer Gesamtzahl an Polteilen für den Rotor 10 dar und die mehreren Polteile 18 auf dem zweiten Klauenpolteil 16 stellen eine andere Hälfte der Gesamtzahl an Polteilen des Rotors 10 dar. Das erste Klauenpolteil 15 umfasst ebenso eine äußere Lüfterteil-Stützfläche 19. Wie des Weiteren in 1 dargestellt ist, umfasst der Rotor 10 eine Welle 20, die sich von einem ersten Ende 21 zu einem zweiten Ende 22 erstreckt. Das erste Ende 21 ist durch ein erstes Lager 23 gelagert und das zweite Ende 22 ist durch ein zweites Lager 24 gelagert. Das erste Ende 20 trägt ebenso eine Riemenscheibe 25.
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In Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Rotor 10 eine zentrale Nabe 28, die eine im Wesentlichen ebene Lagerfläche 38 aufweist, die an das erste Lager 23 angrenzen kann. Die zentrale Nabe 28 umfasst einen krummlinigen Teilbereich 44 und einen im Wesentlichen geradlinigen Teilbereich 46, der ein Aufnahme- und Drehblockierungsteil 48 bildet. Das Drehblockierungsteil 48 ist als im Wesentlichen geradlinig dargestellt, es ist jedoch zu verstehen, dass eine andere Geometrie umfassend Vorsprünge, Vertiefungen und dergleichen ebenfalls eingesetzt werden kann. Ein Lüfterteil 60 ist an dem Klauenpolteil 15 an der äußeren Lüfterteil-Stützfläche 19 angebracht, wie nachstehend ausführlicher erläutert werden wird. Das Lüfterteil 60 umfasst einen Nabenteilbereich 64 und mehrere Lüfterflügel 68. Die Lüfterflügel 68 stehen radial von dem Nabenteilbereich 64 nach außen vor. Der Nabenteilbereich 64 umfasst eine Öffnung 72 mit einem krummlinigen Abschnitt 74 und einem im Wesentlichen geradlinigen Abschnitt 78, der ein Drehblockierungselement 79 festlegt. Obwohl das Drehblockierungselement 79 als im Wesentlichen geradlinig dargestellt und beschrieben wurde, kann es irgendeine einer Anzahl an Geometrien annehmen, die mit dem Drehblockierungsteil 48 zusammenwirkt. Die Öffnung 72 ist ausgelegt, die zentrale Nabe 28 des Klauenpolteils 15 aufzunehmen.
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In weiterer Übereinstimmung mit der beispielhaften Ausführungsform ist das Lüfterteil 60 an der äußeren Lüfterteil-Stützfläche 19 angeordnet, wobei die zentrale Nabe 28 durch die Öffnung 72 des Nabenteilbereichs 64 hervorsteht. An dieser Stelle ist zu verstehen, dass das Lüfterteil 60 unmittelbar an die äußere Lüfterteil-Stützfläche 19 angrenzen kann oder dass ein Spalt zwischen dem Nabenteilbereich 64 und der äußeren Lüfterteil-Stützfläche 19 vorhanden sein kann. Der im Wesentlichen geradlinige Teilbereich 46 und der im Wesentlichen geradlinige Abschnitt 78 wirken zusammen, um eine gewünschte Ausrichtung des Lüfterteils 60 und des Klauenpolteils 15 herzustellen. Ebenso wirken der im Wesentlichen geradlinige Teilbereich 46 und der im Wesentlichen geradlinige Abschnitt 78 zusammen, um eine Drehung des Lüfterteils 60 relativ zu dem ersten Klauenpolteil 15 zu hemmen. Sobald sich die zentrale Nabe 28 in Position befindet, wird sie angebunden oder verformt, um eine mechanische Verbindung zwischen der zentralen Nabe 28 und dem Nabenteilbereich 64 herzustellen. Die Lagerfläche 38 kann einer Verformungskraft ausgesetzt werden, die sich kontinuierlich entlang des krummlinigen Teilbereichs 44 erstreckt, oder alternativ einer Anzahl an einzelnen Verformungskräften um den krummlinigen Teilbereich 44. Die Anzahl an einzelnen Verformungskräften kann unisono oder in einer vorherbestimmten Reihenfolge angewendet werden.
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Bezug wird nun auf die 4 und 5, in denen gleiche Bezugsziffern korrespondierende Teile in den jeweiligen Ansichten darstellen, beim Beschreiben einer zentralen Nabe 87 in Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der beispielhaften Ausführungsform genommen. Die zentrale Nabe 87 umfasst einen krummlinigen Teilbereich 90 und einen im Wesentlichen geradlinigen Teilbereich 94, der in einer Weise als ein Aufnahmeteil 96 fungiert, die ähnlich zu der oben erläuterten ist. In Übereinstimmung mit der beispielhaften, dargestellten Ausführungsform umfasst die zentrale Nabe 87 mehrere einzelne Stufenteile, die allgemein bei 98 angegeben sind.
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In weiterer Übereinstimmung mit der beispielhaften, dargestellten Ausführungsform umfassen die einzelnen Stufenteile 98 ein erstes Stufenteil 102, ein zweites Stufenteil 104, ein drittes Stufenteil 106 und ein viertes Stufenteil 108. Die ersten, zweiten und dritten Stufenteile 102, 104 und 106 sind um den krummlinigen Teilbereich 90 angeordnet und das vierte Stufenteil 108 ist an dem im Wesentlichen geradlinigen Teilbereich 94 angeordnet. Das erste Stufenteil 102 legt eine erste Lüfterteil-Montagefläche 111 fest, das zweite Stufenteil 104 legt eine zweite Lüfterteil-Montagefläche 112 fest, das dritte Stufenteil 106 legt eine dritte Lüfterteil-Montagefläche 113 fest und das vierte Stufenteil 108 legt eine vierte Lüfterteil-Montagefläche 114 fest. Außerdem legen die ersten, zweiten, dritten und vierten Stufenteile 102, 104, 106 und 108 eine im Wesentlichen ebene Lagerfläche 118 fest, die an das erste Lager 23 angrenzen kann.
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In einer Weise, die der oben erläuterten ähnlich ist, ist das Lüfterteil 60 an der äußeren Lüfterteil-Stützfläche 19 angeordnet, wobei die zentrale Nabe 87 durch die Öffnung 72 vorsteht und jedes Stufenteil 102, 104, 106 und 108 an dem Nabenteilbereich 64 endet oder darüber hinaus vorsteht. An dieser Stelle ist zu verstehen, dass das Lüfterteil 60 unmittelbar an die äußere Lüfterteil-Stützfläche 19 angrenzen kann oder dass ein Spalt zwischen dem Nabenteilbereich 64 und der äußeren Lüfterteil-Stützfläche 19 vorhanden sein kann. Der im Wesentlichen geradlinige Teilbereich 94 und der im Wesentlichen geradlinige Abschnitt 78 wirken zusammen, um eine gewünschte Ausrichtung des Lüfterteils 60 und des ersten Klauenpolteils 15 herzustellen. Der im Wesentlichen geradlinige Teilbereich 94 und der im Wesentlichen geradlinige Abschnitt 78 wirken ebenso zusammen, um eine Drehung des Lüfterteils 60 relativ zu dem ersten Klauenpolteil 15 zu hemmen. Sobald sich die Lüfterteil-Montageflächen 111–114 in Position befinden, werden sie jeweils angebunden oder verformt, um eine mechanische Verbindung zwischen der zentralen Nabe 87 und dem Nabenteilbereich 64 herzustellen.
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An dieser Stelle sollte es offensichtlich sein, dass durch das Ausbilden der Lüfterteil-Montagefläche(n) in die zentrale Nabe Werkzeug- und Herstellungsschritte vereinfacht werden können und die Herstellungs- und Komponentenkosten verringert werden können. Eine Verringerung der Komponentenkosten um lediglich wenige Cents pro Einheit kann über die Zeit zu einer wesentlichen Kosteneinsparung führen. Durch das Ausbilden der Lüfterteil-Montagefläche(n) in die zentrale Nabe kann die Anzahl und Größe der Verbindungspunkte verringert werden. Eine Verringerung der Anzahl und Größe der Verbindungspunkte ermöglicht eine Ausbildung der Rotorbaugruppe mit einer kürzeren axialen Ausdehnung. Eine kürzere axiale Ausdehnung ermöglicht die Ausbildung einer elektrischen Maschine mit einem kompakteren Formfaktor.
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Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine beispielhafte Ausführungsform oder Ausführungsformen beschrieben wurde, ist von den Fachleuten zu verstehen, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können und Elemente hiervon durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne den Geltungsbereich der Erfindung zu verlassen. Außerdem können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne den wesentlichen Geltungsbereich hiervon zu verlassen. Daher ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die spezielle Ausführungsform beschränkt ist, die als die beste erachtete Art zur Ausführung dieser Erfindung offenbart ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen einschließt, die in den Geltungsbereich der Ansprüche fallen.
