DE102019123745A1

DE102019123745A1 - Elektrische maschine mit lokal abgeglichenen eigenschaften

Info

Publication number: DE102019123745A1
Application number: DE102019123745.9A
Authority: DE
Inventors: Leyi ZHU; Michael W. Degner; Feng Liang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-09-06
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2020-03-12
Also published as: US20200079070A1; US11065857B2; US11813831B2; CN110880819A; US20210339520A1

Abstract

Diese Offenbarung sieht eine „Elektrische Maschine mit lokal abgeglichenen Eigenschaften“ vor. Das Verfahren zum Ausbilden einer Lamelle für eine elektrische Maschine beinhaltet ein Stanzen eines Blechs mit einer ersten Zusammensetzung, um eine Höhlung und einen gestauchten Bereich an einem Rand der Höhlung auszubilden. Das Verfahren beinhaltet weiterhin ein Auftragen, in der Höhlung und auf den gestauchten Bereich, eines Auftragungsmaterials mit einer zweiten Zusammensetzung, die sich von der ersten Zusammensetzung unterscheidet. Das Verfahren beinhaltet weiterhin ein Abfahren mit einem Strahl entlang des Auftragungsmaterials, um ein gebundenes Material in der Höhlung und auf dem gestauchten Bereich auszubilden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine elektrische Maschinenbaugruppe eines elektrifizierten Fahrzeugs.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die Technologie für erweiterte Antriebsbereiche für elektrifizierte Fahrzeuge, wie etwa Batterieelektrofahrzeuge (Battery Electric Vehicle - BEV), Hybridelektrofahrzeuge (Hybrid Electric Vehicle - HEV) und Plug-in-Hybridfahrzeuge (Plug-in Hybrid Vehicles - PHEV), wird stetig verbessert. Um diese Bereiche zu erreichen, ist es jedoch oftmals erforderlich, dass Traktionsbatterien und elektrische Maschinen eine höhere Leistungsabgabe und damit verbundene Wärmemanagementsysteme mit erhöhten Kapazitäten im Vergleich zu früheren BEVs und PHEVs aufweisen. Das Verbessern des Wirkungsgrads zwischen Statorkernen und Rotoren elektrischer Maschinen kann zu einer Erhöhung von Leistungsabgaben der elektrischen Maschine führen.
KURZDARSTELLUNG
Bei wenigstens einer Herangehensweise ist eine Lamelle für eine elektrische Maschine vorgesehen. Die elektrische Maschine kann ein Blech aufweisen, das aus einer Eisenlegierung ausgebildet ist und zumindest teilweise benachbarte Magnettaschen definiert. Das Blech kann einen angeschrägten gestauchten Bereich, der sich zwischen und in einem schiefen Winkel zu einer oberen und unteren Fläche des Blechs erstreckt, aufweisen. Die Lamelle für eine elektrische Maschine kann weiterhin eine Zusammensetzung, die sich von der Eisenlegierung, die an dem angeschrägten gestauchten Bereich angeordnet ist, unterscheidet, sich zwischen den benachbarten Magnettaschen erstreckt und eine mittlere Brücke mit einer geringeren magnetischen Permeabilität als das Blech ausbildet, aufweisen.
Bei wenigstens einer Herangehensweise ist eine Lamelle für eine elektrische Maschine vorgesehen. Die Lamelle für eine elektrische Maschine kann ein Blech aufweisen, das aus einer Eisenlegierung ausgebildet ist und zumindest teilweise benachbarte Magnettaschen definiert. Das Blech kann einen gestuften Bereich mit reduzierter Dicke aufweisen, der sich zumindest teilweise zwischen den benachbarten Magnettaschen erstreckt. Die Lamelle für eine elektrische Maschine kann weiterhin eine Zusammensetzung, die sich von der Eisenlegierung, die an dem gestuften Bereich mit reduzierter Dicke angeordnet ist, unterscheidet, sich zwischen den benachbarten Magnettaschen erstreckt und eine mittlere Brücke mit einer geringeren magnetischen Permeabilität als das Blech ausbildet, aufweisen.
Bei wenigstens einer Herangehensweise ist eine elektrische Maschine vorgesehen. Die elektrische Maschine kann einen Blechstapel aufweisen, der äußere Lamellen und dazwischen angeordnete innere Lamellen beinhalten kann. Die inneren und äußeren Lamellen können innere Ausschnitte aufweisen, die fluchtend angeordnet sind. Wenigstens ein Teil der inneren Ausschnitte der äußeren Lamellen kann eine Breite aufweisen, die größer als innere Ausschnitte der inneren Lamellen ist. Die elektrische Maschine kann weiterhin eine Kernauftragung mit einer geringeren magnetischen Permeabilität als der Blechstapel aufweisen, die innerhalb der Ausschnitte der inneren und äußeren Lamellen angeordnet ist.
Bei wenigstens einer Herangehensweise ist ein Verfahren zum Ausbilden einer Lamelle für eine elektrische Maschine vorgesehen. Das Verfahren kann ein Stanzen eines ferromagnetischen Blechs beinhalten. Das Stanzen des ferromagnetischen Blechs kann einen Höhlung ausbilden, die benachbarte Magnettaschen zumindest teilweise definiert. Das Stanzen des ferromagnetischen Blechs kann weiterhin einen gestauchten Bereich an einem Rand der Höhlung ausbilden. Das Verfahren kann weiterhin ein Bilden einer mittleren Brücke beinhalten. Die mittlere Brücke kann andere magnetische Eigenschaften als das ferromagnetische Blech aufweisen. Die mittlere Brücke kann sich vom gestauchten Bereich zwischen den benachbarten Magnettaschen erstrecken. Die mittlere Brücke kann durch Auftragen eines nicht ferromagnetischen Materials in der Höhlung und auf den gestauchten Bereich gebildet werden.
Bei wenigstens einer Herangehensweise ist ein Verfahren zum Ausbilden einer Lamelle für eine elektrische Maschine vorgesehen. Das Verfahren kann ein Stanzen eines Blechs mit einer ersten Zusammensetzung beinhalten, um eine Höhlung und einen gestauchten Bereich an einem Rand der Höhlung auszubilden. Das Verfahren kann weiterhin ein Auftragen, in der Höhlung und auf den gestauchten Bereich, eines Auftragungsmaterials mit einer zweiten Zusammensetzung, die sich von der ersten Zusammensetzung unterscheidet, beinhalten. Das Verfahren kann weiterhin ein Abfahren mit einem Strahl entlang des Auftragungsmaterials beinhalten, um ein gebundenes Material in der Höhlung und auf dem gestauchten Bereich auszubilden.
Bei wenigstens einer Herangehensweise ist eine einteilige Lamelle für eine elektrische Maschine vorgesehen. Die einteilige Lamelle für eine elektrische Maschine kann ein Blech aufweisen, das aus einer Eisenlegierung ausgebildet ist. Das Blech kann einen Kernbereich und einen gestauchten Bereich aufweisen, der sich von dem Kernbereich erstreckt und dessen Dicke geringer als eine Dicke des Kernbereichs ist. Die einteilige Lamelle für eine elektrische Maschine kann weiterhin eine aufgetragene Zusammensetzung aufweisen, die aus einem sich von der Eisenlegierung unterscheidenden zweiten Material ausgebildet und an dem gestauchten Bereich angeordnet ist. Die aufgetragene Zusammensetzung und der gestauchte Bereich können eine kombinierte Dicke definieren, die im Allgemeinen der Dicke des Kernbereichs entspricht.
Bei wenigstens einer Herangehensweise ist ein Verfahren zum Ausbilden einer Komponente für eine elektrische Maschine vorgesehen. Das Verfahren kann ein Stanzen einer Vielzahl von Blechen mit einer ersten Zusammensetzung beinhalten, um eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen auszubilden. Das Verfahren kann weiterhin ein Stapeln der Bleche beinhalten, um die Durchtrittsöffnungen zumindest teilweise in eine Linie zu bringen. Das Verfahren kann weiterhin ein Auftragen, innerhalb der Durchtrittsöffnungen, eines Auftragungsmaterials mit einer zweiten Zusammensetzung, die sich von der ersten Zusammensetzung unterscheidet, beinhalten. Das Verfahren kann weiterhin ein Abfahren mit einem Strahl entlang des Auftragungsmaterials beinhalten, um ein gebundenes Material in den Durchtrittsöffnungen auszubilden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels für ein elektrifiziertes Fahrzeug.
2 ist eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines Beispiels für einen Abschnitt einer elektrischen Maschine.
3 ist eine Draufsicht auf einen Rotor.
4 ist eine Seitenansicht des Rotors von 3, die gestapelte Rotorlamellen zeigt.
5 ist ein Rotorabschnitt mit einer ersten Anordnung eines ersten und zweiten Bereichs.
6 ist ein Pulverbett für einen Rotorabschnitt, der die erste Anordnung des ersten und zweiten Bereichs aufweist.
7 ist ein Rotorabschnitt mit einer zweiten Anordnung eines ersten und eines zweiten Bereichs.
8 ist ein Rotorabschnitt und ein Statorabschnitt mit einer dritten Anordnung eines ersten und eines zweiten Bereichs.
9 ist ein Rotorabschnitt und ein Statorabschnitt mit einer vierten Anordnung eines ersten und eines zweiten Bereichs.
10 stellt einen Rotorabschnitt mit einer Anordnung von Lufttaschen dar.
11 stellt einen Stapel aus Rotorlamellen dar, die eine Anordnung ineinandergreifender Einschüblinge und Nuten aufweisen.
12 bildet eine erste Stanze und Matrize zum Erzeugen einer Öffnung in einer Lamelle ab, wenn die Stanze betätigt wird.
13 bildet eine Operation der additiven Fertigung für eine erste Lamelle ab.
14 bildet eine erste Lamelle für eine elektrische Maschine ab, die anhand von Prozessen des Stanzens und der additiven Fertigung ausgebildet wurde.
15 bildet eine zweite Stanze und Matrize zum Erzeugen einer Öffnung in einer Lamelle ab, wenn die Stanze betätigt wird.
16 bildet einen Vorgang der additiven Fertigung für eine zweite Lamelle ab.
17 bildet eine zweite Lamelle für eine elektrische Maschine ab, die anhand von Prozessen des Stanzens und der additiven Fertigung ausgebildet wurde.
18 bildet einen ersten Stapel aus Lamellen für eine elektrische Maschine ab.
19 bildet einen zweiten Stapel aus Lamellen für eine elektrische Maschine ab.
20 bildet eine Abfolge von Vorgängen zum Strahlen eines Rotors einer elektrischen Maschine ab.
21 bildet eine Abfolge von Vorgängen zum Maskieren und Strahlen eines Rotors einer elektrischen Maschine ab.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In dieser Schrift werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele darstellen und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Demnach sind in dieser Schrift offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich dargestellt oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Kombinationen aus Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen können dabei jedoch diverse Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, wünschenswert sein.
1 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels für ein elektrifiziertes Fahrzeug. In diesem Beispiel ist das elektrifizierte Fahrzeug ein PHEV, das in dieser Schrift als Fahrzeug 12 bezeichnet wird. Das Fahrzeug 12 kann eine oder mehrere elektrische Maschinen 14 beinhalten, die mechanisch mit einem Hybridgetriebe 16 verbunden sind. Die elektrischen Maschinen 14 können in der Lage sein, als Elektromotor oder Generator zu arbeiten. Des Weiteren kann das Hybridgetriebe 16 mechanisch mit einem Motor 18 verbunden sein. Das Hybridgetriebe 16 kann außerdem mechanisch mit einer Antriebswelle 20 verbunden sein, die mechanisch mit Rädern 22 verbunden sein kann. Die elektrischen Maschinen 14 können eine Antriebs- und Abbremsfunktion bereitstellen, wenn der Motor 18 ein- oder ausgeschaltet wird. Die elektrischen Maschinen 14 können auch als Generatoren arbeiten und Kraftstoffeffizienzvorteile bereitstellen, indem Energie zurückgewonnen wird, die normalerweise im Reibungsbremssystem als Wärme verloren gehen würde. Die elektrischen Maschinen 14 können auch reduzierte Schadstoffemissionen bereitstellen, da das Fahrzeug 12 unter bestimmten Bedingungen in einem Elektromodus betrieben werden kann.
Eine Traktionsbatterie 24 kann Energie speichern, die von den elektrischen Maschinen 14 verwendet werden kann. Die Traktionsbatterie 24 kann typischerweise einen Hochspannungsgleichstromausgang aus einem oder mehreren Batteriezellenarrays, mitunter als Batteriezellenstapel bezeichnet, innerhalb der Traktionsbatterie 24 bereitstellen. Die Batteriezellenarrays können eine oder mehrere Batteriezellen beinhalten. Die Traktionsbatterie 24 kann durch ein oder mehrere Schütze (nicht gezeigt) elektrisch mit einem oder mehreren Leistungselektronikmodulen 26 verbunden sein. Das eine oder die mehreren Schütze können die Traktionsbatterie 24 von anderen Komponenten isolieren, wenn sie geöffnet sind, und verbinden die Traktionsbatterie 24 mit anderen Komponenten, wenn sie geschlossen sind. Das Leistungselektronikmodul 26 kann zudem elektrisch mit den elektrischen Maschinen 14 verbunden sein und die Fähigkeit bereitstellen, elektrische Energie bidirektional zwischen der Antriebsbatterie 24 und den elektrischen Maschinen 14 zu übertragen. Zum Beispiel kann eine typische Traktionsbatterie 24 eine Gleichspannung bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 14 eine Dreiphasenwechselspannung erfordern können, um zu funktionieren. Das Leistungselektronikmodul 26 kann die Gleichspannung in eine Dreiphasenwechselspannung umwandeln, wie von den elektrischen Maschinen 14 benötigt. In einem Regenerationsmodus kann das Leistungselektronikmodul 26 die Dreiphasenwechselspannung aus den elektrischen Maschinen 14, die als Generatoren fungieren, in die Gleichspannung umwandeln, die von der Traktionsbatterie 24 benötigt wird. Abschnitte der hier bereitgestellten Beschreibung gelten gleichermaßen für ein reines Elektrofahrzeug. Im Falle eines reinen Elektrofahrzeugs kann es sich bei dem Hybridgetriebe 16 um einen Getriebekasten handeln, der mit einer elektrischen Maschine 14 verbunden ist, und der Motor 18 ist möglicherweise nicht vorhanden.
Zusätzlich zum Bereitstellen von Energie zum Antrieb kann die Traktionsbatterie 24 Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Ein typisches System kann ein Gleichspannungswandlermodul 28 beinhalten, das den Hochspannungsgleichstromausgang der Traktionsbatterie 24 in eine Niederspannungsgleichstromversorgung umwandelt, die mit anderen Fahrzeugnebenverbrauchern kompatibel ist. Andere Hochspannungsnebenverbraucher, wie etwa Verdichter und elektrische Heizvorrichtungen, können ohne die Verwendung eines Gleichspannungswandlermoduls 28 direkt mit der Hochspannung verbunden sein. In einem typischen Fahrzeug sind die Niederspannungssysteme elektrisch mit einer Hilfsbatterie 30 (z. B. einer 12-Volt-Batterie) verbunden.
Ein elektrisches Batteriesteuermodul (BECM) 33 kann mit der Traktionsbatterie 24 in Verbindung stehen. Das BECM 33 kann als Steuerung für die Traktionsbatterie 24 fungieren und zudem ein elektronisches Überwachungssystem beinhalten, das die Temperatur und den Ladestatus für jede Batteriezelle der Traktionsbatterie 24 verwaltet. Die Traktionsbatterie 24 kann über einen Temperatursensor 31, wie etwa einen Thermistor oder anderen Temperaturanzeiger, verfügen. Der Temperatursensor 31 kann mit dem BECM 33 in Verbindung stehen, um Temperaturdaten in Bezug auf die Traktionsbatterie 24 bereitzustellen.
Das Fahrzeug 12 kann durch eine externe Leistungsquelle 36, wie etwa einen Stromanschluss, wieder aufgeladen werden. Die externe Leistungsquelle 36 kann elektrisch mit einer Elektrofahrzeugversorgungsausrüstung (EVSE) 38 verbunden sein. Die EVSE 38 kann eine Schaltung und Steuerungen bereitstellen, um die Übertragung von elektrischer Energie zwischen der Leistungsquelle 36 und dem Fahrzeug 12 zu regulieren und zu verwalten. Die externe Leistungsquelle 36 kann der EVSE 38 elektrische Leistung als Gleichstrom oder Wechselstrom bereitstellen. Die EVSE 38 kann einen Ladestecker 40 zum Einstecken in einen Ladeanschluss 34 des Fahrzeugs 12 aufweisen. Bei dem Ladeanschluss 34 kann es sich um eine beliebige Art von Anschluss handeln, die dazu ausgelegt ist, Leistung von der EVSE 38 an das Fahrzeug 12 zu übertragen. Der Ladeanschluss 34 kann elektrisch mit einer Ladevorrichtung oder einem fahrzeuginternen Leistungsumwandlungsmodul 32 verbunden sein. Das Leistungsumwandlungsmodul 32 kann die Leistung aufbereiten, die von der EVSE 38 bereitgestellt wird, um der Traktionsbatterie 24 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Das Leistungsumwandlungsmodul 32 kann mit der EVSE 38 eine Schnittstelle bilden, um die Abgabe von Leistung an das Fahrzeug 12 zu koordinieren. Der Ladestecker 40 kann Stifte aufweisen, die mit entsprechenden Aussparungen des Ladeanschlusses 34 zusammenpassen.
Die verschiedenen vorstehend erläuterten Komponenten können eine oder mehrere zugeordnete Steuerungen aufweisen, um den Betrieb der Komponenten zu steuern und zu überwachen. Die Steuerungen können über einen seriellen Bus (z. B. ein Controller Area Network (CAN)) oder über diskrete Leiter kommunizieren.
Die Batteriezellen der Traktionsbatterie 24, wie etwa eine prismatische oder Pouch-Zelle, können elektrochemische Elemente beinhalten, die gespeicherte chemische Energie in elektrische Energie umwandeln. Prismatische oder Pouch-Zellen können ein Gehäuse, eine positive Elektrode (Kathode) und eine negative Elektrode (Anode) beinhalten. Ein Elektrolyt kann ermöglichen, dass Ionen sich während des Entladungsbetriebs zwischen der Anode und Kathode bewegen und dann während des Wiederaufladungsbetriebs zurückkehren. Anschlüsse können ermöglichen, dass Strom zur Verwendung durch das Fahrzeug aus den Batteriezellen fließt. Bei einer Positionierung in einem Array mit mehreren Batteriezellen können die Anschlüsse jeder Batteriezelle mit Gegenanschlüssen (positiv und negativ) benachbart zueinander ausgerichtet sein, und eine Stromschiene kann das Vereinfachen einer Reihenschaltung zwischen den mehreren Batteriezellen unterstützen. Die Batteriezellen können zudem parallel angeordnet sein, sodass ähnliche Anschlüsse (positiv und positiv oder negativ und negativ) benachbart zueinander liegen.
2 ist eine teilweise auseinandergezogene Ansicht zur Veranschaulichung eines Beispiels für Abschnitte einer elektrischen Maschine für ein elektrifiziertes Fahrzeug, im Allgemeinen als elektrische Maschine 100 bezeichnet. Die elektrische Maschine kann einen Statorkern 102 und einen Rotor 106 aufweisen. Wie vorstehend erwähnt, können elektrifizierte Fahrzeuge zwei elektrische Maschinen beinhalten. Eine der elektrischen Maschinen kann primär als Elektromotor fungieren, und die andere kann primär als Generator fungieren. Der Elektromotor kann betrieben werden, um Strom in mechanische Leistung umzuwandeln, und der Generator kann betrieben werden, um mechanische Leistung in Strom umzuwandeln. Der Statorkern 102 kann eine Innenfläche 108 und einen Hohlraum 110 definieren. Der Rotor 106 kann zur Anordnung und zum Betrieb innerhalb des Hohlraums 110 bemessen sein. Der Rotor 10 kann einen Stapel aus Lamellen aufweisen, wie in dieser Schrift an anderer Stelle ausführlicher erläutert. Eine Welle 112 kann mit dem Rotor 106 wirkverbunden und an andere Fahrzeugkomponenten gekoppelt sein, um mechanische Leistung davon zu übertragen.
Wicklungen 120 können innerhalb des Hohlraums 110 des Statorkerns 102 angeordnet sein. In einem Beispiel für einen Elektromaschinenmotor kann den Wicklungen 120 Strom zugeführt werden, um am Rotor 106 eine Drehkraft zu erhalten. In einem beispielhaften Elektromaschinengenerator kann Strom, der in den Wicklungen 120 durch eine Drehung des Rotors 106 erzeugt wurde, verwendet werden, um Fahrzeugkomponenten anzutreiben. Abschnitte der Wicklungen 120, wie etwa Wickelköpfe 126, können aus dem Hohlraum 110 hervorragen. Während des Betriebs der elektrischen Maschine 100 kann entlang der Wicklungen 120 und der Wickelköpfe 126 Wärme erzeugt werden. Der Rotor 106 kann Magneten beinhalten, sodass die Drehung des Rotors 106 gemeinsam mit einem elektrischen Strom, der durch die Wickelköpfe 126 fließt, ein oder mehrere Magnetfelder erzeugt. Zum Beispiel kann elektrischer Strom, der durch die Wickelköpfe 126 fließt, ein rotierendes Magnetfeld erzeugen. Die Magnete des Rotors 106 können sich magnetisieren und mit dem rotierenden Magnetfeld drehen, um die Welle 112 für mechanische Leistung zu drehen.
Auf die 3 und 4 Bezug nehmend, kann ein Rotor 200 aus einer Vielzahl von Lamellen oder Lamellenschichten 202 ausgebildet sein. Der Rotor 200 kann eine Vielzahl Paare von Dauermagneten 204 aufweisen, die um einen Umfang des Rotors beabstandete Magnetpole erzeugen. Eine mittlere Öffnung oder ein Loch 206 ist an einem inneren Durchmesser, einer inneren Fläche oder Kante des Rotors vorgesehen, um eine Abtriebswelle in Eingriff zu nehmen. Das Loch 206 erstreckt sich um eine Rotationsachse 208.
Eine Anzahl Brücken verbindet das Material, das Dauermagnettaschen 210 umgibt. Eine mittlere Brücke 212 erstreckt sich radial zwischen den Taschen 210. Oberseitenbrücken 214 erstrecken sich umlaufend außerhalb der Taschen 210. Die Kombination jeder mittleren Brücke mit dem Paar äußerer Oberseitenbrücken hält das Teil der Lamelle außerhalb der Brücken und die Magnete 204 unter Zentrifugallast. Mechanisch gesehen kann der Rotor dank der Brücken Zentrifugalkräften zuverlässig standhalten, die dadurch entstehen, dass der Rotor während des Betriebs der elektrischen Maschine elektromagnetisch angetrieben wird. Die Brücken können allerdings auch zu einer magnetischen Kraftlinienstreuung führen, was das Abgabedrehmoment und den Wirkungsgrad der elektrischen Maschine reduziert. Deswegen sind aus elektromagnetischer Sicht dünne Brücken wünschenswert, um eine hohe Drehmomentabgabe und einen hohen Motorwirkungsgrad zu ermöglichen. Der Ausgleich zwischen Festigkeit und Leistungsfähigkeit führt zu einem grundsätzlichen Abwägen zwischen mechanischer und elektromagnetischer Ausgestaltung.
Des Weiteren definiert die V-förmige Ausrichtung der Taschen 210, die Dauermagnetpaare 204 tragen, eine feste Masse, die in der Mitte des V-Abschnitts eingenistet ist. Periphere Höhlungen 220, oder Löcher, sind in einem mittleren Abschnitt der festen Masse vorgesehen. Die peripheren Höhlungen 220 grenzen an eine äußere Fläche des Rotors 200 an und erzeugen Abschnitte aus dünnem Material an der äußeren Oberseitenbrücke 214 zwischen den Dauermagneten 204. Größere Höhlungen 220 können die Masse der Rotorlamelle, die von den Brücken getragen werden muss, stärker reduzieren.
Das Lamellenpaket 200 kann Randbrücken 230, 234 definieren oder aufweisen. Beispielsweise können eine oder mehrere Randbrücken 230 vorgesehen sein, die sich zwischen den Taschen 210 und dem Außenrand 232 des Lamellenpakets 200 erstrecken können. Eine oder mehrere Randbrücken 234 können sich zwischen peripheren Höhlungen 220 und dem Außenrand 232 des Lamellenpakets 200 erstrecken.
Eine Lamelle kann eine gleichförmige (oder im Wesentlichen gleichförmige) Zusammensetzung aufweisen. Beispielsweise kann eine gleichförmige Eisen-Silicium(FeSi)-Legierung durch Warmwalzen, Glühen und Kaltwalzen zu einem dünnen Elektrostahlblech mit homogener chemischer Zusammensetzung und homogenen physikalischen Eigenschaften verarbeitet werden. Rotor- und/oder Statorblechpakete können aus dem Elektrostahlblech ausgebildet werden, indem die gestanzten Lamellen anhand einer Matrize gestanzt und daraufhin gestapelt werden. Das Stanzen von Rotor- und/oder Statorlamellen aus einem Elektrostahlblech, das homogene Eigenschaften aufweist, kann identische Eigenschaftscharakteristika innerhalb der Rotor- oder Statorlamellen ergeben. Allerdings unterliegt eine elektrische Maschine möglicherweise gegensätzlichen Eigenschaftsanforderungen im Hinblick auf verschiedene Bereiche innerhalb einer Lamelle. In den Brückenbereichen eines Rotors (z. B. bei der mittleren Brücke 212 und/oder den Randbrücken 230 von 3) kann es zum Beispiel wünschenswert sein, die magnetische Permeabilität einer Lamelle zu reduzieren, um die Kraftlinienstreuung zu reduzieren und die Drehmomentdichte zu erhöhen. Im Gegensatz dazu ist im Falle anderer Bereiche innerhalb der Rotorlamelle eine hohe Permeabilität gewünscht, um eine hohe magnetische Induktion für eine höhere Drehmomentdichte zu gewährleisten. Aus diesem Grund kann es wünschenswert sein, die Permeabilität nur in ausgewählten Bereichen der Rotorlamelle zu senken.
Bei wenigstens einer Herangehensweise kann das Lamellenpaket 200 mit unterschiedlichen Zusammensetzungen vorgesehen sein. Die unterschiedlichen Zusammensetzungen können zum Beispiel erreicht werden, indem das Lamellenpaket 200 anhand eines Fertigungsprozesses wie beispielsweise eines Prozesses der additiven Fertigung (das auch als 3D-Druck bezeichnet werden kann) ausgebildet wird. In einem Prozess der additiven Fertigung wird ein Objekt durch selektive Materialauftragung Schicht um Schicht aufgebaut. Zwei Beispiele für additive Fertigung unter Verwendung von Metallen sind das direkte Metall-Lasersintern (DMLS) und das Auftragen per Laser (Laser Deposition - LD). Bei jedem der Prozesse wird Pulver mittels einer Laserheizquelle verdichtet. Dabei kann zum Lenken eines Lasers ein Laserkopf 240 vorgesehen sein.
Um ein Blechpaket anhand des DMLS-Prozesses herzustellen, wird ein computergesteuerter Laser über ein zuvor ausgebreitetes Metallpulverbett gerastert, wodurch nur das Pulver verdichtet wird, das der Lasererhitzung ausgesetzt ist. Nachdem eine Schicht verdichtet worden ist, kann eine dünne elektrische Isolierschicht auf die Oberfläche der Schicht aufgebracht werden. Eine anorganische Keramikbeschichtung (bspw. mit einer Hochtemperaturklasse) kann als Isolierschicht ausgewählt werden. Die Isolierschicht kann in dieser Weise einer Lasererhitzung mit hoher Temperatur während aufeinanderfolgender Metallschichtauftragungen standhalten. Danach kann eine neue Pulverschicht über das Werkstück gebürstet und der Verdichtungsschritt wiederholt werden. Sobald das Blechpaket fertiggestellt ist, kann es aus dem losen Pulver genommen und daraufhin erneut erhitzt oder feinbearbeitet werden, um die raue Außenflächenschicht zu entfernen.
Um ein Blechpaket anhand des LD-Prozesses herzustellen, kann Metallpulver direkt in einen Laserstrahl eingebracht werden, während ein Aufbaukopf über das Werkstück rastert. Der Laser kann während des Rasterns eine Lache aus flüssiger Schmelze erzeugen, was es ermöglichen kann, an ausgewählten Positionen Schicht um Schicht eine dichte Komponente aufzubauen. Zwischen den Auftragungen benachbarter Schichten kann die anorganische, gegenüber hoher Temperatur beständige Keramikbeschichtung aufgebracht werden, um zwischen den Schichten eine elektrische Isolation bereitzustellen.
Das Ausbilden eines Blechpakets durch additive Fertigung kann die Verwendung individuell angepasster Zusammensetzungen ermöglichen, beispielsweise, indem während des Fertigungsprozesses an verschiedenen räumlichen Stellen Pulver unterschiedlicher Elemente oder Legierungen eingebracht werden. Dies ermöglicht ein strategisches Modifizieren physikalischer Eigenschaften von Blechpaketen innerhalb der zweidimensionalen Lamellenebene. In dieser Weise, und wie in den nachfolgenden unterschiedlichen Beispielen beschrieben, kann eine Rotorlamelle lokal abgeglichene Eigenschaften aufweisen. Zu den lokal abgeglichenen Eigenschaften können beispielsweise die magnetische Permeabilität, mechanische Festigkeit, Verluste und magnetische Flussdichte gehören.
Bei wenigstens einer Herangehensweise beinhaltet ein Verfahren zum Ausbilden einer Rotorlamelle ein Herstellen, anhand eines Lasers, eines ersten Bereichs einer Lamellenschicht mit einem ersten pulverförmigen Metall. Das erste pulverförmige Metall kann eine erste Zusammensetzung aufweisen. Bei der ersten Zusammensetzung kann es sich beispielsweise um eine Eisen-Silicium(FeSi)-Legierung handeln. Die FeSi-Legierung kann etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 4,5 Gew.-% Silicium aufweisen. Der erste Bereich kann eine Magnettasche zumindest teilweise definieren. Das Verfahren kann weiterhin beinhalten, dass anhand eines Lasers ein zweiter Bereich der Lamellenschicht mit einem zweiten pulverförmigen Metall hergestellt wird. Das zweite pulverförmige Metall kann eine zweite Zusammensetzung aufweisen, die sich von der ersten Zusammensetzung unterscheidet. Bei wenigstens einer Herangehensweise kann das zweite pulverförmige Metall eine geringere magnetische Permeabilität als das erste pulverförmige Metall aufweisen. Beispielsweise kann das zweite pulverförmige Metall ein nicht ferromagnetischer austenitischer Edelstahl sein.
Somit kann der hier erläuterte zweite Bereich eine höhere Flussdichte als der erste Bereich aufweisen. Der zweite Bereich kann einen geringeren Eisenverlust als der erste Bereich aufweisen. Der zweite Bereich kann eine höhere mechanische Festigkeit als der erste Bereich aufweisen.
Der erste und der zweite Bereich können in einer gemeinsamen Lamellenebene ausgebildet werden. Der zweite Bereich kann neben (z. B. unmittelbar neben) dem ersten Bereich angeordnet sein. So kann der zweite Bereich an den ersten Bereich angrenzen.
Bei wenigstens einer Herangehensweise kann die Permeabilität lokaler Bereiche abgeglichen werden, indem die Atmosphäre während der Schichtauftragung geändert wird. Somit kann das Verfahren weiterhin beinhalten, dass vor dem Herstellen des ersten Bereichs eine Edelgasatmosphäre in der Nähe des Lasers bereitgestellt wird. Die Edelgasatmosphäre kann Argon sein oder dieses beinhalten. Das Verfahren kann weiterhin beinhalten, dass vor dem Herstellen des zweiten Bereichs eine Reaktionsgasatmosphäre in der Nähe des Lasers bereitgestellt wird. Die Reaktionsgasatmosphäre kann Sauerstoff sein oder diesen beinhalten.
Um auf 5 Bezug zu nehmen, ist ein Abschnitt einer Rotorlamelle 250 gezeigt. Die Rotorlamelle 250 kann einen ersten Bereich 252 und einen oder mehrere zweite Bereiche 254 aufweisen. Wie erläutert, können der erste Bereich 252 aus einem ersten Material ausgebildet sein und der zweite Bereich 254 aus einem zweiten Material ausgebildet sein, das sich vom ersten Material unterscheidet. Der erste Bereich 252 kann aus einer FeSi-Legierung ausgebildet sein. So kann der erste Bereich 252 eine hohe Permeabilität aufweisen.
Der erste Bereich 252 kann Taschen 260 (bspw. zwei benachbarte Taschen 260) zum Aufnehmen von Dauermagneten 262, die einen Magnetpol des Rotors erzeugen, definieren. Die Taschen 260 können eine V-Form aufweisen, um Schenkel zu bilden. Die Taschen 260 können eine beliebige Form aufweisen. Die Taschen können zum Beispiel V-förmig, U-förmig oder linear geformt sein. Die Schenkel können sich von einem Scheitelpunkt der V-Form oder einem entsprechenden gemeinsamen Punkt an der U-Form (z. B. im unteren Bereich) erstrecken oder Hälften der linearen Form umfassen. Die Schenkel können durch eine Kante des Magneten 262, Taschen 260 oder eine Mittellinie des Magneten 262 definiert sein.
Um die magnetische Permeabilität an bestimmten räumlichen Stellen zu senken, kann die Rotorlamelle 250 mit einer individuell angepassten Zusammensetzungsanordnung bereitgestellt werden. In dieser Weise können ein oder mehrere zweite Bereiche 254 bereitgestellt werden. Das Material des zweiten Bereichs 254 kann beispielsweise nicht ferromagnetischer austenitischer Edelstahl sein, der einen hohen Chromgehalt aufweisen kann. Bei wenigstens einer Herangehensweise kann Edelstahl 304L (wie Fe68Cr20Ni10Mn1SiO,3 in Gew.-%) oder 316L im zweiten Bereich 254 bereitgestellt werden.
Der zweite Bereich 254 kann eine mittlere Brücke 270 aufweisen, die sich zwischen den Taschen 260 erstrecken kann. Bei wenigstens einer Herangehensweise bildet eine erste Seite 270a der mittleren Brücke 270 eine Wand einer Magnettasche 260, und eine zweite Seite 270b der mittleren Brücke 270 gegenüber der ersten Seite 270a kann eine Wand einer benachbarten Magnettasche 260 bilden.
Der zweite Bereich 254 kann auch eine periphere Brücke 272 aufweisen. Die periphere Brücke 272 kann sich zwischen einer Magnettasche 260 und einem Außenrand 274 der Rotorlamelle erstrecken. Bei wenigstens einer Herangehensweise kann eine erste Seite 272a der peripheren Brücke 270 eine Wand einer Magnettasche 260 bilden, und eine zweite Seite 272b der peripheren Brücke 270 gegenüber der ersten Seite 272a kann eine am weitesten außen liegende umlaufende Wand 276 der Rotorlamelle 250 bilden.
Ein LD-Prozess enthält zumeist mehrere Düsen, und Pulver aus verschiedenen Elementen oder Legierungen können aus Einfülltrichtern zu den Düsen gesogen und in den Laser eingebracht werden. Zusammensetzungen können strategisch geändert werden, wenn der Aufbaukopf an verschiedenen Stellen der Auftragungsschicht rastert. Wenn die Brückenbereiche der Rotorlamelle bewegt werden, kann das Pulver zum Beispiel von FeSi zu FeCrNiMnSi (bspw. Edelstahl, 304L) geändert werden.
Zusätzlich zu elementarem Chrom, Mangan und Nickel können auch andere Elemente wie beispielsweise Aluminium, Silicium, Kohlenstoff, Schwefel und/oder Germanium in die Bereiche eingebracht werden, in denen eine geringere Permeabilität gewünscht ist.
Bei der in 5 gezeigten Herangehensweise kann der Prozess der additiven Fertigung eine Endformteilerzeugung ermöglichen.
Auf 6 Bezug nehmend, kann die chemische Zusammensetzung eines ausgebreiteten Metallpulverbetts 280 während eines DMLS-Prozesses je nach relativer Position in der Lamellenebene variieren. Das ausgebreitete Pulverbett 280 kann einen ersten Bereich 252' und einen oder mehrere zweite Bereiche 254' aufweisen Um die Verdichtung des Pulvers zu fördern, können auch Betriebsparameter (z. B. die Leistung des Lasers, die Laserbewegungsgeschwindigkeit, die Lichtpunktgröße und Bearbeitungshöhe usw.) variiert werden, wenn verschiedene Bereiche mit verschiedenen Pulverzusammensetzungen (erster und zweiter Bereich 252, 254) verdichtet werden.
Auf 7 Bezug nehmend, ist ein Abschnitt einer Rotorlamelle 300 gezeigt. Die Rotorlamelle 300 kann einen ersten Bereich 302 und einen oder mehrere zweite Bereiche 304 aufweisen. Wie erläutert, können der erste Bereich 302 aus einem ersten Material ausgebildet sein und der zweite Bereich 304 aus einem zweiten Material ausgebildet sein, das sich vom ersten Material unterscheidet. Der erste Bereich 302 kann aus einer FeSi-Legierung ausgebildet sein. So kann der erste Bereich 302 eine normale mechanische Festigkeit aufweisen. Der zweite Bereich 304 kann eine Zusammensetzung aufweisen, die (im Verhältnis zum ersten Bereich 302) höhere Konzentrationen eines oder mehrerer von Aluminium, Silicium, Schwefel und Germanium aufweist. Solche Elemente können Strukturdefekte in der Rotorlamelle 300 erzeugen, was eine Versetzungsbewegung behindern und damit die mechanische Festigkeit verbessern kann.
Bei wenigstens einer Herangehensweise sind sowohl der Mittel- als auch Randbrückenbereich der Rotorlamelle 300 nicht magnetisch, und sie weisen eine hohe mechanische Festigkeit auf. Somit können in den zweiten Bereichen 304 Metalllegierungen, die nicht ferromagnetisch sind und eine ultrahohe Festigkeit aufweisen, wie beispielsweise Ti-Legierungen und hochfester Stahl, zur Verwendung gebracht werden.
Die mechanische Festigkeit in den zweiten Bereichen 304 kann auch durch Kornfeinung verbessert werden. Im Falle polykristalliner Metalle wie beispielsweise von FeSi-Lamellen kann sich die Korngröße auf die mechanischen Eigenschaften auswirken. So kann die mechanische Festigkeit zum Beispiel mit abnehmender Korngröße zunehmen. In dieser Weise können die Parameter der Metallauftragung wie beispielsweise die Rate der Pulverzufuhr, die Laserleistung, Laserbewegungsgeschwindigkeit, der Laserneigewinkel, die Bearbeitungshöhe, die Lichtpunktgröße lokal angepasst werden, um die Korngröße der Lamelle zu reduzieren und ihre mechanische Festigkeit zu verbessern. Solche Parameter können angepasst werden, während die chemische Zusammensetzung innerhalb der Lamellenebene unverändert bleibt.
Auf 8 Bezug nehmend, sind ein Abschnitt einer Rotorlamelle 310 und ein Abschnitt einer Statorlamelle 312 gezeigt. Die Rotor- und Statorlamelle 310, 312 können einen ersten Bereich 314 und einen oder mehrere zweite Bereiche 316 aufweisen. Wie erläutert, können der erste Bereich 314 aus einem ersten Material ausgebildet sein und der zweite Bereich 316 aus einem zweiten Material ausgebildet sein, das sich vom ersten Material unterscheidet. Der erste Bereich 314 kann aus einer FeSi-Legierung ausgebildet sein. So kann der erste Bereich 314 einen normalen Eisenverlust aufweisen.
Die zweiten Bereiche 316 können in Bereichen angeordnet sein, die einem erhöhten Eisenverlust ausgesetzt sind, beispielsweise am Außenrand des Rotors und an den Zackenkanten des Stators. Der zweite Bereich kann sich in dieser Weise um einen kompletten Außenumfang der Rotorlamellenschicht 310 erstrecken. In den zweiten Bereichen 316 kann die Zusammensetzung des Pulvers, das bei Fertigungsprozessen (wie DMLS- oder LD-Prozessen) verwendet wird, variiert werden, indem höhere Konzentrationen an elementarem Aluminium, Silicium oder Legierungen davon mit Eisen zugesetzt werden. Während der erste Bereich 314 beispielsweise eine FeSi-Zusammensetzung mit etwa (bspw. +/- 0,5 %) 3 Gew.-% Silicium sein kann, können die zweiten Bereiche 316 eine FeSi-Zusammensetzung mit etwa (bspw. +/- 0,5 %) 6,5 Gew.-% Silicium sein. Daher können die zweiten Bereiche 316 eine höhere Beständigkeit aufweisen und eine lokale Verlustreduktion ergeben.
Auf 9 Bezug nehmend, sind ein Abschnitt einer Rotorlamelle 320 und ein Abschnitt einer Statorlamelle 322 gezeigt. Die Rotor- und Statorlamelle 320, 322 können einen ersten Bereich 324 und einen oder mehrere zweite Bereiche 326 aufweisen. Wie erläutert, können der erste Bereich 324 aus einem ersten Material ausgebildet sein und der zweite Bereich 326 aus einem zweiten Material ausgebildet sein, das sich vom ersten Material unterscheidet. Der erste Bereich 324 kann aus einer FeSi-Legierung ausgebildet sein. So kann der erste Bereich 324 eine normale Magnetisierung aufweisen. Der zweite Bereich 326 kann im Vergleich zum ersten Bereich 324 mit einem höheren Anteil an Cobalt oder Cobaltlegierungen bereitgestellt werden. Der zweite Bereich 326 kann so eine höhere Magnetisierung als der FeSi-Elektrostahl des ersten Bereichs 324 aufweisen.
Die zweiten Bereiche 326 können in Bereichen angeordnet sein, die eine erhöhte magnetische Flussdichte erfordern, beispielsweise Abschnitte des Außenrands des Rotors und an den Zacken des Stators. Bei wenigstens einer Herangehensweise erstreckt sich ein zweiter Bereich 326 der Rotorlamelle 320 entlang eines Außenumfangs der Lamellenschicht von einem Rand einer Magnettasche 328 zu einem Rand einer Höhlung 330, die sich nahe des Außenumfangs der Lamellenschicht befindet.
Auf 10 Bezug nehmend, ist ein Abschnitt einer Rotorlamelle 340 gezeigt. Die Rotorlamelle 340 kann eine erste Metalllegierung 342 aufweisen, die einen ersten Bereich definieren, und sie kann eine zweite Metalllegierung aufweisen, die einen oder mehrere zweite Bereiche definieren, die an einer beliebigen Stelle oder Kombination aus Stellen, vorstehend erläutert, angeordnet sind. Die zweite Metalllegierung kann beispielsweise wenigstens einen Abschnitt einer Brücke bilden, der sich zwischen den Magnettaschen erstreckt, wie bezogen auf die 5-7 gezeigt und erläutert. Die erste Metalllegierung 342 kann eine oder mehrere Lufttaschen 344 definieren. Beispielsweise kann die erste Metalllegierung 342 eine Lufttasche 344 definieren, die radial zumindest zwischen Abschnitten zweier benachbarter Magnettaschen 346 und einer radial nach innen gerichteten Fläche 348 der Lamellenschicht 340 angeordnet sein kann.
Somit ist bei wenigstens einer Herangehensweise ein Verfahren zum Ausbilden einer Rotorlamelle vorgesehen. Das Verfahren kann ein Herstellen eines ersten Bereichs einer Rotorlammellenschicht mit einem ersten pulverförmigen Metall, das eine erste Zusammensetzung aufweist, anhand eines Lasers beinhalten. Das Verfahren kann weiterhin ein Herstellen eines zweiten Bereichs der Rotorlammellenschicht, der mit dem ersten Bereich in Berührung steht, mit einem zweiten pulverförmigen Metall, das eine zweite Zusammensetzung aufweist, welche sich von der ersten Zusammensetzung unterscheidet, anhand eines Lasers beinhalten. Der erste und zweite Bereich können in einer gemeinsamen Lamellenebene ausgebildet werden. Das Verfahren kann weiterhin ein Ausbilden einer Vielzahl von Magnettaschen in der Nähe eines Außenrands der Rotorlammellenschicht beinhalten. Der erste Bereich kann die Magnettaschen zumindest teilweise definieren. Der zweite Bereich kann eine mittlere Brücke aufweisen, die sich zwischen den Magnettaschen erstreckt. Die mittlere Brücke kann eine Wand von wenigstens einer der Magnettaschen bilden.
Der zweite Bereich kann auch, oder stattdessen, eine periphere Brücke aufweisen. Die periphere Brücke kann sich zwischen zumindest einer der Magnettaschen und einem Außenrand der Rotorlamelle erstrecken. Eine erste Seite der peripheren Brücke kann eine Wand von wenigstens einer der Magnettaschen bilden. Eine zweite Seite der peripheren Brücke gegenüber der ersten Seite kann eine am weitesten außen liegende umlaufende Wand der Rotorlamelle bilden.
Bei wenigstens einer Herangehensweise kann das erste pulverförmige Metall eine höhere magnetische Permeabilität als das zweite pulverförmige Metall aufweisen. Das erste pulverförmige Metall kann einen höheren Eisenverlust als das zweite pulverförmige Metall aufweisen. Das zweite pulverförmige Metall kann eine höhere Flussdichte als das erste pulverförmige Metall aufweisen. Bei einer exemplarischen Herangehensweise kann es sich bei dem ersten pulverförmigen Metall um eine Eisen-Silicium-Legierung mit etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 4,5 Gew.-% Silicium handeln. Das zweite pulverförmige Metall kann ein nicht ferromagnetisches Material sein.
Das Verfahren kann weiterhin ein Ausbilden einer Tasche, die kein pulverförmiges Metall aufweist, während des Herstellens des ersten Bereichs beinhalten. Die Tasche kann radial zwischen wenigstens einem Abschnitt einer Magnettasche und einer radial nach innen gerichteten Fläche der Lamellenschicht angeordnet sein.
Bei wenigstens einer Herangehensweise kann das Verfahren weiterhin ein Bereitstellen einer Edelgasatmosphäre in der Nähe des Laserstrahls und eines Pulverbetts vor dem Herstellen des ersten Bereichs beinhalten. Das Verfahren kann weiterhin ein Bereitstellen einer Reaktionsgasatmosphäre in der Nähe des Laserstrahls und des Pulverbetts vor dem Herstellen des zweiten Bereichs beinhalten.
Somit kann der Rotor mit einer Rotorkernlamelle bereitgestellt werden. Die Rotorkernlamelle kann eine erste Metalllegierung aufweisen, die benachbarte Magnettaschen in der Nähe eines Außenrands der Rotorkernlamelle zumindest teilweise definiert. Die Rotorkernlamelle kann weiterhin eine sich von der ersten Metalllegierung unterscheidende zweite Metalllegierung aufweisen, die wenigstens einen Abschnitt einer Brücke bildet, der sich zwischen den Magnettaschen erstreckt. Die erste Metalllegierung kann eine höhere magnetische Permeabilität aufweisen als die zweite Metalllegierung. Die zweite Metalllegierung kann eine geringere Korngröße aufweisen als die erste Metalllegierung. Die zweite Metalllegierung kann periphere Brücken definieren, die sich zwischen den Magnettaschen und dem Außenrand der Rotorkernlamelle erstrecken. Die zweite Metalllegierung kann sich um einen kompletten Außenumfang der Rotorkernlamelle erstrecken. Die erste Metalllegierung kann eine Lufttasche definieren, die radial zwischen einem nach innen gerichteten Bereich der Rotorkernlamelle und den Magnettaschen angeordnet ist. Die Rotorkernlamelle kann weiterhin Dauermagnete aufweisen, die auf entgegengesetzten Seiten der zweiten Metalllegierung in den Magnettaschen angeordnet sind.
Ein Verfahren zum Ausbilden eines Rotorkerns, auf 11 Bezug nehmend, kann ein Herstellen einer Vielzahl von Lamellen 350 beinhalten, wozu eine erste Lamelle 350a, eine zweite Lamelle 350b, eine dritte Lamelle 350c und eine vierte Lamelle 350d gehören können. Die Lamellen 350 können eine Kombination aus Schlitzen 352 und Zapfen 354 aufweisen. Zum Beispiel können die erste Lamelle 350a einen ersten Zapfen 354a aufweisen, die zweite Lamelle 350b einen ersten Schlitz 352b und einen zweiten Zapfen 354b aufweisen und die dritte Lamelle 350c einen zweiten Schlitz 352c aufweisen. Das Verfahren kann ein Anbringen der ersten Lamelle 350a an die zweite Lamelle 350b, sodass der erste Zapfen 354a in dem ersten Schlitz 352b angeordnet ist, beinhalten. Das Verfahren kann weiterhin ein Anbringen der zweiten Lamelle 350b an die dritte Lamelle 350c, sodass der zweite Zapfen 354b in dem zweiten Schlitz 352c angeordnet ist, beinhalten.
Im vorliegenden Zusammenhang kann ein Schlitz als Nut, Aussparung, Vertiefung usw. bezeichnet werden. Im vorliegenden Zusammenhang kann ein Zapfen als Einschübling, Vorsprung usw. bezeichnet werden. Die Zapfen können integral mit den Lamellen (bspw. aus demselben Material) ausgebildet werden. Somit können die Lamellen in den Bereichen der Schlitze und Zapfen integral ausgebildete, einstückige, einteilige Lamellen sein.
Bei wenigstens einer Herangehensweise kann der erste Zapfen 354a eine Höhe aufweisen, die einer Tiefe des ersten Schlitzes 352b entspricht (bspw. mit dieser übereinstimmt oder geringfügig geringer als diese ist). Analog dazu kann der zweite Zapfen 354b eine Höhe aufweisen, die einer Tiefe des zweiten Schlitzes 352c entspricht (bspw. mit dieser übereinstimmt oder geringfügig geringer als diese ist).
Die Zapfen 354 können in dieser Weise als Verzahnung verwendet werden, um benachbarte Lamellen zu einem festen Paket 360 zu fügen. Solche dreidimensionale Lamellenschichten können im Vergleich zu ebenen Blechen eine erhöhte Steifigkeit aufweisen. Darüber hinaus können solche dreidimensionale Lamellenschichten ein verbessertes Kern-NVH-Verhalten bereitstellen.
Somit ist eine elektrische Maschine vorgesehen. Die elektrisch Maschine kann einen Stapel verzahnter Rotorkernlamellen beinhalten. Einzelne Rotorkernlamellen der verzahnten Rotorkernlamellen können einen Schlitz, der sich da hinein erstreckt, und einen integral ausgebildeten Zapfen, der sich davon erstreckt, aufweisen. Die Zapfen können gemeinsame Flächen mit den Schlitzen bilden, um benachbarte Rotorkernlamellen miteinander zu verzahnen.
Bei wenigstens einer Herangehensweise kann eine erste einzelne Rotorkernlamelle einen ersten Schlitz aufweisen, dessen Tiefe sich in die erste einzelne Rotorkernlamelle erstreckt. Eine zweite einzelne Rotorkernlamelle kann einen ersten integral ausgebildeten Zapfen mit einer sich davon erstreckenden Höhe aufweisen. Die Höhe des ersten integral ausgebildeten Zapfens kann der Tiefe des ersten Schlitzes entsprechen.
Die additive Fertigung von Rotor- und/oder Statorlamellen, die hier vorgesehen sind, ist flexibel. Statt einen kompletten Kern anhand eines Verfahrens der additiven Fertigung Schicht um Schicht herzustellen, kann nur eine einzelne Schicht, oder mehrere, aber nicht alle Schichten, per additiver Fertigung ausgebildet werden. Darüber hinaus können die lokalen physikalischen Eigenschaften der einzelnen Rotor- oder Statorlamelle während des Prozesses der additiven Fertigung wie in dieser Schrift erläutert feinabgeglichen werden. Lamellenschichten können mit einer Isolierschicht überzogen und gestapelt werden, um Rotor- und Statorkerne aufzubauen.
Außerdem ist ausdrücklich vorgesehen, dass die Anordnung der zweiten Bereiche, die auf die 5-9 bezogen beschrieben wurden, kombiniert, umgeordnet und anderweitig abgewandelt werden kann.
Während des Prozesses des Kernaufbaus kann die Haftung zwischen verschiedenen Schichten von per additiver Fertigung ausgebildeten Lamellen erreicht werden, indem nach dem Aufbringen der Isolierschicht eine dünne Klebstoffschicht aufgebracht wird. Die adhäsive Haftung kann dann entweder bei Raumtemperatur oder hoher Temperatur ausgehärtet werden.
Die vorstehend beschriebenen Verfahren sind auf das Reduzieren des Eisenverlusts in einer elektrischen Maschine gerichtet. Bei einigen Anwendungen kann der Kern einer elektrischen Vorrichtung derart verarbeitet werden, dass die magnetische Permeabilität der Vorrichtung reduziert wird. Durch plastische Verformung ändern sich die magnetischen Eigenschaften der elektrischen Vorrichtung. Zum Beispiel verringert sich die magnetische Permeabilität bei Vorliegen einer plastischen Verformung der Lamelle. Insbesondere können plastische Verformungen eingebracht werden, indem die Lamellen an vorgegebenen Stellen verformt werden, um die magnetische Permeabilität in ausgewählten Bereichen der Lamellen zu verringern.
Wie oben genannt können die Lamellen aus Blechen aus Elektrostahl ausgebildet werden. Die Elektrostahlbleche können eine vorgegebene Dicke aufweisen. Die Elektrostahlbleche können gestanzt werden, um Rotorlamellen und Statorlamellen zu erzeugen. Die Lamellen können aus einem oder mehreren der Elektrostahlbleche abgeleitet werden. Bestimmte Bereiche der Lamellen, die derart ausgelegt sind, dass sie als Flussbarrieren dienen, können derart verarbeitet werden, dass sie eine magnetische Permeabilität senken. Um die magnetische Permeabilität eines bestimmten Bereichs zu reduzieren, wird eine plastische Verformung in diesen Bereichen eingebracht. Die plastische Verformung kann durch Verformungsprozesse eingebracht werden.
Beispielsweise kann ein Brückenbereich einer Rotorlamelle verformt werden, um die magnetische Permeabilität zu reduzieren. Der Brückenbereich kann als Flächenbereich zwischen den Magnetöffnungen definiert sein, die ein V-förmiges Paar bilden. Wie zuvor beschrieben, handelt es sich bei dem Brückenbereich um denjenigen Bereich aus Elektrostahl an der Basis der V-Form, in dem sich die einem Paar zugeordneten Magnetöffnungen in einem geringsten Abstand befinden. Zusätzlich dazu können die äußeren Brückenbereiche als die Fläche der Lamelle definiert sein, die zwischen den fernen Enden der Magnetöffnungen und der Außenrandfläche liegen. Es können zwei äußere Brückenbereiche für jedes V-förmige Paar Magnetöffnungen vorhanden sein.
Um eine Reduzierung der magnetischen Permeabilität zu erreichen, können vordefinierte Bereiche durch die zu beschreibenden Verfahren verformt werden. Die vordefinierten Bereiche können durch eine Analyse der gewünschten Eigenschaften der elektrischen Vorrichtung bestimmt werden. Zum Beispiel können die vordefinierten Bereiche im Falle einer Rotorlamelle den Brückenbereich und die äußeren Brückenbereiche beinhalten. Der Brückenbereich und die äußeren Brückenbereiche können anhand verschiedener Verfahren, wie beispielsweise Strahlverfahren (darunter bspw. Kugelstrahlen und Laserstrahlen), lokal behandelt werden. Eine Maske kann erzeugt und über die Lamelle gelegt werden, um nur den Brückenbereich und/oder die äußeren Brückenbereiche zum Verformen freizulegen. Eine solche Verarbeitung ändert nur die Eigenschaften des Materials in den freigelegten Bereichen. Es ist zu beachten, dass andere vordefinierte Bereiche basierend auf den gewünschten Eigenschaften für eine gegebene elektrische Vorrichtung ausgewählt werden können. Bei den vordefinierten Bereichen kann es ich um diejenigen Flächenbereiche der Lamelle handeln, in denen eine Verformung zu einer Verringerung der magnetischen Permeabilität des elektrischen Kerns führt.
Ein anderes Verfahren zum Verformen der Lamellen kann darin bestehen, die vorgegebenen Bereiche zu pressen, um eine oder mehrere Vertiefungen oder gestauchte Bereiche in den vorgegebenen Bereichen (z. B. dem Brückenbereich und den äußeren Brückenbereichen) auszubilden. Eine plastische Verformung kann anhand eines Stanzprozesses eingebracht werden. Durch den Stanzprozess kann eine Scherkraft ausgeübt werden, die eine plastische Verformung an der Schnittkante erzeugt. Eine zusätzliche plastische Verformung kann während des Stanzprozess erreicht werden.
Elektrostahl wird gemeinhin bei rotierenden elektrischen Maschinen verwendet, wie etwa Motoren, Generatoren und dergleichen. Während des Betriebs kann die Zentrifugalkraft aufgrund von Rotation Rotorlamellen beanspruchen. Die Beanspruchung der Lamellen kann sich durch Ermüdung auf die strukturelle Integrität der Rotorkernbaugruppe auswirken.
Bezug nehmend auf die 12-19, kann eine Lamelle für eine elektrische Maschine unter Verwendung einer Kombination aus einem Stanzprozess und einem Prozess der additiven Fertigung ausgebildet werden. In einem Stanzprozess können Stanzwerkzeuge verwendet werden, zu denen eine Stanze 400 (die auch als Stanzkopf bezeichnet werden kann) gehören kann. Zu den Stanzwerkzeugen kann auch eine Matrize 404 gehören. Zu den Stanzwerkzeugen können auch ein Rohlingshalter und/oder ein Matrizenhalter gehören.
Bei wenigstens einer Herangehensweise kann die Stanze 400 einen führenden Abschnitt aufweisen, der als mittlerer Bereich 410 bezeichnet werden kann. Der mittlere Bereich kann eine ferne Fläche 412 und eine periphere Fläche 414 (die einer peripheren Wand entsprechen kann) aufweisen, die sich von der fernen Fläche erstreckt. Die periphere Fläche 414 kann sich beispielsweise in einer Ebene erstrecken, die im Allgemeinen senkrecht zur fernen Fläche 412 verläuft. Bei wenigstens einer Herangehensweise handelt es sich bei der peripheren Fläche 414 um eine Vielzahl von Flächen, die zusammengenommen die periphere Fläche bilden. Bei einer weiteren Herangehensweise ist die periphere Fläche 414 eine durchgehende periphere Fläche.
Der mittlere Bereich 410 der Stanze 400 kann einen Querschnitt aufweisen, der einem Bereich entsprechen kann, der in ein Blech gestanzt werden soll. Beispielsweise kann der mittlere Bereich 410 im Allgemeinen zylindrisch sein, sodass die periphere Fläche 414 einen im Allgemeinen kreisförmigen Querschnitt definieren kann. Der mittlere Bereich 410 kann mit einem Durchlass 420 oder einer Höhlung gefluchtet sein, der bzw. die in der Matrize 404 ausgebildet ist. In dieser Weise kann beim Stanzen wenigstens ein Teil des gestanzten Materials durch den Durchlass 420 herausgedrückt werden.
Die Stanze 400 kann eine Stauchfläche 416 aufweisen. Die Stauchfläche 416 kann sich vom mittleren Bereich 410 erstrecken, beispielsweise von der peripheren Fläche 414. Bei wenigstens einer Herangehensweise, gezeigt in 12, kann die Stanze 400a eine Stauchfläche aufweisen, die eine angeschrägte Stanzfläche 416a sein kann. Die angeschrägte Stanzfläche 416a kann sich in Bezug auf die Ebene der peripheren Fläche 414 in einem schiefen Winkel von der peripheren Fläche 414 erstrecken. Der schiefe Winkel kann beispielsweise im Bereich von etwa 30 Grad bis etwa 60 Grad und insbesondere im Bereich von etwa 35 Grad bis etwa 55 Grad liegen, und er kann beispielsweise etwa 45 Grad betragen.
Bei einer weiteren Herangehensweise, gezeigt in 15, kann die Stanze 400b eine Stauchfläche aufweisen, die eine gestufte Stanzfläche 416b sein kann. Die gestufte Stanzfläche 416b kann sich in einer Ebene von der peripheren Fläche 414 erstrecken, die im Allgemeinen senkrecht zur peripheren Fläche 414 verlaufen kann.
Bei wenigstens einer Herangehensweise kann ein Verfahren zum Ausbilden einer Lamelle für eine elektrische Maschine ein Anordnen eines Blechs 430 auf der Matrize 404 beinhalten. Wenn es auf der Matrize 404 angeordnet ist, kann sich wenigstens ein Abschnitt des Blechs 430 über den Durchlass 420 erstrecken. Das Blech 430 kann eine erste Zusammensetzung aufweisen, bei der es sich beispielsweise um eine Eisenlegierung handeln kann.
Das Verfahren kann weiterhin ein Stanzen des Blechs 430 beinhalten. Das Stanzen des Blechs 430 kann einen Durchlass oder eine Höhlung in dem Blech 430 ausbilden. Bei wenigstens einer Herangehensweise beinhaltet das Stanzen ein Stanzen durch eine Gesamtdicke des Blechs 430, um einen Durchlass in dem Blech auszubilden. Bei einer weiteren Herangehensweise beinhaltet das Stanzen ein Stanzen durch weniger als die Gesamtdicke des Blechs 430, um eine Aussparung oder Höhlung in dem Blech 430 auszubilden.
Der Durchlass kann ein Maß (z. B. eine Länge oder einen Durchmesser) aufweisen, das der Geometrie des mittleren Bereichs 410 entspricht. Bei wenigstens einer Herangehensweise kann sich die Stanze (bspw. die Stanze 400) derart in die Matrize 404 erstrecken, dass eine gemeinsame Fläche der peripheren Fläche 414 und der Stauchfläche 416 die Matrize 404 in Eingriff nimmt. Bei einer weiteren Herangehensweise kann sich die Stanze (bspw. die Stanze 402) derart in die Matrize 404 erstrecken, dass eine gemeinsame Fläche der peripheren Fläche 414 und der Stauchfläche 416 die Matrize 404 nicht in Eingriff nimmt. Bei dieser Herangehensweise kann sich weniger als eine Gesamthöhe der peripheren Fläche 414 in den Durchlass 410 der Matrize 404 erstrecken.
Während eines Stanzvorgangs kann die Stanze 400 das Blech 430 in Eingriff nehmen und einen gestauchten Bereich 434 des Blechs 430 ausbilden. Das Stanzen des Blechs 430 kann in dieser Weise einen Durchlass oder eine Höhlung 432 in dem Blech 430 und einen gestauchten Bereich 434 an einem Rand der Höhlung 432 ausbilden. Somit kann der gestauchte Bereich 434 eine Geometrie aufweisen, die durch eine Geometrie der Stauchfläche 416 der Stanze 400 ausgebildet wird (ihr bspw. entspricht). Wie in 13 gezeigt, kann der gestauchte Bereich 434 ein angeschrägter gestauchter Bereich 434a sein, der sich um die Höhlung 432 erstreckt. Wie in 16 gezeigt, kann der gestauchte Bereich 434 ein gestufter gestauchter Bereich 434b sein, der sich um die Höhlung 432 erstreckt. Bei jeder Herangehensweise, wie in den 13 und 16 gezeigt, kann ein Querschnitt des Blechs 430 eine erste Dicke T1 neben dem gestauchten Bereich 434 und eine zweite Dicke T2 an dem gestauchten Bereich 434 aufweisen, die größer als Null und geringer als die erste Dicke T1 ist.
Die 12 und 15 bilden die Stanze 400 und Matrize 404 in einer Position ab, die sie während des Stanzvorgangs einnehmen. Der mittlere Bereich 410 (oder führende Abschnitt) dringt über die durch die Matrize 404 definierte Öffnung 412 in die Matrize 404 ein. Der Betrieb der Stanze 400 und Matrize 404 bewirkt, dass Material aus dem Blech 430 (oder der Lamelle) entfernt und über die Matrizenöffnung 410 herausgedrückt wird. Wenn der mittlere Bereich 410 über die Matrizenöffnung 410 in die Matrize 404 eindringt, staucht die Stauchfläche 416 der Stanze 400 die Kanten der Öffnungen, die im Blech 430 erzeugt werden, weiter. Die zusätzliche Stauchung bewirkt eine plastische Verformung der Kanten, welche die Öffnung im Blech 430 definieren. Die Stauchfläche 416 der Stanze 400 kann derart ausgelegt sein, dass auf die gesamte Kante der Öffnung gleichmäßig viel Kraft ausgeübt wird. Die Stauchfläche 416 der Stanze 400 kann auch derart ausgelegt sein, dass auf vorgegebene Kanten mehr Kraft ausgeübt wird. Zum Beispiel kann eine Steigung der Stauchfläche 416 um die Stanze 400 für die Öffnungen variiert werden. Die Stauchfläche 416 kann beispielsweise derart ausgelegt sein, dass ein größeres Maß an plastischer Verformung auf den Brückenbereich und/oder die äußeren Brückenbereiche ausgeübt wird.
Auf die 13 und 16 Bezug nehmend, kann das Blech 430 auf einem Bett 440 angeordnet werden. Ein Auftragungsmaterial 450 kann in der Höhlung 432 und auf den gestauchten Bereich 434 aufgetragen werden. Das Auftragungsmaterial 450 kann eine zweite Zusammensetzung aufweisen, die sich von der ersten Zusammensetzung des Blechs 430 unterscheidet. Bei wenigstens einer Herangehensweise ist das Auftragungsmaterial 450 ein pulverförmiges Metall. Das Auftragungsmaterial 450 kann aus einer einzelnen Düse oder aus einer Vielzahl von Düsen 452 aufgetragen werden, die in der Nähe eines Strahls (bspw. eines Lasers) angeordnet sind, wie in 13 gezeigt.
Bei wenigstens einer Herangehensweise, wie beispielsweise bei der additive Fertigung der DMLS und LD, kann das Auftragungsmaterial 450 mit einem Strahl 454 abgefahren werden. Der Strahl 454 kann ein optischer Strahl wie beispielsweise ein Laser sein, der aus einer optischen Quelle 456 emittiert wird. Das Abfahren mit einem Strahl 454 entlang des Auftragungsmaterials 450 kann ein gebundenes Material 470 in der Höhlung 432 und auf dem gestauchten Bereich 434 ausbilden.
Bei einer weiteren Herangehensweise, wie beispielsweise bei der additiven Fertigung mittels Kaltgasspritzen, bildet das Abfahren mit einem Strahl unter Umständen keinen Bestandteil des Ausbildungsprozesses. Bei einer solchen Herangehensweise kann das Kaltgasspritzen von Auftragungsmaterial ein gebundenes Material 470 in der Höhlung 432 und auf dem gestauchten Bereich 434 ergeben.
Bei wenigstens einer Herangehensweise kann ein elektrisch isolierender Überzug 472 auf das gebundene Material 470 aufgebracht werden. Bei einer weiteren Herangehensweise kann ein elektrisch isolierender Überzug 472 auf das Blech 430 und auf das gebundene Material 470 aufgebracht werden.
Somit ist bei zumindest einer Herangehensweise eine Lamelle für eine elektrische Maschine vorgesehen. Die elektrische Maschine kann ein Blech aufweisen, das aus einer Eisenlegierung ausgebildet ist und zumindest teilweise benachbarte Magnettaschen definiert. Das Blech kann einen angeschrägten gestauchten Bereich, der sich zwischen und in einem schiefen Winkel zu einer oberen und unteren Fläche des Blechs erstreckt, aufweisen. Die Lamelle für eine elektrische Maschine kann weiterhin eine Zusammensetzung, die sich von der Eisenlegierung, die an dem angeschrägten gestauchten Bereich angeordnet ist, unterscheidet, sich zwischen den benachbarten Magnettaschen erstreckt und eine mittlere Brücke mit einer geringeren magnetischen Permeabilität als das Blech ausbildet, aufweisen.
Ein Querschnitt des Blechs kann neben dem angeschrägten gestauchten Bereich eine erste Dicke und an dem angeschrägten gestauchten Bereich eine zweite Dicke aufweisen, die größer als Null und geringer als die erste Dicke ist. Eine obere Fläche der Zusammensetzung kann im Wesentlichen bündig mit der oberen Fläche des Blechs an dem angeschrägten gestauchten Bereich sein. Eine untere Fläche der Zusammensetzung kann im Wesentlichen bündig mit der unteren Fläche des Blechs sein. Der angeschrägte gestauchte Bereich und die Zusammensetzung an dem angeschrägten gestauchten Bereich können eine kombinierte Dicke definieren, die im Allgemeinen einer Dicke des Blechs neben dem angeschrägten gestauchten Bereich entspricht. Der angeschrägte gestauchte Bereich kann eine Vielzahl gegenüberliegender angeschrägter gestauchter Bereiche einschließen. Die Zusammensetzung kann an der Vielzahl gegenüberliegender angeschrägter gestauchter Bereiche angeordnet sein und sich zwischen ihnen erstrecken. Die zwischen der Vielzahl gegenüberliegender angeschrägter gestauchter Bereiche angeordnete Zusammensetzung kann eine Dicke aufweisen, die im Allgemeinen einer Dicke des Blechs neben dem angeschrägten gestauchten Bereich entspricht.
Bei wenigstens einer Herangehensweise ist eine Lamelle für eine elektrische Maschine vorgesehen. Die Lamelle für eine elektrische Maschine kann ein Blech aufweisen, das aus einer Eisenlegierung ausgebildet ist und zumindest teilweise benachbarte Magnettaschen definiert. Das Blech kann einen gestuften Bereich mit reduzierter Dicke aufweisen, der sich zumindest teilweise zwischen den benachbarten Magnettaschen erstreckt. Die Lamelle für eine elektrische Maschine kann weiterhin eine Zusammensetzung, die sich von der Eisenlegierung, die an dem gestuften Bereich mit reduzierter Dicke angeordnet ist, unterscheidet, sich zwischen den benachbarten Magnettaschen erstreckt und eine mittlere Brücke mit einer geringeren magnetischen Permeabilität als das Blech ausbildet, aufweisen.
Der gestufte Bereich mit reduzierter Dicke kann eine erste gemeinsame Fläche (z. B. die Fläche 480' in 17) aufweisen, die sich in einer Ebene erstreckt, welche im Wesentlichen parallel zu einer oberen und unteren Fläche des Blechs verläuft. Der gestufte Bereich mit reduzierter Dicke kann eine zweite gemeinsame Fläche (z. B. die Fläche 480" in 17) aufweisen, die sich in einer Ebene von der ersten gemeinsamen Fläche erstreckt, die im Wesentlichen senkrecht zu einer oberen und unteren Fläche des Blechs verläuft. In dieser Weise, wie in 17 gezeigt, kann ein Querschnitt der Lamelle für eine elektrische Maschine einen T-förmigen Zusammensetzungsbereich definieren, der in dem Blech eingebettet ist. Eine obere Fläche der Zusammensetzung kann im Wesentlichen bündig mit einer oberen Fläche des Blechs an dem gestuften Bereich mit reduzierter Dicke sein. Eine untere Fläche der Zusammensetzung kann im Wesentlichen bündig mit einer unteren Fläche des Blechs sein. Der gestufte Bereich mit reduzierter Dicke und die Zusammensetzung an dem gestuften Bereich mit reduzierter Dicke können eine kombinierte Dicke definieren, die im Allgemeinen einer Dicke des Blechs neben dem gestuften Bereich mit reduzierter Dicke entspricht. Bei der Zusammensetzung kann es sich um ein nicht ferromagnetisches Material handeln. Das Blech und die Zusammensetzung können eine einteilige Rotorlamelle mit mehrfacher Zusammensetzung zumindest teilweise definieren.
In dieser Weise kann eine einzelne Lamelle für eine elektrische Maschine ausgebildet werden. Ein Verfahren kann ein Ausbilden einer Vielzahl von Lamellen für eine elektrische Maschine unter Verwendung eines oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Schritte, oder einer Kombination daraus, beinhalten. In dieser Weise kann eine zweite Lamelle für eine elektrische Maschine durch Stanzen eines zweiten Blechs mit der ersten Zusammensetzung ausgebildet werden, um eine Höhlung und einen gestauchten Bereich an einem Rand der Höhlung auszubilden. Die zweite Lamelle für eine elektrische Maschine kann weiterhin durch Auftragen, in der Höhlung und auf den gestauchten Bereich, eines Auftragungsmaterials mit der zweiten Zusammensetzung ausgeformt werden. Die zweite Lamelle für eine elektrische Maschine kann weiterhin durch Abfahren mit einem Strahl entlang des Auftragungsmaterials ausgebildet werden, um ein gebundenes Material in der Höhlung und auf dem gestauchten Bereich auszubilden. Die erste und zweite Lamelle für eine elektrische Maschine können aneinander gesichert werden, damit sie zumindest einen Teil einer elektrischen Maschine bilden. Der Prozess kann einmal, zweimal oder dreimal oder öfter wiederholt werden, um eine Komponente für eine elektrische Maschine auszubilden.
Eine einteilige Lamelle 460 für eine elektrische Maschine, auf die 14 und 17 Bezug nehmend, kann bereitgestellt werden. Die einteilige Lamelle für eine elektrische Maschine kann ein Blech 430 aufweisen, das beispielsweise aus einer Eisenlegierung ausgebildet sein kann. Das Blech 430 kann einen Kernbereich 462 und einen gestauchten Bereich 434, der sich vom Kernbereich 462 erstrecken kann, aufweisen. Der gestauchte Bereich 434 kann anhand einer oder mehrerer Stanzen, wie beispielsweise der Stanze 400a und/oder 400b, ausgebildet werden. Der gestauchte Bereich 434 kann eine Dicke aufweisen, die geringer als eine Dicke des Kernbereichs 462 ist.
Die einteilige Lamelle 460 für eine elektrische Maschine kann weiterhin eine aufgetragene Zusammensetzung 470 aufweisen, die aus einem zweiten Material, das sich von dem des Blechs 430 unterscheidet, ausgebildet sein kann. Die aufgetragene Zusammensetzung 470 kann an einem oder beiden von der Höhlung 432 und dem gestauchten Bereich 434 angeordnet werden. Bei wenigstens einer Herangehensweise können die aufgetragene Zusammensetzung 470 und der gestauchte Bereich 434 eine kombinierte Dicke definieren, die im Allgemeinen der Dicke des Kernbereichs 462 entspricht.
Somit kann eine in dieser Schrift vorgesehene einteilige Lamelle 460 für eine elektrische Maschine eine integrierte oder eingebettete aufgetragene Zusammensetzung aufweisen (wenn bspw. entlang eines Querschnitts der Lamelle betrachtet oder wenn entlang einer Draufsicht der Lamelle betrachtet). Damit kann die einteilige Lamelle 460 für eine elektrische Maschine als heterogene einteilige Lamelle für eine elektrische Maschine bezeichnet werden. Die aufgetragene Zusammensetzung kann andere physikalische Eigenschaften aufweisen als die Blechpakete innerhalb einer zweidimensionalen Ebene. Zu den unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften können eines oder mehrere der Folgenden gehören: a) magnetische Permeabilität, b) mechanische Festigkeit, c) Verlust und d) magnetische Flussdichte. Wie erläutert, kann die aufgetragene Zusammensetzung an einem oder mehreren der Bereiche bereitgestellt werden, die in dieser Schrift an anderer Stelle erläutert werden.
Bei wenigstens einer Herangehensweise können das Blech 430 und die aufgetragene Zusammensetzung 470 eine einteilige Rotorlamelle mit mehrfacher Zusammensetzung zumindest teilweise definieren. Bei einer weiteren Herangehensweise können das Blech 430 und die aufgetragene Zusammensetzung 470 eine einteilige Statorlamelle mit mehrfacher Zusammensetzung zumindest teilweise definieren.
In dieser Schrift ist zwar eine Baugruppe aus Stanze und Matrize erläutert, doch ist ausdrücklich vorgesehen, dass ein Formwerkzeug dazu ausgelegt sein kann, eine oder mehrere Vertiefungen in einem Elektrostahlblech auszubilden. Eine Pressmaschine kann mit einem oberen Formwerkzeug und einem unteren Formwerkzeug ausgelegt sein. Das obere Formwerkzeug kann an einem oberen Presselement befestigt sein. Das untere Formwerkzeug kann an einem unteren Presselement befestigt sein. Das obere Formwerkzeug und das untere Formwerkzeug können derart ausgelegt sein, dass sie zusammenwirken, damit eine Vertiefung oder eine Vielzahl von Vertiefungen in einer Lamelle, die dazwischen platziert ist, ausgebildet wird. Das obere Presselement und das untere Presselement können derart ausgelegt sein, dass sie sich relativ zueinander bewegen. Die Lamelle kann in das Formwerkzeug und das obere Presselement und das untere Presselement positioniert werden. Auf das obere Presselement und/oder das untere Presselement kann Druck ausgeübt werden. Der Druck zwingt das obere Formwerkzeug und das untere Formwerkzeug, sich aufeinander zu zu bewegen, wodurch in der Lamelle eine Vertiefung entsteht. Die Größe, Form und Tiefe der Vertiefungen können derart ausgelegt sein, dass die Reduzierung der magnetischen Permeabilität für jede Ausgestaltung der elektrischen Maschine optimiert wird. Anders geformte Vertiefungen sind möglich. Zum Beispiel kann die Form einen wellenförmigen Querschnitt aufweisen. Die Vertiefungen können derart ausgelegt sein, dass sie - je nach gewünschten spezifischen Merkmalen - abgerundete Kanten, quadratische/rechteckige Kanten oder trapezförmige Kanten aufweisen.
Der Pressvorgang kann durchgeführt werden, nachdem die Lamelle gestanzt wurde. Ferner kann der Pressvorgang in den Stanzvorgang integriert sein. Die Stanze und Matrize können derart ausgelegt sein, dass die Öffnungen der Lamelle gestanzt und während des gleichen Vorgangs Vertiefungen in den vorgegebenen Bereichen ausgebildet werden. Die Form kann derart ausgelegt sein, dass an den vorgegebenen Stellen der Lamelle Vertiefungen gebildet werden. Zum Beispiel kann in dem Brückenbereich und/oder den äußeren Brückenbereichen ein vorgegebenes Muster von Vertiefungen ausgebildet werden. Das Muster kann derart ausgewählt werden, dass die magnetische Permeabilität des Bereichs auf einen vorgegebenen Wert abgeglichen wird.
Bei einer weiteren Herangehensweise kann eine Pressmaschine mit einem ersten Formwerkzeug, das an einem oberen Presselement befestigt ist, und einem zweiten Formwerkzeug, das an einem unteren Presselement befestigt ist, ausgelegt sein. Das Pressen der Lamelle kann eine plastische Verformung in der Gesamtheit der vorgegebenen Bereiche erzeugen. Eine Lamelle kann zwischen die erste Form und die zweite Form eingefügt und gepresst werden. Die so entstehende Lamelle kann ein gekrümmtes Querschnittsprofil in diesen vorgegebenen Bereichen bilden. Die Form und Krümmung können derart eingestellt werden, dass die magnetische Permeabilität in den vorgegebenen Bereichen modifiziert wird.
Wie in dieser Schrift erläutert, ist ein Verfahren zum Ausbilden einer Lamelle für eine elektrische Maschine vorgesehen. Das Verfahren kann ein Stanzen eines ferromagnetischen Blechs beinhalten. Das Stanzen des ferromagnetischen Blechs kann einen Höhlung ausbilden, die benachbarte Magnettaschen zumindest teilweise definiert. Das Stanzen des ferromagnetischen Blechs kann weiterhin einen gestauchten Bereich an einem Rand der Höhlung ausbilden. Das Verfahren kann weiterhin ein Bilden einer mittleren Brücke beinhalten. Die mittlere Brücke kann andere magnetische Eigenschaften als das ferromagnetische Blech aufweisen. Die mittlere Brücke kann sich vom gestauchten Bereich zwischen die benachbarten Magnettaschen erstrecken. Die mittlere Brücke kann durch Auftragen eines nicht ferromagnetischen Materials in der Höhlung und auf den gestauchten Bereich gebildet werden.
Auf die 18 und 19 Bezug nehmend, kann ein Verfahren zum Ausbilden einer Komponente 500 für eine elektrische Maschine ein Stanzen einer Vielzahl von Blechen 502, um eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 504 auszubilden, beinhalten. Die Bleche 502 können eine erste Zusammensetzung aufweisen. Die Bleche 502 können gestapelt werden, um die Durchtrittsöffnungen 504 zumindest teilweise miteinander auszurichten.
In den Durchtrittsöffnungen 504 kann ein Auftragungsmaterial 510 aufgetragen werden. Das Auftragungsmaterial 510 kann eine zweite Zusammensetzung aufweisen, die sich von der ersten Zusammensetzung unterscheidet. Wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 13 und 16 erläutert, kann bei einer optionalen Herangehensweise das Auftragungsmaterial 510 mit einem Strahl abgegefahren werden, um in den Durchtrittsöffnungen 504 ein gebundenes Material auszubilden.
Bei wenigstens einer Herangehensweise schließen die Bleche 502 ein äußeres Blech 502a mit einer äußeren Durchtrittsöffnung 502a und ein inneres Blech 502b mit einer inneren Durchtrittsöffnung 502b ein. Das äußere Blech 502a kann neben der äußeren Durchtrittsöffnung 502a ein Querschnittsprofil aufweisen, das sich von einem Querschnittsprofil neben der inneren Durchtrittsöffnung 502b unterscheidet. Wie vorstehend beschrieben, kann eine Stanze verwendet werden, um das äußere Blech 502a zu stanzen, um die äußere Durchtrittsöffnung 504a und einen gestauchten Bereich 506 an einem Rand der äußeren Durchtrittsöffnung 504a auszubilden. Zum Beispiel, und unter Bezugnahme auf 18, kann der gestauchte Bereich 506 ein angeschrägter gestauchter Bereich sein, der sich um die äußere Durchtrittsöffnung 504a erstreckt. Auf 19 Bezug nehmend, kann der gestauchte Bereich 506 ein gestufter gestauchter Bereich sein, der sich um die äußere Durchtrittsöffnung 504a erstreckt. Bei wenigstens einer Herangehensweise kann das innere Blech 502b an einem Rand der inneren Durchtrittsöffnung im Wesentlichen frei von einem gestauchten Bereich sein.
Somit ist eine elektrische Maschine vorgesehen. Die elektrische Maschine kann einen Blechstapel aufweisen, der äußere Lamellen (z. B. die Lamellen 502a) und dazwischen angeordnete innere Lamellen (z. B. die Lamellen 502b) beinhalten kann. Die inneren und äußeren Lamellen können innere Ausschnitte aufweisen, die fluchtend angeordnet sind. Wenigstens ein Teil der inneren Ausschnitte der äußeren Lamellen kann eine Breite aufweisen, die größer als innere Ausschnitte der inneren Lamellen ist. Die elektrische Maschine kann weiterhin eine Kernauftragung mit einer geringeren magnetischen Permeabilität als der Blechstapel aufweisen, die innerhalb der Ausschnitte der inneren und äußeren Lamellen angeordnet ist. Wie in 18 gezeigt, können die inneren Ausschnitte der äußeren Lamellen eine gestufte gemeinsame Fläche aufweisen, die sich parallel zu äußeren Flächen der äußeren Lamellen erstreckt und planar von ihnen versetzt ist. Wie in 19 gezeigt, können die inneren Ausschnitte der äußeren Lamellen eine angeschrägte gemeinsame Fläche aufweisen, die sich zwischen und in einem schiefen Winkel zu äußeren Flächen der äußeren Lamellen erstreckt.
Die äußeren Lamellen können einen gestauchten Bereich neben den inneren Ausschnitten der äußeren Lamellen aufweisen. Die inneren Lamellen können im Wesentlichen frei von gestauchten Bereichen neben den inneren Ausschnitten der inneren Lamellen sein. Äußere Flächen der Kernauftragung können mit jeweiligen äußeren Flächen der äußeren Lamellen im Wesentlichen bündig sein.
Bei wenigstens einer Herangehensweise können mikroskopische Stanzdefekte an der Schneidekante von Elektrostahl anhand eines Verfahrens der mechanischen Glättung entfernt werden. In einem Beispiel wird der Elektrostahl zuerst in die endgültige Form (z. B. eine Rotorlamelle einer elektrischen Maschine) gestanzt. Anschließend werden die Lamellen gestapelt, um einen Kern auszubilden (z. B. einen Rotorkern einer elektrischen Maschine). Zum Schluss wird der zusammengebaute Kern dann behandelt, indem ein Strom von Schleifmaterial (d. h. ein Medium) unter Druck gegen eine vordefinierte Schneidefläche des Rotorkerns getrieben wird, um die mikroskopischen Defekte von der rauen Schneidefläche abzuglätten. Aspekte der verbesserten Ermüdungsfestigkeit beinhalten das Glätten von Schneidedefekten, um einen Beginn von Ermüdungsrissen zu verhindern, und das Induzieren einer Druckspannungsschicht, um Beginn und Ausbreitung von Rissen zu verhindern.
20 bildet einen beispielhaften Prozessablauf für ein Verfahren zum Erhöhen einer Ermüdungsfestigkeit in einer elektrischen Vorrichtung ab. Bei Vorgang 700 werden Kernlamellen durch Stanzen eines Blechs aus Elektrostahl ausgebildet, was eine oder mehrere Schnittkanten ergibt. Bei Vorgang 702 können die Lamellen derart zu einem Kern zusammengesetzt werden, dass eine äußere Umfangsfläche des Kerns durch die Schnittkanten definiert wird. Bei Vorgang 704 können die vorgegebenen Flächen durch Techniken gestrahlt werden, die vorstehend beschrieben wurden. Beispielsweise können die vorgegebenen Flächen die oberen Brückenflächen des Rotors beinhalten, konkret einen Bogen entlang der äußeren Fläche des Rotors und die innere Fläche innerhalb der in dem Kern ausgebildeten Öffnungen (z. B. die Magnetöffnungen). Zudem können die vorgegebenen Flächen die mittleren Brückenflächen innerhalb der im Kern ausgebildeten Öffnungen (z. B. die Magnetöffnungen) beinhalten.
21 bildet einen beispielhaften Prozessablauf für ein Verfahren zum Erhöhen einer Ermüdungsfestigkeit in einer elektrischen Vorrichtung ab. Bei Vorgang 800 werden Kernlamellen durch Stanzen eines Blechs aus Elektrostahl ausgebildet, was eine oder mehrere Schnittkanten ergibt. Bei Vorgang 802 können die Lamellen derart zu einem Kern zusammengesetzt werden, dass eine äußere Umfangsfläche des Kerns durch die Schnittkanten definiert wird. Bei Vorgang 804 werden die zusammengesetzten Lamellen maskiert, wodurch die vorgegebenen Flächen freigelegt bleiben. Beispielsweise können die vorgegebenen Flächen die oberen Brückenflächen des Rotors beinhalten, konkret einen Bogen entlang der äußeren Fläche des Rotors und die innere Fläche innerhalb der in dem Kern ausgebildeten Öffnungen (z. B. die Magnetöffnungen). Zudem können die vorgegebenen Flächen die mittleren Brückenflächen innerhalb der im Kern ausgebildeten Öffnungen (z. B. die Magnetöffnungen) beinhalten. Das Maskieren kann ein Aufbringen eines Polymers, Abdeckbands oder einer anderen dünnen Folie oder eines Metallblechs zum Schützen von Bereichen beinhalten, die abgedeckt sind, wohingegen andere Bereiche freigelegt und dem Strahlen ausgesetzt bleiben. Alternativ kann eine Düse in der Lage sein, selektiv auf bestimmte Bereiche (z. B. die oberen Brückenflächen und mittleren Brückenflächen) zu zielen. Ein Begrenzen des Strahlens auf diese Bereiche kann die Zeit verkürzen, die zum Verarbeiten der Lamellen nötig ist, womit Kosten reduziert werden. Bei Vorgang 806 können die vorgegebenen Flächen anhand der Techniken gestrahlt werden, die vorstehend beschrieben wurden. Beispielsweise können die vorgegebenen Flächen die oberen Brückenflächen des Rotors beinhalten, konkret den Bogen entlang der äußeren Fläche des Rotors und die innere Fläche innerhalb der im Kern ausgebildeten Öffnungen (z. B. die Magnetöffnungen). Zudem können die vorgegebenen Flächen die mittleren Brückenflächen innerhalb der im Kern ausgebildeten Öffnungen (z. B. die Magnetöffnungen) beinhalten. Zum Schluss, bei Vorgang 808, kann das Maskierungsmaterial von der Fläche über ein mechanisches Entfernen des Bands (z. B. Abziehen des Bands) oder ein Bad (Plasma- oder Nassbad) entfernt werden, um das Polymer zu entfernen. Wenn das Maskieren jedoch über ein mechanisches Leiten des Strahlstroms zu den bestimmten Bereichen vorgenommen wurde, ist dieser Vorgang nicht nötig.
Die Beschreibung gilt zwar für elektrische Maschinen in einer Fahrzeuganwendung, doch sind die beschriebenen Verfahren auf elektrische Vorrichtungen, die in einem belieben Anwendungsgebiet verwendet werden, anwendbar. Die Verfahren sind auch auf andere Rotationsanwendungen von Elektrostahl anwendbar.
Die Verfahren zum lokalen Abgleichen physikalischer Eigenschaften von Blechpaketen anhand metallbasierter Techniken der additiven Fertigung sind nicht auf die in dieser Schrift erläuterten DMLS- und LD-Prozesse beschränkt. Andere metallbasierte Techniken der additiven Fertigung, wie beispielsweise direktes Metall-Laserschmelzen, selektives Laserschmelzen, additive Fertigung mittels Elektronenstrahl und Endformung auf Laserbasis, können ebenfalls verwendet werden. Es ist vorgesehen, dass für das vorgeschlagene Verfahren zum lokalen Abgleichen physikalischer Eigenschaften von Blechpaketen ein jedes geeignetes Verfahren verwendet werden kann, das eine Pulverbettfusion und eine Auftragung mit gezielt gerichteter Energie im Zusammenhang mit Techniken der additiven Fertigung beinhaltet.
Die vorgeschlagenen Verfahren können auch bei der additiven Fertigung mittels Kaltgasspritzen verwendet werden, bei der feines Pulver durch einen Jet aus Druckgas mit hoher Geschwindigkeit beschleunigt wird. Das Pulver trifft dann mit ausreichen kinetischer Energie auf ein Substrat auf, um eine dichte Materialschicht auszubilden. Durch Ändern der Pulverzusammensetzung können die lokalen physikalischen Eigenschaften während des Lamellenauftragungsprozesses abgeglichen werden. Da es sich bei der additiven Fertigung mittels Kaltgasspritzen um einen Prozess der additiven Fertigung mit relativ niedriger Temperatur handelt, steht möglicherweise eine zusätzliche Flexibilität beim Auswählen eines Isolierüberzugsmaterials, das zwischen Lamellenschichten verwendet wird, zur Verfügung. Um in dem Prozess der additiven Fertigung mittels Kaltgasspritzen eine gut haftende und dichte Auftragung auszubilden, können die Materialien beim Auftreffen plastisch verformt werden, wodurch in dem gerade aufgetragenen Material Eigenspannung und Defekte erzeugt werden. Blechpakete, die anhand additiver Fertigung mittels Kaltgasspritzen hergestellt werden, können wärmebehandelt werden, um die Eigenspannung zu lösen und die physikalischen Eigenschaften zu verbessern.
Außerdem können die in dieser Schrift erläuterten verschiedenen Herangehensweisen zum lokalen Abgleichen von Eigenschaften einer Komponente für eine elektrische Maschine kombiniert, modifiziert und kombiniert oder anderweitig in Verbindung miteinander verwendet werden. Somit ist ausdrücklich vorgesehen, dass die in dieser Schrift beschriebenen verschiedenen Herangehensweisen sowohl zum Stanzen als auch zur additiven Fertigung in Verbindung miteinander verwendet werden können.
Vorstehend sind zwar Ausführungsbeispiele beschrieben, doch ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Ansprüche eingeschlossen sind. Bei den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken handelt es sich um beschreibende und nicht um einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von Wesen und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder einzeln dargestellt sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben worden sein könnten, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass bei einem oder mehreren Merkmalen oder einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse eingegangen werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erreichen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Zu diesen Attributen können unter anderem Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage usw. gehören. Demnach liegen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Lamelle für eine elektrische Maschine vorgesehen, aufweisend: ein Blech, das aus einer Eisenlegierung ausgebildet ist und benachbarte Magnettaschen zumindest teilweise definiert, wobei das Blech einen angeschrägten gestauchten Bereich, der sich zwischen und in einem schiefen Winkel zu einer oberen und einer unteren Fläche des Blechs erstreckt, aufweist; und eine Zusammensetzung, die sich von der Eisenlegierung, die an dem angeschrägten gestauchten Bereich angeordnet ist, unterscheidet, sich zwischen den benachbarten Magnettaschen erstreckt und eine mittlere Brücke mit einer geringeren magnetischen Permeabilität als das Blech ausbildet.
Gemäß einer Ausführungsform weist ein Querschnitt des Blechs neben dem angeschrägten gestauchten Bereich eine erste Dicke und an dem angeschrägten gestauchten Bereich eine zweite Dicke auf, die größer als Null und geringer als die erste Dicke ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine obere Fläche der Zusammensetzung im Wesentlichen bündig mit der oberen Fläche des Blechs an dem angeschrägten gestauchten Bereich, und wobei eine untere Fläche der Zusammensetzung im Wesentlichen bündig mit der unteren Fläche des Blechs ist.
Gemäß einer Ausführungsform definieren der angeschrägte gestauchte Bereich und die Zusammensetzung an dem angeschrägten gestauchten Bereich eine kombinierte Dicke, die im Allgemeinen einer Dicke des Blechs neben dem angeschrägten gestauchten Bereich entspricht.
Gemäß einer Ausführungsform schließt der angeschrägte gestauchte Bereich eine Vielzahl gegenüberliegender angeschrägter gestauchter Bereiche ein.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Zusammensetzung an der Vielzahl gegenüberliegender angeschrägter gestauchter Bereiche angeordnet und erstreckt sich zwischen ihnen.
Gemäß einer Ausführungsform weist die zwischen der Vielzahl gegenüberliegender angeschrägter gestauchter Bereiche angeordnete Zusammensetzung eine Dicke auf, die im Allgemeinen einer Dicke des Blechs neben dem angeschrägten gestauchten Bereich entspricht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Lamelle für eine elektrische Maschine vorgesehen, aufweisend: ein Blech, das aus einer Eisenlegierung ausgebildet ist und benachbarte Magnettaschen zumindest teilweise definiert, wobei das Blech einen gestuften Bereich mit reduzierter Dicke aufweist, der sich zumindest teilweise zwischen den benachbarten Magnettaschen erstreckt; und eine Zusammensetzung, die sich von der Eisenlegierung, die an dem gestuften Bereich mit reduzierter Dicke angeordnet ist, unterscheidet, sich zwischen den benachbarten Magnettaschen erstreckt und eine mittlere Brücke mit einer geringeren magnetischen Permeabilität als das Blech ausbildet.
Gemäß einer Ausführungsform weist der gestufte Bereich mit reduzierter Dicke eine erste gemeinsame Fläche auf, die sich in einer Ebene erstreckt, welche im Wesentlichen parallel zu einer oberen und unteren Fläche des Blechs verläuft.
Gemäß einer Ausführungsform weist der gestufte Bereich mit reduzierter Dicke eine zweite gemeinsame Fläche auf, die sich in einer Ebene von der ersten gemeinsamen Fläche erstreckt, welche im Wesentlichen senkrecht zu einer oberen und unteren Fläche des Blechs verläuft.
Gemäß einer Ausführungsform definiert ein Querschnitt der Lamelle für eine elektrische Maschine einen T-förmigen Zusammensetzungsbereich, der in dem Blech eingebettet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine obere Fläche der Zusammensetzung im Wesentlichen bündig mit einer oberen Fläche des Blechs an dem gestuften Bereich mit reduzierter Dicke, und wobei eine untere Fläche der Zusammensetzung im Wesentlichen bündig mit einer unteren Fläche des Blechs ist.
Gemäß einer Ausführungsform definieren der gestufte Bereich mit reduzierter Dicke und die Zusammensetzung an dem gestuften Bereich mit reduzierter Dicke eine kombinierte Dicke, die im Allgemeinen einer Dicke des Blechs neben dem gestuften Bereich mit reduzierter Dicke entspricht.
Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei der Zusammensetzung um ein nicht ferromagnetisches Material.
Gemäß einer Ausführungsform definieren das Blech und die Zusammensetzung eine einteilige Rotorlamelle mit mehrfacher Zusammensetzung zumindest teilweise.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Maschine vorgesehen, aufweisend: einen Blechstapel, der äußere Lamellen und dazwischen angeordnete innere Lamellen beinhaltet, wobei die inneren und äußeren Lamellen fluchtend angeordnete innere Ausschnitte aufweisen, wobei wenigstens ein Abschnitt der inneren Ausschnitte der äußeren Lamellen eine Breite aufweist, die größer als innere Ausschnitte der inneren Lamellen ist; und eine Kernauftragung mit einer geringeren magnetischen Permeabilität als der Blechstapel, die innerhalb der inneren Ausschnitte der inneren und äußeren Lamellen angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die inneren Ausschnitte der äußeren Lamellen eine angeschrägte gemeinsame Fläche auf, die sich zwischen und in einem schiefen Winkel zu äußeren Flächen der äußeren Lamellen erstreckt.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die inneren Ausschnitte der äußeren Lamellen eine gestufte gemeinsame Fläche auf, die sich parallel zu äußeren Flächen der äußeren Lamellen erstreckt und planar von ihnen versetzt ist.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die äußeren Lamellen einen gestauchten Bereich neben den inneren Ausschnitten der äußeren Lamellen auf, und wobei die inneren Lamellen im Wesentlichen frei von gestauchten Bereichen neben den inneren Ausschnitten der inneren Lamellen sind.
Gemäß einer Ausführungsform sind äußere Flächen der Kernauftragung mit jeweiligen äußeren Flächen der äußeren Lamellen im Wesentlichen bündig.

Claims

Lamelle für eine elektrische Maschine, umfassend: ein Blech, das aus einer Eisenlegierung ausgebildet ist und benachbarte Magnettaschen zumindest teilweise definiert, wobei das Blech einen angeschrägten gestauchten Bereich, der sich zwischen und in einem schiefen Winkel zu einer oberen und unteren Fläche des Blechs erstreckt, aufweist, und eine Zusammensetzung, die sich von der Eisenlegierung, die an dem angeschrägten gestauchten Bereich angeordnet ist, unterscheidet, sich zwischen den benachbarten Magnettaschen erstreckt und eine mittlere Brücke mit einer geringeren magnetischen Permeabilität als das Blech ausbildet.
Lamelle für eine elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei ein Querschnitt des Blechs neben dem angeschrägten gestauchten Bereich eine erste Dicke und an dem angeschrägten gestauchten Bereich eine zweite Dicke aufweist, die größer als Null und geringer als die erste Dicke ist.
Lamelle für eine elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei eine obere Fläche der Zusammensetzung im Wesentlichen bündig mit der oberen Fläche des Blechs an dem angeschrägten gestauchten Bereich ist, und wobei eine untere Fläche der Zusammensetzung im Wesentlichen bündig mit der unteren Fläche des Blechs ist.
Lamelle für eine elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei der angeschrägte gestauchte Bereich und die Zusammensetzung an dem angeschrägten gestauchten Bereich eine kombinierte Dicke definieren, die im Allgemeinen einer Dicke des Blechs neben dem angeschrägten gestauchten Bereich entspricht.
Lamelle für eine elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei der angeschrägte gestauchte Bereich eine Vielzahl gegenüberliegender angeschrägter gestauchter Bereiche einschließt, wobei die Zusammensetzung an der Vielzahl gegenüberliegender angeschrägter gestauchter Bereiche angeordnet ist und sich zwischen ihnen erstreckt, und wobei die zwischen der Vielzahl gegenüberliegender angeschrägter gestauchter Bereiche angeordnete Zusammensetzung eine Dicke aufweist, die im Allgemeinen einer Dicke des Blechs neben dem angeschrägten gestauchten Bereich entspricht.
Lamelle für eine elektrische Maschine, umfassend: ein Blech, das aus einer Eisenlegierung ausgebildet ist und benachbarte Magnettaschen zumindest teilweise definiert, wobei das Blech einen gestuften Bereich mit reduzierter Dicke aufweist, der sich zumindest teilweise zwischen den benachbarten Magnettaschen erstreckt; und eine Zusammensetzung, die sich von der Eisenlegierung, die an dem gestuften Bereich mit reduzierter Dicke angeordnet ist, unterscheidet, sich zwischen den benachbarten Magnettaschen erstreckt und eine mittlere Brücke mit einer geringeren magnetischen Permeabilität als das Blech ausbildet.
Lamelle für eine elektrische Maschine nach Anspruch 6, wobei der gestufte Bereich mit reduzierter Dicke eine erste gemeinsame Fläche aufweist, die sich in einer Ebene erstreckt, welche im Wesentlichen parallel zu einer oberen und unteren Fläche des Blechs verläuft, wobei der gestufte Bereich mit reduzierter Dicke eine zweite gemeinsame Fläche aufweist, die sich in einer Ebene von der ersten gemeinsamen Fläche erstreckt, welche im Wesentlichen senkrecht zu einer oberen und unteren Fläche des Blechs verläuft, und wobei ein Querschnitt der Lamelle für eine elektrische Maschine einen T-förmigen Zusammensetzungsbereich, der in dem Blech eingebettet ist, definiert.
Lamelle für eine elektrische Maschine nach Anspruch 6, wobei eine obere Fläche der Zusammensetzung im Wesentlichen bündig mit einer oberen Fläche des Blechs an dem gestuften Bereich mit reduzierter Dicke ist und wobei eine untere Fläche der Zusammensetzung im Wesentlichen bündig mit einer unteren Fläche des Blechs ist.
Lamelle für eine elektrische Maschine nach Anspruch 6, wobei der gestufte Bereich mit reduzierter Dicke und die Zusammensetzung an dem gestuften Bereich mit reduzierter Dicke eine kombinierte Dicke definieren, die im Allgemeinen einer Dicke des Blechs neben dem gestuften Bereich mit reduzierter Dicke entspricht.
Lamelle für eine elektrische Maschine nach Anspruch 6, wobei es sich bei der Zusammensetzung um ein nicht ferromagnetisches Material handelt.
Lamelle für eine elektrische Maschine nach Anspruch 6, wobei das Blech und die Zusammensetzung eine einteilige Rotorlamelle mit mehrfacher Zusammensetzung zumindest teilweise definieren.
Elektrische Maschine, umfassend: einen Blechstapel, der äußere Lamellen und dazwischen angeordnete innere Lamellen beinhaltet, wobei die inneren und äußeren Lamellen fluchtend angeordnete innere Ausschnitte aufweisen, wobei wenigstens ein Abschnitt der inneren Ausschnitte der äußeren Lamellen eine Breite aufweist, die größer als innere Ausschnitte der inneren Lamellen ist; und eine Kernauftragung mit einer geringeren magnetischen Permeabilität als der Blechstapel, die innerhalb der inneren Ausschnitte der inneren und äußeren Lamellen angeordnet ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 12, wobei die inneren Ausschnitte der äußeren Lamellen eine angeschrägte gemeinsame Fläche aufweisen, die sich zwischen und in einem schiefen Winkel zu äußeren Flächen der äußeren Lamellen erstreckt.
Elektrische Maschine nach Anspruch 12, wobei die inneren Ausschnitte der äußeren Lamellen eine gestufte gemeinsame Fläche aufweisen, die sich parallel zu äußeren Flächen der äußeren Lamellen erstreckt und planar von ihnen versetzt ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 12, wobei die äußeren Lamellen einen gestauchten Bereich neben den inneren Ausschnitten der äußeren Lamellen aufweisen, und wobei die inneren Lamellen im Wesentlichen frei von gestauchten Bereichen neben den inneren Ausschnitten der inneren Lamellen sind, und wobei äußere Flächen der Kernauftragung im Wesentlichen bündig mit jeweiligen äußeren Fläche der äußeren Lamellen sind.