DE102019125568A1 - Verfahren zur partiellen Werkstoffmodifikation von Elektroblechpaketen als Aktivteil elektrischer Maschinen, Elektroblechpaket, Aktivteil sowie elektrische Maschine - Google Patents

Verfahren zur partiellen Werkstoffmodifikation von Elektroblechpaketen als Aktivteil elektrischer Maschinen, Elektroblechpaket, Aktivteil sowie elektrische Maschine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Elektroblechpakets (1) für ein Aktivteil einer elektrischen Maschine, mit den Schritten- Bereitstellen einer Vielzahl von Elektroblechlamellen,- axiales Stapeln und Verbinden der Elektroblechlamellen zu einem Elektroblechlamellenstapel (2),- Ändern von Stoffeigenschaften des Elektroblechlamellenstapels (2) in identifizierten, kritischen Bereichen (9) zumindest einer durch Ränder der gestapelten Elektroblechlamellen gebildeten Seite (3) des Elektroblechlamellenstapels (2), wobei- die identifizierten Bereiche (9) im Betrieb der elektrischen Maschine einer mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind und Streuflusspfade für magnetische Streuflüsse einer magnetfelderzeugenden Komponente (5) der elektrischen Maschine ausbilden, und- durch das Ändern der Stoffeigenschaften in diesen identifizierten Bereichen (9) eine mechanische Festigkeit des Elektroblechpakets (1) zum Standhalten gegenüber der mechanischen Beanspruchung lokal erhöht wird und magnetische Eigenschaften des Elektroblechpakets (1) zum Beeinflussen der magnetischen Streuflusspfade lokal modifiziert werden. Die Erfindung betrifft außerdem ein Elektroblechpaket (1), ein Aktivteil sowie eine elektrische Maschine.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Elektroblechpakets für ein Aktivteil einer elektrischen Maschine. Bei dem Verfahren wird eine Vielzahl von Elektroblechlamellen bereitgestellt. Die Elektroblechlamellen werden unter Ausbildung eines Elektroblechlamellenstapels axial gestapelt und verbunden. Die Erfindung betrifft außerdem ein Elektroblechpaket, ein Aktivteil sowie eine elektrische Maschine.
  • Vorliegend richtet sich das Interesse auf elektrische Maschinen, welche beispielsweise als Antriebsmaschinen für elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge, also Elektro- oder Hybridfahrzeuge, eingesetzt werden können. Elektrische Maschinen können beispielsweise rotatorisch arbeitende elektrische Maschinen bzw. Rotationsmaschinen sein und ein erstes Aktivteil in Form von einem ortsfest gelagerten Stator sowie ein zweites Aktivteil in Form von einem bezüglich des Stators drehbar gelagerten Rotor aufweisen. Sowohl der Rotor als auch der Stator können Elektroblechpakete aufweisen, welche zum Leiten eines magnetischen Flusses einer magnetfelderzeugenden Komponente, beispielsweise einer Spule bzw. Wicklung oder eines Permanentmagneten, ausgelegt sind.
  • Die Elektroblechpakete bestehen üblicherweise aus einer Vielzahl von axial gestapelten, magnetisch leitfähigen Elektroblechlamellen. Zwischen den einzelnen Elektroblechlamellen befindet sich eine elektrisch isolierende Schicht. Eine magnetische Permeabilität einer Elektroblechlamelle soll zur bestmöglichen magnetischen Ausnutzung der Elektroblechlamelle maximal sein. Aufgrund dieser guten magnetischen Leitfähigkeit der Elektroblechlamellen kann es jedoch vorkommen, dass mancherorts Streuflusspfade für magnetische Streuflüsse in dem Elektroblechpaket gebildet werden. Magnetische Streuflüsse können ein Betriebsverhalten der elektrischen Maschine, beispielsweise ihre Verlustleistung sowie ihr Drehmoment, negativ beeinflussen. Um einen Beitrag bzw. Effekt der Streuflüsse zu minimieren, werden Abmessungen von lokalen Bereichen des Elektroblechpakets, welche die Streuflusspfade ausbilden, minimiert. Dies ist jedoch aufgrund der mechanischen Belastung des Elektroblechpakets im Betrieb der elektrischen Maschine, insbesondere des sich drehenden Rotors, nur bedingt möglich.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative, besonders einfach realisierbare Lösung zur Herstellung eines mechanisch stabilen Elektroblechpakets mit minimierten Streuflusspfaden bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen eines Elektroblechpakets, ein Elektroblechpaket, ein Aktivteil sowie eine elektrische Maschine gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung sowie der Figur.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Herstellen eines Elektroblechpakets bzw. eines Blechpakets für ein Aktivteil einer elektrischen Maschine. Bei dem Verfahren wird eine Vielzahl von Elektroblechlamellen bereitgestellt, welche unter Ausbildung eines Elektroblechlamellenstapels axial gestapelt und verbunden werden. Dabei werden Stoffeigenschaften bzw. Werkstoffeigenschaften des Elektroblechlamellenstapels in identifizierten, kritischen Bereichen einer durch Ränder der gestapelten Elektroblechlamellen gebildeten und sich axial erstreckenden Seite des Elektroblechlamellenstapels geändert. Diese identifizierten Bereiche sind im Betrieb der elektrischen Maschine einer mechanischen Beanspruchung ausgesetzt und bilden Streuflusspfade für magnetische Streuflüsse einer magnetfelderzeugenden Komponente der elektrischen Maschine aus. Durch das Ändern der Stoffeigenschaften in diesen identifizierten Bereichen wird eine mechanische Festigkeit des Elektroblechpakets zum Standhalten gegenüber der mechanischen Beanspruchung lokal erhöht und magnetische Eigenschaften des Elektroblechpakets werden zum Beeinflussen der magnetischen Streuflusspfade lokal modifiziert.
  • Zur Erfindung gehört außerdem ein Elektroblechpaket für ein Aktivteil einer elektrischen Maschine, welches durch ein erfindungsgemäßes Verfahren oder eine Ausführungsform davon hergestellt ist. Das Elektroblechpaket weist eine Vielzahl von unter Ausbildung eines Elektroblechlamellenstapels axial gestapelten und verbundenen Elektroblechlamellen auf. In identifizierten kritischen Bereichen einer durch Ränder der gestapelten Elektroblechlamellen gebildeten Seite des Elektroblechlamellenstapels sind Stoffeigenschaften des Elektroblechlamellenstapels geändert. Diese kritischen Bereiche sind im Betrieb der elektrischen Maschine einer mechanischen Beanspruchung ausgesetzt und bilden Streuflusspfade für magnetische Streuflüsse der magnetfelderzeugenden Komponente aus. Durch die geänderten Stoffeigenschaften in diesen identifizierten Bereichen ist eine mechanische Festigkeit des Elektroblechpakets zum Standhalten gegenüber der mechanischen Beanspruchung lokal erhöht und magnetische Eigenschaften des Elektroblechpakets sind zum Beeinflussen der magnetischen Streuflusspfade lokal modifiziert.
  • Ein solches Elektroblechpaket kann in zumindest einem Aktivteil einer elektrischen Maschine, beispielsweise einem Stator und/oder Rotor einer rotatorisch arbeitenden elektrischen Maschine bzw. Rotationsmaschine, verwendet werden. Ebenso ist die Verwendung in Aktivteilen einer translatorisch arbeitenden elektrischen Maschine möglich. Das Elektroblechpaket ist zum Führen bzw. Leiten eines magnetischen Flusses einer magnetfelderzeugenden Komponente und insbesondere auch zum Halten der magnetfelderzeugenden Komponente ausgebildet. Das Elektroblechpaket des Stators ist beispielsweise dazu ausgelegt, eine magnetfelderzeugende Komponente in Form von einer Anordnung aus mehreren bestrombaren Statorwicklungen zu tragen. Das Elektroblechpaket des Rotors ist dazu ausgelegt, im Falle einer fremderregten elektrischen Maschine als die magnetfelderzeugende Komponente eine Anordnung aus bestrombaren Rotorwicklungen zu tragen und im Falle einer permanenterregten elektrischen Maschine als die magnetfelderzeugende Komponente eine Permanentmagnetanordnung zu tragen.
  • Das Elektroblechpaket wird, beispielsweise durch Stanzpaketieren, aus Elektroblechlamellen gefertigt. Dazu werden die Elektroblechlamellen axial gestapelt und miteinander verbunden. Eine Form des Elektroblechpakets wird durch das Aktivteil selbst sowie durch die Bauform der elektrischen Maschine vorgegeben. Die elektrische Maschine kann beispielsweise eine Innenläufer-Maschine sein, bei welcher der Rotor innerhalb des Stators drehbar gelagert ist. In diesem Fall ist das Elektroblechpaket des Stators hohlzylinderförmig ausgebildet und weist an einer einem Luftspalt zwischen Rotor und Stator zugewandten Innenseite eine Vielzahl von Nuten zum Aufnehmen der Statorwicklungen auf. Das Rotor-Elektroblechpaket ist insbesondere ebenfalls hohlzylinderförmig ausgebildet und weist eine einer Rotationsachse zugewandte Innenseite und eine dem Luftspalt zugewandte Außenseite auf. Die Innenseite des Rotor-Elektroblechpakets umschließt eine sich axial entlang der Rotationsachse erstreckende Rotorwelle, welche somit drehfest mit dem Rotor verbunden ist.
  • Vor dem Ändern der Stoffeigenschaften werden diejenigen Bereiche des Elektroblechpakets identifiziert, welche bei der späteren Verwendung in der elektrischen Maschine der mechanischen Belastung und den magnetischen Streuflüssen ausgesetzt sind. Die kritischen Bereiche befinden sich dabei insbesondere zumindest auf derjenigen Seite des Elektroblechlamellenstapels und damit zumindest auf derjenigen Seite des Elektroblechpakets, welche dem Luftspalt zugewandt ist. Magnetische Streuflüsse, welche unerwünschte Komponenten des von der magnetfelderzeugenden Komponente erzeugten magnetischen Flusses sind und welche über die dem Luftspalt zugewandte Seite des Elektroblechpakets in den Luftspalt eindringen, beeinflussen einen Verlauf der magnetischen Flussdichte innerhalb des Luftspalts, beispielsweise indem sie eine nutzdrehmomenterzeugende Grundharmonische der magnetischen Luftspaltflussdichte mit Oberwellen überlagern. Der Verlauf der Luftspaltflussdichte beeinflusst wiederum ein Betriebsverhalten, beispielsweise ein Drehmoment und eine Verlustleistung, der elektrischen Maschine. Magnetische Streuflüsse. Außerdem werden durch die magnetischen Streuflüsse zusätzliche Verluste in den Aktivteilen generiert.
  • Dabei kann es sein, dass diejenigen Bereiche des Elektroblechpakets, welche die Streuflusspfade ausbilden, jedoch nicht entfernt oder beliebig verkleinert werden können, da sie aus Stabilitätsgründen notwendig sind. Diese Bereiche sind bei einem Rotor-Elektroblechpaket beispielsweise aufgrund des Rotierens bzw. Drehens des Rotors mit hohen Drehzahlen einer mechanischen Belastung ausgesetzt. Auch kann die mechanische Belastung der Elektroblechpakete aus Schwingungen resultieren, welchen die als Antriebsmaschine für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug verwendete elektrische Maschine ausgesetzt ist.
  • Daher werden die Stoffeigenschaften bzw. Werkstoffeigenschaften des Elektroblechlamellenstapels in diesen identifizierten kritischen Bereichen der dem Luftspalt zugewandten Seite des Blechlamellenstapels verändert, um in diesen Bereichen sowohl die mechanische Stabilität zu erhöhen als auch die magnetischen Eigenschaften zu modifizieren. Das Elektroblechpaket weist also insbesondere an der dem Luftspalt zugewandten Seite variierende bzw. lokal unterschiedliche Werkstoffeigenschaften und damit variierende bzw. lokal unterschiedliche magnetische und mechanische Eigenschaften auf. Die magnetischen Eigenschaften werden in den kritischen Bereichen dahingehend modifiziert, dass die magnetische Leitfähigkeit verringert bzw. der magnetische Widerstand in den kritischen Bereichen erhöht wird. Anders ausgedrückt werden die magnetischen Eigenschaften in diesen Bereichen verschlechtert. Beispielsweise werden die Stoffeigenschaften in streifenförmigen, axial entlang der Seite des Elektroblechlamellenstapels erstreckenden kritischen Bereichen des Elektroblechlamellenstapels geändert. Diese streifenförmigen Bereiche können sich beispielsweise über eine gesamte Höhe des Elektroblechlamellenstapels von einer Stirnseite des Elektroblechpakets zu einer axial gegenüberliegenden anderen Stirnseite des Elektroblechpakets erstrecken.
  • Durch das partielle Ändern der Stoffeigenschaften des Elektroblechpakets können somit in vorteilhafter Weise lokal, also nur in den kritischen Bereichen, die mechanischen und magnetischen Eigenschaften des Elektroblechpakets verändert werden, ohne die unkritischen Bereiche, insbesondere deren magnetischen Eigenschaften, negativ zu beeinflussen.
  • Dabei kann vorgesehen sein, dass die Stoffeigenschaften durch thermisches und/oder mechanisches Behandeln des Elektroblechlamellenstapels in den kritischen Bereichen geändert werden. Die Stoffeigenschaften können also durch thermisches, mechanisches oder thermomechanisches Behandeln geändert werden. Beim thermischen Behandeln bzw. Wärmebehandeln wird die Seite des Elektroblechlamellenstapels innerhalb der kritischen Bereiche erhitzt, während die unkritischen Bereiche nicht erhitzt oder gekühlt werden. Zum thermomechanischen Behandeln können die kritischen Bereiche beispielsweise warmverfestigt werden. Beim Warmverfestigen wird das Material des Elektroblechlamellenstapels oberhalb der materialspezifischen Rekristallisationstemperatur plastisch umgeformt.
  • Vorzugsweise werden die Stoffeigenschaften durch Kaltverfestigen der Seite des Elektroblechlamellenstapels in den kritischen Bereichen geändert. Beim Kaltverfestigen wird das Material des Elektroblechlamellenstapels lokal unterhalb der materialspezifischen Rekristallisationstemperatur plastisch umgeformt, wodurch die Werkstofffestigkeit ansteigt. Durch die plastische Umformung wird insbesondere in diesen kritischen Bereichen zumindest teilweise das Material des Elektroblechlamellenstapels verdrängt, sodass dort magnetische Flussbarrieren gebildet werden. Diese Flussbarrieren weisen eine zu den anderen, unkritischen Bereichen des Elektroblechlamellenstapels reduzierte magnetische Permeabilität bzw. erhöhte magnetische Reluktanz auf. Über die mit diesen Flussbarrieren versehenen kritischen Bereiche wird der magnetische Streufluss nicht oder nur kaum geführt.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass zum Kaltverfestigen die Seite des Elektroblechlamellenstapels in den identifizierten Bereichen kugelstrahlverfestigt wird.
  • Beim Kugelstrahlverfestigen wird eine Oberfläche des Elektroblechlamellenstapels in den kritischen Bereichen der Seite des Elektroblechlamellenstapels mit kugelartigem Strahlmittel, beispielsweise Strahlkorn, bearbeitet. Dabei wird das Strahlmittel mit hoher Geschwindigkeit gegen die Oberfläche des Elektroblechlamellenstapels in den identifizierten kritischen Bereichen geschleudert. Auch kann vorgesehen sein, dass die Seite des Elektroblechlamellenstapels in den identifizierten Bereichen zum Kaltverfestigen hochfrequenzgehämmert wird. Dabei wird die Oberfläche in diesen identifizierten Bereichen mittels eines Hammerwerkzeugs bearbeitet. Durch Oberflächenbehandlungen wie das Kugelstrahlverfestigen oder das Hochfrequenzhämmern werden künstlich Fehler bzw. Fehlstellen in ein Atomgitter des Materials des Elektroblechlamellenstapels eingebracht, welche einerseits die mechanische Festigkeit erhöhen und andererseits die magnetischen Eigenschaften verschlechtern.
  • Besonders bevorzugt wird zum Kaltverfestigen jeweils eine Prägung in die identifizierten Bereiche des Elektroblechlamellenstapels mittels eines Prägestempels bzw. einer Patrize eingestempelt. Das Elektroblechpaket weist also in den kritischen Bereichen jeweils eine Prägung auf. Eine Außenform der Prägung ist dabei insbesondere abhängig von der Form des kritischen Bereiches. Beispielsweise kann die Prägung vollflächig streifenförmig sein und sich axial über die dem Luftspalt zugewandte Seite des Elektroblechlamellenstapels erstrecken. Eine solche vollflächig streifenförmige Prägung ist beispielsweise eine Sicke bzw. eine Nut in der Seite des Elektroblechlamellenstapels. Auch kann als die Prägung eine Anordnung aus einer Vielzahl von Vertiefungen mittels eines, eine Vielzahl von Erhebungen aufweisenden Prägestempels eingestempelt werden. Die Vertiefungen sind dellenartig, beispielsweise als Mikrosacklöcher, ausgebildet. Diese Ausführungsform weist den Vorteil minimaler Volumenverdrängung des Materials des Elektroblechlamellenstapels auf.
  • Insbesondere werden die Elektroblechlamellen mit herausgetrennten Aussparungen gefertigt, durch welche nach Stapeln der Elektroblechlamellen sich axial durch den Elektroblechlamellenstapel erstreckende Kavitäten zum Aufnehmen der magnetfelderzeugenden Komponente ausgebildet werden. Zwischen den Kavitäten und der Seite des Elektroblechlamellenstapels werden Stege ausgebildet und an die Stege angrenzende Bereiche der Seite des Elektroblechlamellenstapels werden zumindest teilweise als kritische Bereiche identifiziert. Die Aussparungen der Elektroblechlamellen können beispielsweise durch Ausstanzen der Aussparungen aus Elektroblechlamellenrohlingen hergestellt werden. Zusätzlich kann in diesem Verfahrensschritt auch die Formgebung der Elektroblechlamelle, beispielsweise durch Ausstanzen aus einem Elektroblech bzw. Elektroband, erfolgen. Beim Stapeln der Elektroblechlamellen werden die Aussparungen fluchtend zueinander bzw. überlappend miteinander angeordnet, sodass Kavitäten gebildet werden, welche sich axial durch das Elektroblechpaket erstrecken. Die Kavitäten können sich beispielsweise über die gesamte Höhe des Elektroblechpakets erstrecken.
  • Diese Ausführungsform betrifft insbesondere ein Rotor-Elektroblechpaket für eine permanenterregte elektrische Maschine mit eingebetteter Permanentmagnetanordnung. Das Elektroblechpaket weist zumindest zwei Polsegmente auf, wobei pro Polsegment zumindest eine Kavität in dem Elektroblechpaket ausgebildet wird, welche eine umfangsseitig geschlossene Aufnahmetasche für einen Permanentmagneten ausbildet. Die Kavitäten können beispielsweise tangential und/oder radial zu einer Längsachse des Elektroblechpakets orientiert sein. Die zwischen den Kavitäten und der dem Luftspalt zugewandten Seite gebildeten Stege müssen mechanisch besonders stabil sein, da sie während der Rotation des Rotors mit einer radial nach außen gerichteten Kraft beaufschlagt werden. Außerdem treten insbesondere an Ecken der Permanentmagnete, welche in den Kavitäten angeordnet sind, Streuflüsse auf. Diese Ecken der Permanentmagnete grenzen beispielsweise an Stegabschnitte an, welche zwischen Eckbereichen der Kavitäten und der dem Luftspalt zugewandten Seite des Elektroblechlamellenstapels gebildet sind. Daher werden insbesondere als die kritischen Bereiche diejenigen Bereiche der Seite des Elektroblechlamellenstapels identifiziert, welche an Stegabschnitte angrenzen, welche wiederum zwischen den Eckabschnitten der Kavitäten und der dem Luftspalt zugewandten Seite des Elektroblechlamellenstapels gebildet sind.
  • Darüber hinaus könnte das Rotor-Elektroblechpaket auch in einem Resolverrotor eines Lagegebern angewendet werden.
  • Zur Erfindung gehört außerdem ein Aktivteil für eine elektrische Maschine, welches ein erfindungsgemäßes Elektroblechpaket sowie insbesondere eine von dem Elektroblechpaket gehaltene magnetfelderzeugende Komponente aufweist. Das Aktivteil ist insbesondere als ein Rotor ausgebildet und weist als die magnetfelderzeugende Komponente eine eingebettete Permanentmagnetanordnung auf.
  • Eine erfindungsgemäße elektrische Maschine umfasst zumindest ein erfindungsgemäßes Aktivteil und wird vorzugsweise als Antriebsmaschine für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug eingesetzt. Die elektrische Maschine kann eine Asynchronmaschine (ASM) oder eine Synchronmaschine sein. Die Synchronmaschine kann beispielsweise eine permanenterregte Synchronmaschine (PSM) oder eine fremd- bzw. stromerregte Synchronmaschine (SSM) sein. Die elektrische Maschine kann in Innenläufer-Bauform oder Außenläufer-Bauform gefertigt sein.
  • Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Elektroblechpaket, für das erfindungsgemäße Aktivteil sowie für die erfindungsgemäße elektrische Maschine.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Figur und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigt die einzige Figur 1 eine schematische Darstellung eines Elektroblechpakets 1 für ein Aktivteil einer elektrischen Maschine.
  • Das hier gezeigte Elektroblechpaket 1 ist insbesondere ein Rotor-Elektroblechpaket für ein Aktivteil in Form von einem Rotor einer rotatorisch arbeitenden, permanenterregten Innenläufer-Maschine. Das Elektroblechpaket 1 weist einen Elektroblechlamellenstapel 2 auf, welcher aus einer Vielzahl von axial gestapelten Elektroblechlamellen gebildet ist. Der Elektroblechlamellenstapel 2 weist zwei Seiten 3, 4 in Form von einer Außenseite 3 und einer Innenseite 4 auf. Die Außenseite 3 ist im zusammengebauten Zustand der elektrischen Maschine einem Luftspalt zwischen dem Rotor und einem Aktivteil in Form von einem Stator der elektrischen Maschine zugewandt. Die Innenseite 4 wird mit einer Rotorwelle verbunden, welche sich entlang einer Rotationsachse des Rotors erstreckt. Die Rotationsachse entspricht hierbei einer Längsachse des Elektroblechpakets 1.
  • Das Elektroblechpaket 1 weist mehrere Aufnahmetaschen für eine magnetfelderzeugende Komponente 5 auf, welche im vorliegenden Fall eine Anordnung aus eingebetteten Permanentmagneten 6 aufweist. Die Aufnahmetaschen sind als sich axial durch den Elektroblechlamellenstapel 2 erstreckende Kavitäten 7 ausgebildet. Hier sind pro Rotorpol zwei Kavitäten 7 V-förmig mit einem Winkel kleiner 180° angeordnet. Die Kavitäten 7 können auch mit einem Winkel von 180° angeordnet werden und somit tangential zur Längsachse des Elektroblechpakets 1 orientiert sein. Zwischen den Kavitäten 7 und der Außenseite 3 des Elektroblechlamellenstapels 2 sind Stege 8 ausgebildet. Diese Stege 8 sind im Betrieb der elektrischen Maschine aufgrund der Drehung des Rotors einer mechanischen Belastung ausgesetzt. Außerdem bilden sie Streuflusspfade für magnetische Streuflüsse der Permanentmagnete 6, welche insbesondere an Ecken der Permanentmagnete 6 auftreten. Diese magnetischen Streuflüsse sind unerwünschte Komponenten eines durch die magnetfelderzeugende Komponente 5 verursachten magnetischen Flusses.
  • Um im Bereich der Stege 8 die mechanische Festigkeit bzw. Stabilität des Elektroblechpakets 1 zu erhöhen und gleichzeitig die Streuflusspfade durch Verringern der magnetischen Leitfähigkeit des Elektroblechpakets 1 zu stören, werden an die Stege 8 angrenzende Bereiche der Außenseite 3 des Elektroblechlamellenstapels 2 als kritische Bereiche 9 identifiziert, welche sowohl der mechanischen Belastung als auch den magnetischen Streuflüssen ausgesetzt sind. Insbesondere grenzen die kritischen Bereiche 9 an Stegabschnitte 10 an, welche wiederum an Eckbereiche der Kavitäten 7 angrenzen.
  • In diesen kritischen Bereichen 9 der dem Luftspalt zugewandten Außenseite 3 des Elektroblechlamellenstapels 2 werden die Stoffeigenschaften des Elektroblechlamellenstapels 2 geändert, mit dem Ziel, sowohl die mechanische Festigkeit des Elektroblechpakets 1 lokal zu erhöhen als auch eine magnetische Leitfähigkeit bzw. Permeabilität des Elektroblechpakets 1 lokal zu verringern. Zum Verändern der Stoffeigenschaften kann die Außenseite 3 des Elektroblechlamellenstapels 2 in den identifizierten kritischen Bereichen 9 beispielsweise thermisch, mechanisch oder thermomechanisch behandelt werden. Hier ist die Außenseite 3 in den kritischen Bereichen 9 kaltverfestigt und damit mechanisch behandelt. Zum Kaltverfestigen ist hier in einen streifenförmigen, sich axial erstreckenden Bereich 9 eine Prägung 11 in Form von einer Sicke 12 bzw. Nut ausgebildet. Die Sicke 12 kann beispielsweise mittels eines Prägestempels eingeprägt werden.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Elektroblechpakets (1) für ein Aktivteil einer elektrischen Maschine, mit den Schritten - Bereitstellen einer Vielzahl von Elektroblechlamellen, und - axiales Stapeln und Verbinden der Elektroblechlamellen zu einem Elektroblechlamellenstapel (2), gekennzeichnet durch Ändern von Stoffeigenschaften des Elektroblechlamellenstapels (2) in identifizierten, kritischen Bereichen (9) zumindest einer durch Ränder der gestapelten Elektroblechlamellen gebildeten Seite (3) des Elektroblechlamellenstapels (2), wobei - die identifizierten Bereiche (9) im Betrieb der elektrischen Maschine einer mechanischen Beanspruchung ausgesetzt sind und Streuflusspfade für magnetische Streuflüsse einer magnetfelderzeugenden Komponente (5) der elektrischen Maschine ausbilden, und - durch das Ändern der Stoffeigenschaften in diesen identifizierten Bereichen (9) eine mechanische Festigkeit des Elektroblechpakets (1) zum Standhalten gegenüber der mechanischen Beanspruchung lokal erhöht wird und magnetische Eigenschaften des Elektroblechpakets (1) zum Beeinflussen der magnetischen Streuflusspfade lokal modifiziert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffeigenschaften durch thermisches und/oder mechanisches Behandeln des Elektroblechlamellenstapels (2) in den kritischen Bereichen (9) der zumindest einen Seite (3) geändert werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffeigenschaften durch Kaltverfestigen des Elektroblechlamellenstapels (2) in den kritischen Bereichen (9) der zumindest einen Seite (3) geändert werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Seite (3) des Elektroblechlamellenstapels (2) in den identifizierten Bereichen (9) zum Kaltverfestigen kugelstrahlverfestigt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Seite (3) des Elektroblechlamellenstapels (2) in den identifizierten Bereichen (9) zum Kaltverfestigen hochfrequenzgehämmert wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Kaltverfestigen jeweils eine Prägung in die Seite (3) des Elektroblechlamellenstapels (2) in den identifizierten Bereichen (9) eingestempelt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoffeigenschaften in streifenförmigen, sich axial entlang der zumindest einen Seite (3) des Elektroblechlamellenstapels (2) erstreckenden kritischen Bereichen (9) des Elektroblechlamellenstapels (2) geändert werden.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroblechlamellen mit herausgetrennte Aussparungen gefertigt werden, durch welche nach Stapeln der Elektroblechlamellen sich axial durch den Elektroblechlamellenstapel (2) erstrecke Kavitäten (7) zum Aufnehmen der magnetfelderzeugenden Komponente (5) ausgebildet werden, wobei zwischen den Kavitäten (7) und der zumindest einen Seite (3) des Elektroblechlamellenstapels (2) jeweils ein Steg (8) ausgebildet wird und Bereiche der zumindest einen Seite (3), welche an die Stege (8) angrenzen, zumindest teilweise als kritische Bereiche (9) identifiziert werden.
  9. Elektroblechpaket (1) für ein Aktivteil einer elektrischen Maschine, welches durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
  10. Aktivteil für eine elektrische Maschine aufweisend ein Elektroblechpaket (1) nach Anspruch 9 sowie eine magnetfelderzeugende Komponente (5), welche von dem Elektroblechpaket (1) gehalten ist.
  11. Aktivteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktivteil ein Rotor für eine permanenterregte elektrische Maschine ist, und die magnetfelderzeugende Komponente (5) eine eingebettete Permanentmagnetanordnung ist.
  12. Elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Aktivteil nach Anspruch 10 oder 11.
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DE102021123754A1 (de) 2021-09-14 2023-03-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Rotorkontur einer elektrischen Maschine zur Reduzierung der magnetischen Kraftanregungen

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