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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Blechscheibe für einen Rotor eines Elektromotors mit zwei gegenüberliegenden axialen Stirnseiten, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen Rotor eines Elektromotors mit einem zumindest zwei derartige Blechscheiben aufweisenden Blechpaket sowie einen Elektromotor mit solch einem Rotor.
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Aus der
DE 10 2014 106 614 ist ein Rotor für eine elektrische Maschine mit einem mehrere Blechscheiben aufweisenden Blechpaket bekannt, sowie mit einer Welle, deren Durchmesser in zwei axial beabstandeten Teilabschnitten jeweils einen aufgeweiteten Durchmesser aufweist und wobei auf jeden der Teilabschnitte eine Druckscheibe kraftformschlüssig aufgepresst und zwischen den Druckscheiben der Welle mit Spiel umgebende Bleche rotationsfest verspannt sind. Hierdurch soll ein kostengünstig zu fertigender, stabiler aber dennoch leichter Rotor geschaffen werden, der großen Belastungen ausgesetzt werden kann und insbesondere hohe Drehmomente überträgt.
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Zwischen einer Grundwelle eines Rotors eines Elektromotors und einzelnen Blechscheiben eines darauf angeordneten Blechpakets werden oftmals Passfeder-Nut-Verbindungen angeordnet, um insbesondere eine Drehmomentübertragung gewährleisten zu können. Die Herstellung derartiger Passfeder-Nut-Verbindungen ist jedoch aufwendig und teuer. Durch die Nut wird zudem der Querschnitt der Grundwelle geschwächt und es kann zu einer erhöhten Kerbwirkung kommen. Zusätzlich kann durch eine Passfeder auch eine gewisse Unwucht der Grundwelle erzeugt werden. In Verbindung mit einem vergleichsweise geringen übertragbaren Drehmoment bei derartigen Passfeder-Nut-Verbindungen und den zusätzlich geforderten engen Toleranzen eines Außendurchmessers der Grundwelle wird die Herstellung eines derartigen Rotors weiter verteuert.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Blechscheibe der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, auf zumindest einer axialen Stirnscheibe einer Blechscheibe eines Blechpakets für einen Rotor eines Elektromotors zumindest eine axiale Vertiefung zur Aufnahme von Klebstoff vorzusehen. Hierdurch ist es möglich, die einzelnen Blechscheiben des Blechpakets in Axialrichtung miteinander zu verkleben, wobei zugleich über eine Klebeverbindung zwischen einer jeweils stirnseitig angeordneten Blechscheibe und einer Wuchtscheibe bzw. einem Antriebsflansch, zwischen denen die einzelnen Blechscheiben des Blechpakets üblicherweise in Axialrichtung verspannt sind, eine drehfeste Verbindung zwischen dem Blechpaket und der Wuchtscheibe bzw. dem Antriebsflansch und darüber mit einer Grundwelle des Rotors erreicht werden kann, ohne dass hierfür eine aufwendige Passfeder-Nut-Verbindung erforderlich wäre. Der in diesem Fall optimierte Klebeprozess ermöglicht somit eine fertigungstechnisch einfache, kostengünstige und höchsten technischen Anforderungen genügende Verbindung der einzelnen Blechscheiben miteinander bzw. mit der Grundwelle.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist zumindest eine axiale Vertiefung eine axiale Tiefe t von 0,05 mm ≤ t ≤ 0,5 mm, insbesondere von t = 0,2 mm, auf. Hierdurch ist es möglich, einen ausreichenden Aufnahmeraum von Klebstoff in der Art eines Klebespalts bereitzustellen, der ein zuverlässiges und flächiges Verkleben der einzelnen Blechscheiben miteinander und damit eine drehfeste Verbindung der einzelnen Blechscheiben miteinander bzw. der jeweils längsendseitig angeordneten Blechscheibe mit der Wuchtscheibe oder dem Antriebsflansch ermöglicht. Über die jeweils gewählte Tiefe t der axialen Vertiefung in den Stirnseiten der Blechscheiben kann auch die gewünschte Menge an Klebstoff leicht eingestellt werden. Da es bei Klebstoffen eine ideale Klebstoffdicke gibt, kann diese durch eine Wahl der axialen Tiefe t der axialen Vertiefungen einfach vorgegeben werden. Die Blechscheiben können fest gegeneinandergepresst werden und die axialen Vertiefungen gewährleisten den Klebespalt und damit die Klebstoffdicke.
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Zweckmäßig ist zumindest eine axiale Vertiefung mittels Stanzen, Fräsen, Prägen oder Strahlspanen hergestellt. Besonders das Prägen bzw. Stanzen ermöglicht eine gleichzeitige Herstellung der axialen Vertiefungen beim Herstellen der Blechscheiben, wodurch kein zusätzlicher Produktionsschritt erforderlich ist. Hierdurch lassen sich die einzelnen Blechscheiben kostengünstig herstellen. Selbstverständlich ist auch ein Strahlspanen denkbar, wodurch sowohl gerichtete als auch willkürliche Vertiefungen eingebracht werden können. Auch mittels Fräsen kann nach dem Herstellen der eigentlichen Blechscheiben technisch vergleichsweise einfach und kostengünstig eine entsprechende Vertiefung auf der axialen Stirnseite oder auf beiden axialen Stirnseiten der jeweiligen Blechscheibe aufgebracht werden.
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Zweckmäßig sind auf zumindest einer axialen Stirnseite vier Quadranten vorgesehen, wobei zumindest eine axiale Vertiefung in zumindest einem Quadranten angeordnet ist. Üblicherweise werden die einzelnen Vertiefungen diametral gegenüberliegend bezüglich eines Mittelpunkts der jeweiligen Blechscheibe angeordnet, um Unwuchten durch derartige Vertiefungen von vorneherein ausschließen zu können. Eine weitere mögliche Ausführungsform einer axialen Vertiefung ist beispielsweise eine sich ringförmig in Umfangsrichtung umlaufende geschlossene axiale Vertiefung, wodurch ebenfalls die Gefahr einer Unwucht ausgeschlossen werden kann.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen Rotor eines Elektromotors mit einer Grundwelle, einem Antriebsflansch und einer Wuchtscheibe sowie mit einem Blechpaket mit zumindest zwei in den vorherigen Absätzen beschriebenen Blechscheiben auszustatten. Hierdurch lässt sich ein derartiger Rotor fertigungstechnisch einfach, insbesondere im Vergleich zu einer bislang eingesetzten aufwendigen Passfeder-Nut-Verbindung sowie einer zusätzlichen Bearbeitung einer Außenmantelfläche der Grundwelle herstellen. Das Verkleben der einzelnen Blechscheiben miteinander bzw. mit der Wuchtscheibe oder dem Antriebsflansch kann dabei vollautomatisiert erfolgen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die einzelnen Blechscheiben zusätzlich radial mit der Grundwelle verklebt. Hierdurch ist eine weitere Fixierung der Blechscheiben nicht nur in Axialrichtung miteinander, sondern auch in Radialrichtung mit der Grundwelle möglich, wodurch eine hohe Drehmomentübertragungsfähigkeit gegeben ist.
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Zusätzlich oder alternativ sind/ist die Wuchtscheibe und/oder der Antriebsflansch mit der Grundwelle verklebt, verschweißt oder verpresst. Bereits diese nicht abschließende Aufzählung lässt erahnen, welch mannigfaltige Möglichkeiten zur Fixierung der Wuchtscheibe bzw. des Antriebsflansches mit der Grundwelle gegeben sind. Besonders ein Aufpressen des Antriebsflansches bzw. der Wuchtscheibe auf die Grundwelle stellt dabei eine kostengünstige und fertigungstechnisch hochpräzise Fügemethode dar. Alternativ ist selbstverständlich auch ein Verschweißen, insbesondere ein Laserschweißen denkbar. Auch kann eine derartige Verbindung zwischen der Wuchtscheibe bzw. dem Antriebsflansch und der Grundwelle über ein Verkleben ermöglicht werden, wobei besonders das Verkleben zusammen mit dem Verkleben der Blechscheiben und damit in einem gemeinsamen Arbeitsschritt erfolgen könnte, wodurch der Herstellungsprozess gestrafft werden kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors ist die Grundwelle hohl ausgebildet, wobei der Antriebsflansch einen Axialfortsatz aufweist, dessen Außendurchmesser komplementär zu einem Innendurchmesser der Grundwelle ausgebildet ist und der bei montiertem Rotor in die Grundwelle eingreift. Der Antriebsflansch weist zusätzlich einen Kragen auf, der bei montiertem Motor axial an der Grundwelle und an einer benachbarten Blechscheibe anliegt und mit zumindest einer davon verklebt ist. Dabei ist es denkbar, dass der Antriebsflansch mit seinem Axialfortsatz mit einer Presspassung in die Grundwelle eingepresst wird, wobei selbstverständlich alternativ auch eine Verklebung denkbar ist. Besonders ein gänzliches Verkleben stellt dabei eine kostengünstige und fertigungstechnisch einfache Herstellungsart für den Rotor dar, da zum Fixieren des Antriebsflansches dieser lediglich an einer dem späteren Blechpaket zugewandten Stirnseite des Kragens sowie an einer Außenmantelfläche des Axialfortsatzes mit Klebstoff belegt werden muss, um anschließend mit dem Axialfortsatz in die Grundwelle eingeschoben, insbesondere eingepresst, werden zu können. Um dabei eine vordefinierte Axialverspannung der einzelnen Blechscheiben zwischen der Wuchtscheibe und dem Antriebsflansch bzw. dessen Kragen zu erreichen, kann die axiale Stirnseite des Kragens im Einbauzustand zwar an einer gegenüberliegenden axialen Stirnseite der Blechscheibe, nicht jedoch an einer axialen ringförmigen Stirnseite der Grundwelle anliegen. Üblicherweise wird eine Verspannung der Blechscheiben jedoch über ein Aufschiebender Wuchtscheibe erreicht, sodass in diesem Fall der Antriebsflansch mit seinem Kragen an der benachbarten Bleichscheibe und an der Stirnseite der Grundwelle anliegt, insbesondere verklebt ist.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen Elektromotor mit einem Rotor entsprechend den vorherigen Absätzen auszustatten und dadurch einen derartigen Rotor kostengünstig, fertigungstechnisch einfach und mit hoher Drehmomentübertragungsfähigkeit herstellen zu können.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Rotor eines erfindungsgemäßen Elektromotors mit ebenfalls erfindungsgemäßen Blechscheiben,
- 2 eine Stirnseitenansicht auf eine erfindungsgemäße Blechscheibe.
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Entsprechend der 1, weist ein erfindungsgemäßer Rotor 1 eines im Übrigen nicht näher dargestellten Elektromotors 2 eine Grundwelle 3 auf, die im vorliegenden Fall als Hohlwelle ausgebildet ist. Ebenfalls vorgesehen sind ein Antriebsflansch 4 sowie eine Wuchtscheibe 5 und ein Blechpaket 6 mit zumindest zwei Blechscheiben 7.
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Erfindungsgemäß sind nun die Blechscheiben 7 axial miteinander verklebt, wobei sich der Begriff „axial“ auf eine Achse 8 des Rotors 1 bezieht.
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Ein axiales miteinander Verkleben der Blechscheiben 7 wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Blechscheiben 7 zumindest unterstützt, da auf zumindest einer axialen Stirnseite 9 (vgl. insbesondere auch die 2) zumindest eine axiale Vertiefung 10 zur Aufnahme von Klebstoff vorgesehen ist. Diese zumindest eine axiale Vertiefung 10 kann beispielsweise eine axiale Tiefe t von 0,05 mm ≤ t ≤ 0,5 mm, bevorzugt eine Tiefe t von t = 0,2 mm. Mit der Möglichkeit, die einzelnen Blechscheiben 7 in Axialrichtung miteinander zu verkleben, kann ein besonders kostengünstiger Fertigungsprozess erreicht werden, der im Vergleich zu dem bisherigen Fertigungsprozess des Rotors 1 darüber hinaus weitere Vorteile aufweist:
- Bislang wurden einzelne Blechscheiben 7 bzw. Blechpakete 6 auf einer Grundwelle 3 eines Rotors 1 über eine Passfeder-Nut-Verbindung drehfest montiert, wobei die Herstellung dieser Passfeder-Nut-Verbindung aufwendig und teuer war. Zudem wird durch die Nut der Querschnitt der Grundwelle 3 geschwächt und es kann zusätzlich zu einer erhöhten Kerbwirkung kommen. Eine derartige Passfeder-Nut-Verbindung erzeugt darüber hinaus eine nicht zu unterschätzende Unwucht an der Grundwelle 3, wobei außerdem die übertragbaren Drehmomente bei einer derartigen Passfeder-Nut-Verbindung vergleichsweise gering sind. Aufgrund von einzuhaltenden Toleranzen muss darüber hinaus ein Außendurchmesser der Grundwelle 3 bearbeitet werden, wodurch zusätzliche Arbeitsschritte erforderlich werden, was wiederum zusätzliche Kosten entstehen lässt.
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Da es bei Klebstoffen zudem eine ideale Klebstoffdicke gibt, kann diese durch eine Wahl der axialen Tiefe t der axialen Vertiefungen 10 einfach vorgegeben werden. Die Blechscheiben 7 können so fest miteinander verpresst werden, wobei die axialen Vertiefungen 10 den Klebespalt und damit die Klebstoffdicke gewährleisten.
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Durch das erfindungsgemäß vorgesehene Verkleben der einzelnen Blechscheiben 7 in Axialrichtung miteinander zu Blechpaketen 6 sowie ein zusätzliches Verkleben der jeweils randseitig angeordneten Blechscheibe 7 mit entweder der Wuchtscheibe 5 oder dem Antriebsflansch 4 kann nicht nur ein kostengünstiger Fertigungsprozess erreicht werden, sondern zudem auch eine hohe Drehmomentübertragungsfähigkeit. Weiter gesteigert werden kann das übertragbare Drehmoment dadurch, dass die einzelnen Blechscheiben 7 und damit die Blechpakete 6 zusätzlich radial mit der Grundwelle 3 verklebt sind. Die Wuchtscheibe 5 und/oder der Antriebsflansch 4 sind ebenfalls drehfest mit der Grundwelle 3 verbunden, beispielsweise mittels eines Presssitzes, einer Schweißverbindung oder einer Klebeverbindung.
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Betrachtet man eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Blechscheibe 7, so kann man bei einer derartigen Blechscheibe 7 entsprechend der 2 erkennen, dass eine axiale Vertiefung 10 ringförmig in Umfangsrichtung um die Achse 8 umlaufend ausgebildet ist. Die Tiefe t erstreckt sich dabei in die Blattebene hinein. Dies bietet den großen Vorteil, dass eine derartige Blechscheibe 7 keinerlei Unwucht aufweist. Zusätzlich oder alternativ können selbstverständlich auch Vertiefungen 10 vorsehen sein, die beispielsweise in der Art von Dellen bzw. Senken ausgebildet sind und entsprechend der 2 beispielhaft im ersten Quadranten angeordnet sind. Um eine durch derartige Vertiefungen 10 hervorgerufene Unwucht zumindest zu minimieren, können auch derartige Vertiefungen 10 beispielsweise in gegenüberliegenden Quadranten oder gleichmäßig über den Umfang, das heißt gleichmäßig über sämtliche Quadranten verteilt angeordnet werden.
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Das Einbringen der zumindest einen Vertiefung 10 kann dabei gleichzeitig mit dem Herstellen der jeweiligen Blechscheibe 7 erfolgen, wodurch kein weiterer Bearbeitungsschritt erforderlich ist und das Herstellen der Vertiefungen 10 zugleich kostengünstig möglich ist. Eine derartige axiale Vertiefung 10 kann beispielsweise mittels Stanzen, Fräsen, Prägen oder Strahlspanen hergestellt werden. Besonders das Prägen und Stanzen kann dabei in einen bereits bislang zum Herstellen der Blechscheiben 7 vorgesehenen Herstellungsschritt integriert werden.
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Betrachtet man nochmals die 1, so kann man erkennen, dass die Grundwelle 3 hohl ausgebildet ist und der Antriebsflansch 4 einen Axialfortsatz 11 aufweist, dessen Außendurchmesser vorzugsweise komplementär zu einem Innendurchmesser der Grundwelle 3 ausgebildet ist und der bei montiertem Rotor 1 in die Grundwelle 3 eingreift. Dabei kann der Außendurchmesser des Axialfortsatzes 11 geringfügig größer sein als ein Innendurchmesser der Grundwelle 3, wodurch bei einem Einpressen des Antriebsflansches 4 mit seinem Axialfortsatz 11 in die Grundwelle 3 eine drehfeste Presspassung erzeugt werden kann. Alternativ ist selbstverständlich auch ein Verkleben des Axialfortsatzes 11 in der Grundwelle 3 oder ein Verschweißen denkbar.
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Der Antriebsflansch 4 weist darüber hinaus einen Kragen 12 auf, der bei montiertem Rotor 1 axial an der Grundwelle 3 und an einer benachbarten Blechscheibe 7 anliegt und mit zumindest einer davon, das heißt mit zumindest der Grundwelle 3 oder der Blechscheibe 7 verklebt ist. Auf der gegenüberliegenden Seite weist auch die Wuchtscheibe 5 einen derartigen Kragen 12a auf, wodurch die einzelnen Blechpakete 7 in Axialrichtung zwischen dem Kragen 12a der Wuchtscheibe 5 und dem Kragen 12 des Antriebsflanschs 4 eingeklemmt sind. Die Wuchtscheibe 5 selbst besitzt beispielsweise einen Innendurchmesser, der geringfügig kleiner ist als ein Außendurchmesser der Grundwelle 3, wodurch bei einem Aufschieben der Wuchtscheibe 5 auf die Grundwelle 3 ebenfalls ein drehfester Presssitz erzeugt wird. Zusätzlich oder alternativ kann die Wuchtscheibe 5 selbstverständlich mit der Grundwelle 3 auch verklebt oder verschweißt sein.
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An einer ersten und/oder letzten Blechscheibe 7 des Blechpakets 6 ist dazu an einer freien axialen Stirnseite 9, das heißt an der dem Kragen 12 oder dem Kragen 12a zugewandten Stirnseite zumindest eine axiale Vertiefung 10 zur Aufnahme von Klebstoff angeordnet, wodurch ein Verkleben mit dem Antriebsflansch 4 oder der Wuchtscheibe 5 möglich ist.
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Mit den erfindungsgemäß auf zumindest einer axialen Stirnseite 9 der jeweiligen Blechscheiben 7 vorgesehenen Vertiefung 10 ist es erstmals möglich, eine Drehmomentübertragung durch eine vergleichsweise einfache Klebeverbindung 13 zu erreichen, wobei in diesem Fall die einzelnen Blechpakete 6 zusätzlich mit der Wuchtscheibe 5 und dem Antriebsflansch 4 und/oder der Außenmantelfläche der Grundwelle 3 über eine Klebeverbindung 13 verklebt sein können. Durch die Klebeverbindungen 13 lässt sich auf alle Fälle jedoch eine bislang zu einer Drehmomentübertragung eingesetzte Passfeder-Nut-Verbindung mit all ihren Nachteilen vermeiden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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