DE102021205919B4 - Laminated core for a rotor or a stator of an electrical machine and corresponding electrical machine - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Blechpaket (10) für einen Rotor oder einen Stator einer elektrischen Maschine, mit mehreren Blechen (12) und Verschweißungen (14) der Bleche (12) am Umfang (18, 22) des Blechpakets (10), die ein Schweißstellenmuster (20) entsprechender Schweißstellen auf der Umfangsfläche des Blechpakets (10) ergeben.Es ist vorgesehen, dass bei einer Näherung des Schweißstellenmusters (20) als Binärbild in einem sich bei entsprechender Segmentierung der Umfangsfläche sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung ergebenden Raster (24) bei dem in jedem einzelnen Rasterfeld (26) entweder keine Schweißstelle vorhanden ist, war einem Zustand 0 des entsprechenden Rasterfelds (26) entspricht, oder eine Schweißstelle vorhanden ist, was einem Zustand 1 des entsprechenden Rasterfelds (26) entspricht, eine sich durch Fouriertransformation dieses Binärbildes im Winkel-/Ortsbereich ergebende Funktion, also die Fourier-Transformierte des Binärbildes, einen flachen Verlauf in axialer Richtung und/oder in umfänglicher Richtung, insbesondere einen flachen Verlauf sowohl in axialer Richtung als auch in umfänglicher Richtung, aufweist.Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator, bei der der Rotor oder der Stator ein derartiges Blechpaket (10) aufweist.The present invention relates to a laminated core (10) for a rotor or a stator of an electrical machine, with a plurality of laminations (12) and welds (14) of the laminations (12) on the periphery (18, 22) of the laminated core (10), which Weld pattern (20) of corresponding weld points on the peripheral surface of the laminated core (10). It is provided that when the weld pattern (20) is approximated as a binary image in a grid ( 24) in which in each individual grid field (26) there is either no welding point, which corresponds to a state 0 of the corresponding grid field (26), or a welding point is present, which corresponds to a state 1 of the corresponding grid field (26), a through Fourier transformation of this binary image in the angular / spatial range yielding function, ie the Fourier transform of the binary image, a flat Ver running in the axial direction and/or in the circumferential direction, in particular a flat course both in the axial direction and in the circumferential direction.The invention further relates to an electrical machine with a rotor and a stator, in which the rotor or the stator is such a Laminated core (10).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Blechpaket für einen Rotor oder einen Stator einer elektrischen Maschine, mit mehreren Blechen und Verschweißungen der Bleche am Umfang des Blechpakets, die ein Schweißstellenmuster entsprechender Schweißstellen auf der Umfangsfläche des Blechpakets ergeben.The present invention relates to a laminated core for a rotor or a stator of an electrical machine, with a plurality of laminations and welds of the laminations on the periphery of the laminated core, which result in a weld pattern of corresponding welds on the peripheral surface of the laminated core.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator, wobei der Rotor oder der Stator ein entsprechendes Blechpaket aufweist.The present invention also relates to an electrical machine with a rotor and a stator, the rotor or the stator having a corresponding laminated core.

Stanzpaketierte Blechpakete für Rotoren oder Statoren von elektrischen Maschinen werden nach dem Packen in der Regel an mehreren Positionen über den Umfang an der äußeren Umfangsfläche (Mantelfläche) geradlinig verschweißt.Stamped stacked laminated cores for rotors or stators of electrical machines are usually welded in a straight line at several positions around the circumference on the outer circumferential surface (shell surface) after packing.

Im Betrieb der elektrischen Maschine werden die Blechpakete über die elektromagnetischen Zahnkräfte zu Schwingungen angeregt. Diese Schwingungen bilden sich sowohl über den Umfang als auch über die axiale Länge aus. Letztlich werden diese Schwingungen an das Gehäuse und die Luft übertragen und als Geräusch wahrgenommen, welches in der Regel als störend empfunden wird.During operation of the electrical machine, the laminated cores are excited to vibrate via the electromagnetic tooth forces. These vibrations form both over the circumference and over the axial length. Ultimately, these vibrations are transmitted to the housing and the air and perceived as noise, which is usually perceived as annoying.

In der Vergangenheit wurden bereits mögliche Lösungsansätze zur Beeinflussung des Übertragungsverhaltens der elektromagnetisch induzierten Schwingungen ausgearbeitet. Werden die über den Umfang gleichmäßig verteilten, geradlinigen Schweißnähte derart ausgeführt, dass sie die Schwingformen in axialer Richtung in Frequenz und Amplitude ändern, kann mit einem geänderten akustischen Verhalten gerechnet werden, bei dem störende Geräuschanteile reduziert sind.Possible solutions for influencing the transmission behavior of the electromagnetically induced vibrations have already been worked out in the past. If the straight weld seams, which are evenly distributed over the circumference, are executed in such a way that they change the deflection shapes in the axial direction in terms of frequency and amplitude, a changed acoustic behavior can be expected, in which disturbing noise components are reduced.

Aus der DE 100 12 849 A1 ist ein Statorkern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt.From the DE 100 12 849 A1 a stator core according to the preamble of patent claim 1 is known.

Die EP 2 605 370 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Anordung zur Bestimmung einer umlaufenden Reihenfolge von Statorsegmenten.the EP 2 605 370 A1 describes a method and an arrangement for determining a circumferential order of stator segments.

Die Druckschrift DE 35 17 330 A1 beschreibt ein Blechpaket für einen Stator einer als Drehstromgenerator ausgebildeten elektrischen Maschine, mit mehreren Blechen und Verschweißungen der Bleche am Umfang des Blechpakets, die ein Schweißstellenmuster entsprechender Schweißstellen auf der Umfangsfläche des Blechpakets ergeben, welches komplexer ist als das Muster, das sich durch Verschweißungen ergibt, die nur in Umfangsrichtung oder nur senkrecht zur Umfangsrichtung ausgerichtet sind. Das Schweißstellenmuster ergibt sich aus symmetrisch gegenläufig verlaufenden Diagonalschweißnähten, die „fachwerkartig und unter gegenseitiger Überkreuzung auf dem inneren und/oder äußeren Umfang“ aufgebracht sind. Über ein derartiges Schweißstellenmuster wird eine erkennbare Geräuschreduzierung beim Betrieb der elektrischen Maschine erreicht.The pamphlet DE 35 17 330 A1 describes a laminated core for a stator of an electrical machine designed as a three-phase generator, with several laminations and welds of the laminations on the periphery of the laminated core, which result in a weld pattern of corresponding welds on the peripheral surface of the laminated core, which is more complex than the pattern that results from welds, which are aligned only in the circumferential direction or only perpendicular to the circumferential direction. The weld pattern results from diagonal welds running symmetrically in opposite directions, which are applied "truss-like and crossing each other on the inner and/or outer circumference". A recognizable reduction in noise during operation of the electrical machine is achieved via such a welding point pattern.

Es bleibt jedoch ein Bedürfnis, derartige als störend empfundene Geräusche/Geräuschanteile weiter zu reduzieren.However, there remains a need to further reduce such noises/noise components that are perceived as disturbing.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maßnahmen bereitzustellen, über die eine weitere Geräuschreduzierung derartiger Geräusche beziehungsweise Geräuschanteile beim Betrieb einer elektrischen Maschine ermöglicht wird.It is therefore the object of the present invention to provide measures that enable a further noise reduction of such noises or noise components during the operation of an electrical machine.

Die Lösung der vorliegenden Erfindung erfolgt durch ein Blechpaket mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, in der Beschreibung oder den Figuren beschrieben, wobei weitere in den Unteransprüchen oder in der Beschreibung oder den Figuren beschriebene oder gezeigte Merkmale einzeln oder in einer beliebigen Kombination einen Gegenstand der Erfindung darstellen können, wenn sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt.The present invention is achieved by a laminated core with the features of claim 1 and an electrical machine with the features of claim 7. Preferred embodiments of the invention are described in the subclaims, in the description or in the figures, with others in the subclaims or in The features described or shown in the description or the figures, individually or in any combination, may represent an object of the invention if the context does not clearly indicate the opposite.

Bei dem erfindungsgemäßen Blechpaket für einen Rotor oder einen Stator einer elektrischen Maschine, mit mehreren Blechen und Verschweißungen der Bleche am Umfang des Blechpakets, die ein Schweißstellenmuster entsprechender Schweißstellen auf der Umfangsfläche des Blechpakets ergeben, ist vorgesehen, dass bei einer Näherung des Schweißstellenmusters als Binärbild in einem sich bei entsprechender Segmentierung der Umfangsfläche sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung ergebenden Raster bei dem in jedem einzelnen Rasterfeld entweder keine Schweißstelle vorhanden ist, war einem Zustand 0 des entsprechenden Rasterfelds entspricht, oder eine Schweißstelle vorhanden ist, was einem Zustand 1 des entsprechenden Rasterfelds entspricht, eine sich durch Fouriertransformation dieses Binärbildes im Winkel-/Ortsbereich ergebende Funktion, also die Fourier-Transformierte des Binärbildes, einen flachen Verlauf in axialer Richtung und/oder in umfänglicher Richtung, insbesondere einen flachen Verlauf sowohl in axialer Richtung als auch in umfänglicher Richtung, aufweist. Diese Ausgestaltung des Schweißstellenmusters dient der Reduktion des Übertragungsverhaltens elektromagnetisch induzierter Schwingungen und somit der Minderung der daraus resultierenden akustischen Abstrahlung. Auf diese Weise werden die aufgrund von Autokorrelation auftretenden Geräusche bzw. Geräuschkomponenten unterdrückt.In the case of the laminated core according to the invention for a rotor or a stator of an electrical machine, with a plurality of laminations and welds of the laminations on the periphery of the laminated core, which result in a weld pattern of corresponding welds on the peripheral surface of the laminated core, it is provided that when the weld pattern is approximated as a binary image in a grid resulting from a corresponding segmentation of the circumferential surface both in the axial direction and in the circumferential direction, in which there is either no weld point in each individual grid field, was one Corresponds to state 0 of the corresponding grid field, or a weld is present, which corresponds to a state 1 of the corresponding grid field, a function resulting from Fourier transformation of this binary image in the angular/local area, i.e. the Fourier transform of the binary image, a flat profile in the axial direction and/or in the circumferential direction, in particular a flat course both in the axial direction and in the circumferential direction. This design of the welding point pattern serves to reduce the transmission behavior of electromagnetically induced vibrations and thus to reduce the resulting acoustic radiation. In this way, the noise or noise components occurring due to autocorrelation are suppressed.

Mit dem Binärbild des Schweißstellenmusters als Funktion über den Umfang ergeben sich jetzt Binärfolgen mit verschiedene „0“ und „1‟-Zuständen über dem Winkel 360° (oder 2π). Diese Funktion über den Winkel/Ort (die 360°) kann man jetzt Fourier-transformieren und es ergibt sich die fouriertransformierte Funktion F ( x ( t ) ) = 1 2 p i 0 T X ( t ) e i ω t d t

Figure DE102021205919B4_0001
der Funktion x(t) im Zeitbereich (und ein entsprechendes Spektrum) sowie die fouriertransformierte Funktion F ( x ( φ ) ) = C 0 2 p i X ( φ ) e i ω φ d φ
Figure DE102021205919B4_0002
der Funktion x(φ) im Winkel- bzw. Ortsbereich (und ein entsprechendes Spektrum).With the binary image of the weld pattern as a function of the circumference, binary sequences now result with different "0" and "1" states over the angle 360° (or 2π). This function over the angle/location (the 360°) can now be Fourier-transformed and the Fourier-transformed function results f ( x ( t ) ) = 1 2 p i 0 T X ( t ) e i ω t i.e t
Figure DE102021205919B4_0001
the function x(t) in the time domain (and a corresponding spectrum) and the Fourier transformed function f ( x ( φ ) ) = C 0 2 p i X ( φ ) e i ω φ i.e φ
Figure DE102021205919B4_0002
of the function x(φ) in the angular or spatial domain (and a corresponding spectrum).

Die Binärbild-Näherung des Schweißstellenmusters ist optimal, wenn ein möglichst flaches „Spektrum“ nach einer Fouriertransformation nach dem Ort bzw. Winkel erreicht ist (Gleichung (2)). Dies gilt in umfänglicher wie axialer Richtung des Blechpakets.The binary image approximation of the weld pattern is optimal when a “spectrum” that is as flat as possible is achieved after a Fourier transformation according to the location or angle (equation (2)). This applies to the circumferential and axial direction of the laminated core.

Die Definition des flachen Verlaufs der sich durch Fouriertransformation des Binärbildes im Winkel-/Ortsbereich ergebenden Funktion wird dann beispielsweise durch einen maximal zulässigen Pegel-Unterschied zwischen einem minimalen zu einem maximalen Funktionswert dieser Funktion definiert. Dieser Pegel-Unterschied kann dann beispielsweise mit 6 dB angesetzt werden.The definition of the flat course of the function resulting from Fourier transformation of the binary image in the angular/spatial domain is then defined, for example, by a maximum permissible level difference between a minimum and a maximum function value of this function. This level difference can then be set at 6 dB, for example.

Das Blechpaket hat in der Regel die Form eines Hohlzylinders, der durch eine axiale Länge/Höhe, einen Innenradius und einen Außenradius gekennzeichnet ist. Dementsprechend hat ein solches Blechpaket einen Außenumfang und einen Innenumfang. An jedem dieser Umfänge können die besagten Verschweißungen angeordnet sein.The laminated core usually has the shape of a hollow cylinder, which is characterized by an axial length/height, an inner radius and an outer radius. Accordingly, such a laminated core has an outer circumference and an inner circumference. Said welds can be placed on each of these perimeters.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Binärbild zumindest in Umfangsrichtung, bevorzugt jedoch sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung, für jede einzelne Zeile/Spalte des Rasters als Binärcode-Folge gemäß eines Binärcodes geringer Autokorrelation mit den beiden Zuständen 0 und 1 näherbar ist. Beim Auslesen der einzelnen Zeilen beziehungsweise Spalten ergibt sich dann jeweils eine Binärcode-Folge gemäß des Binärcodes geringer Autokorrelation.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the binary image at least in the circumferential direction, but preferably both in the axial direction and in the circumferential direction, for each individual row/column of the grid as a binary code sequence according to a binary code with low autocorrelation with the two states 0 and 1 is approachable. When the individual rows or columns are read out, a binary code sequence then results in each case according to the binary code with low autocorrelation.

Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der jeweilige Binärcode geringer Autokorrelation ein Barker-Code oder ein Williard-Code ist. In den meisten Fällen ist der Barker-Code die beste Wahl. Der alternative Williard-Code weist im Gegensatz zu den Codefolgen des Barker-Codes eine höhere Autokorrelation auf.It is provided in particular that the respective binary code with low autocorrelation is a Barker code or a Willard code. In most cases, the Barker code is the best choice. In contrast to the code sequences of the Barker code, the alternative Williard code has a higher autocorrelation.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Segmentierung der Umfangsfläche in axialer Richtung eine Segmentierung in 4, 5, 7, 11 oder 13 gleichförmige Segmente und die Segmentierung der Umfangsfläche in Umfangsrichtung eine Segmentierung in 4, 5, 7, 11 oder 13 gleichförmige Segmente. Die Anzahl der Segmente entspricht der Länge der Code-Folge. Eine Länge der Code-Folge kleiner als vier ist zwar möglich, aber für die vorliegende Anwendung weniger sinnvoll. Eine Länge der Code-Folge größer 13 ist für den Barker-Code nicht bekannt.According to a further preferred embodiment of the invention, the segmentation of the circumferential surface in the axial direction is a segmentation into 4, 5, 7, 11 or 13 uniform segments and the segmentation of the circumferential surface in the circumferential direction is a segmentation into 4, 5, 7, 11 or 13 uniform segments . The number of segments corresponds to the length of the code sequence. A code sequence length of less than four is possible, but makes less sense for the present application. A length of the code sequence greater than 13 is not known for the Barker code.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der flache Verlauf der sich durch Fouriertransformation des Binärbildes im Winkel-/Ortsbereich ergebenden Funktion durch einen maximal zulässigen Pegel-Unterschied zwischen einem minimalen zu einem maximalen Funktionswert dieser Funktion von 3 dB gegeben ist, was einem Faktor 1/SQRT(2) entspricht.According to yet another preferred embodiment of the invention, it is provided that the flat progression of the function resulting from Fourier transformation of the binary image in the angular/spatial domain is given by a maximum permissible level difference between a minimum and a maximum function value of this function of 3 dB. which corresponds to a factor of 1/SQRT(2).

Schließlich ist bezüglich des Blechpakets mit Vorteil vorgesehen, dass die Rasterfelder rechteckig ausgebildet sind, wobei eine umfänglich verlaufende erste Seite des jeweiligen Rasterfeldes deutlich länger ist als die axial verlaufende zweite Seite des jeweiligen Rasterfeldes. Dementsprechend werden die Verschweißungen in der Regel als Schweißnähte ausgeführt. Es können jedoch auch einzelne Schweißpunkte hinzugefügt werden oder es kann das gesamte Schweißstellenmuster aus solchen Schweißpunkten aufgebaut sein.Finally, with regard to the laminated core, it is advantageously provided that the grid fields are of rectangular design, with a circumferentially running first side of the respective grid field being significantly longer than the axially running second side of the respective grid field. Accordingly, the welds are usually carried out as weld seams. However, individual spot welds can also be added, or the entire spot weld pattern can be made up of such spot welds.

Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit einem Rotor und einem Stator ist vorgesehen, dass der Rotor oder der Stator ein vorstehend genanntes Blechpaket aufweist. Dieses Blechpaket hat dann Verschweißungen der Bleche am Umfang des Blechpakets, die ein entsprechendes Schweißstellenmuster ergeben.In the electrical machine according to the invention with a rotor and a stator, it is provided that the rotor or the stator has a laminated core as mentioned above. This stack of laminations then has welds of the laminations on the circumference of the stack of laminations, which result in a corresponding pattern of welds.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ist vorgesehen, dass diese als Elektromotor und/oder als elektrischer Generator ausgebildet ist, also als Elektromotor, als Generator oder als sogenannter Motorgenerator.According to a preferred embodiment of the electric machine according to the invention, it is provided that this is designed as an electric motor and/or as an electric generator, ie as an electric motor, as a generator or as a so-called motor generator.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ist vorgesehen, dass diese als Synchronmaschine ausgebildet ist. Eine Synchronmaschine ist eine rotierende elektrische Maschine, in der der Rotor synchron mit dem Drehfeld des Stators läuft. Synchronmaschinen werden häufig als Drehstrommaschinen, also als Drehstrom-Synchronmaschinen ausgeführt. Vom Prinzip her kann jede Synchronmaschine als elektrischer Motor und/oder elektrischer Generator betrieben werden.According to a further preferred embodiment of the electric machine according to the invention, it is provided that this is designed as a synchronous machine. A synchronous machine is a rotating electrical machine in which the rotor runs synchronously with the rotating field of the stator. Synchronous machines are often designed as three-phase machines, ie as three-phase synchronous machines. In principle, any synchronous machine can be operated as an electric motor and/or electric generator.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ist vorgesehen, dass diese als Asynchronmaschine ausgebildet ist. Eine Asynchronmaschine, oft auch Drehstrom-Asynchronmaschine oder Drehstrom-Induktionsmaschine genannt, ist eine Drehstrommaschine bei der der Rotor dem Drehfeld des Stators entweder vor- oder nachläuft.According to yet another preferred embodiment of the electrical machine according to the invention, it is provided that this is designed as an asynchronous machine. An asynchronous machine, often also called a three-phase asynchronous machine or three-phase induction machine, is a three-phase machine in which the rotor either leads or lags the rotating field of the stator.

Mit Bezug auf weitere Vorteile und technische Merkmale des Blechpakets und der elektrischen Maschine wird auf die Beschreibung, auf die Figuren wie auf die Beschreibung der Figuren verwiesen.With regard to further advantages and technical features of the laminated core and the electrical machine, reference is made to the description, to the figures and to the description of the figures.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Figur weiter erläutert, wobei einzelne oder mehrere Merkmale der Figur für sich oder in Kombination ein Merkmal der Erfindung sein können. Ferner sind Figur und Beispiel nur exemplarisch aber in keiner Weise beschränkend zu sehen.The invention is explained in more detail below with reference to the figure, wherein one or more features of the figure can be a feature of the invention, either alone or in combination. Furthermore, figure and example are only to be seen as examples but in no way restrictive.

Es zeigt:

  • 1 in einer schematischen Darstellung ein Blechpaket für einen Stator einer elektrischen Maschine.
It shows:
  • 1 in a schematic representation of a laminated core for a stator of an electrical machine.

Die 1 zeigt schematisch ein Blechpaket 10 für einen (hier nicht gezeigten) Stator einer elektrischen Maschine. Das Blechpaket 10 umfasst eine Mehrzahl von hier nicht im einzelnen gezeigten Blechen 12, die entlang einer Achse 14 gestapelt sind. Jedes der Bleche 12 hat grob die Form einer Ringscheibe, ähnlich einer Unterlegscheibe. Das Blechpaket 10 umfasst weiterhin Verschweißungen 16 der Bleche 12 am Außenumfang 18 des Blechpakets 10, die ein Schweißstellenmuster 20 entsprechender Schweißstellen auf der Umfangsfläche des besagten Umfangs 18 des Blechpakets 10 ergeben. Das Blechpaket 10 selbst hat grob die Form eines Hohlzylinders, der durch eine axiale Länge/Höhe, einen Innenradius und einen Außenradius gekennzeichnet ist. Dementsprechend hat ein solches Blechpaket 10 neben dem Außenumfang 18 auch einen Innenumfang 22. Prinzipiell können dabei die besagten Verschweißungen 16 an jedem dieser Umfänge 18, 22 angeordnet sein. Hier bei dem Blechpaket 10 für den Stator sind die Verschweißungen 16 am Außenumfang 18 während am Innenumfang 22 umfänglich (hier nicht gezeigte) Zähne angeordnet sind, die mit entsprechenden (hier ebenfalls nicht gezeigten) Wicklungen versehen sind.the 1 shows schematically a laminated core 10 for a (not shown here) stator of an electrical machine. The laminated core 10 comprises a plurality of laminations 12 , not shown in detail here, which are stacked along an axis 14 . Each of the sheets 12 has roughly the shape of an annular disk, similar to a washer. The core 10 further includes welds 16 of the laminations 12 on the outer periphery 18 of the core 10 which result in a weld pattern 20 of corresponding welds on the peripheral surface of said perimeter 18 of the core 10 . The laminated core 10 itself roughly has the shape of a hollow cylinder, which is characterized by an axial length/height, an inner radius and an outer radius. Accordingly, such a laminated core 10 has an inner circumference 22 in addition to the outer circumference 18. In principle, the said welds 16 can be arranged on each of these circumferences 18, 22. Here in the case of the laminated core 10 for the stator, the welds 16 are on the outer circumference 18 while teeth (not shown here) are arranged circumferentially on the inner circumference 22 and are provided with corresponding windings (also not shown here).

Stanzpaketierte Blechpakete 10 für Rotoren und/oder Statoren von elektrischen Maschinen werden zum Zweck der Anwendbarkeit des hier beschriebenen Vorgehens sowohl in Umfangs- als auch Längsrichtung segmentiert. Bei einer Näherung des Schweißstellenmusters 20 als Binärbild in einem Raster (gestrichelte Linien) 24, welches durch die entsprechende Segmentierung der Umfangsfläche sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung ergibt, bei dem in jedem einzelnen Rasterfeld 26 entweder keine Schweißstelle vorhanden ist (was einem Zustand 0 des entsprechenden Rasterfelds 26 entspricht) oder eine Schweißstelle vorhanden ist (was einem Zustand 1 des entsprechenden Rasterfelds 26 entspricht) eine sich durch Fouriertransformation dieses Binärbildes im Winkel-/Ortsbereich ergebende Funktion, also die Fourier-Transformierte des Binärbildes, einen flachen Verlauf sowohl in axialer Richtung als auch in umfänglicher Richtung aufweist.Stamped laminated cores 10 for rotors and/or stators of electrical machines are segmented both in the circumferential and longitudinal direction for the purpose of applicability of the procedure described here. When approximating the weld spot pattern 20 as a binary image in a grid (dashed lines) 24, which results from the corresponding segmentation of the peripheral surface both in the axial direction and in the circumferential direction, in which there is either no weld spot in each individual grid field 26 (which corresponds to a state 0 of the corresponding grid field 26) or a welding spot is present (which corresponds to a state 1 of the corresponding grid field 26) a function resulting from Fourier transformation of this binary image in the angular/spatial area, i.e. the Fourier transform of the binary image, has a flat profile both in has axial direction as well as in the circumferential direction.

Diese Ausgestaltung des Schweißstellenmusters 20 dient dabei der Reduktion des Übertragungsverhaltens elektromagnetisch induzierter Schwingungen und somit der Minderung der akustischen Abstrahlung. Hierbei kann sich die Anzahl der Umfangssegmente von denen in Längsrichtung unterschieden, wobei die jeweiligen richtungsbezogenen Segmente äquidistant auszuführen sind. Basierend auf der jeweiligen Segmentanzahl, also der Anzahl der Rasterfelder 26 pro Zeile bzw. Spalte, wird für das Verschweißen der Segmente hier im Beispiel der Barker Code mit der Länge n = Segmentanzahl gewählt.This configuration of the welding point pattern 20 serves to reduce the transmission behavior of electromagnetically induced vibrations and thus to reduce the acoustic radiation. In this case, the number of circumferential segments can differ from those in the longitudinal direction, with the respective direction-related segments having to be designed to be equidistant. Based on the respective number of segments, ie the number of grid fields 26 per row or column, the Barker code with the length n=number of segments is selected for welding the segments here in the example.

Hier im Beispiel ergibt sich also ein Naxial x Numfänglich - Raster mit:

  • Naxial = 11: Anzahl der Segmente in Längsrichtung
  • Numfänglich = 7: Anzahl der Segmente in Umfangsrichtung
In this example, the result is an N axial x N circumferential grid with:
  • N axial = 11: number of segments in the longitudinal direction
  • N circumferential = 7: number of segments in the circumferential direction

Gemäß Barker Code ergeben sich folgende Codefolgen: A axial = [ 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 ]

Figure DE102021205919B4_0003
A umf a ¨ ñglich = [ 1 1 1 0 0 1 0 ]
Figure DE102021205919B4_0004
According to the Barker Code, the following code sequences result: A axial = [ 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 ]
Figure DE102021205919B4_0003
A comp a ¨ possible = [ 1 1 1 0 0 1 0 ]
Figure DE102021205919B4_0004

Negationen beziehungsweise Umkehrungen der Codefolgen sind möglich.Negations or inversions of the code sequences are possible.

Ein Parameterwert von 1 gibt an, dass die Bleche 12 im entsprechenden Rasterfeld 26 zu verschweißen sind, während ein Parameterwert von 0 angibt, dass das entsprechende Rasterfeld 26 frei von Schweißstellen bleiben soll.A parameter value of 1 indicates that the sheets 12 in the corresponding grid 26 are to be welded, while a parameter value of 0 indicates that the corresponding grid 26 is to remain free of welds.

Es ergibt sich also das in 1 zumindest teilweise gezeigte Raster 24, bei dem in jedem einzelnen Rasterfeld 26 entweder keine Schweißstelle vorhanden ist, war einem Zustand 0 des entsprechenden Rasterfelds 26 entspricht, oder eine Schweißstelle vorhanden ist, was einem Zustand 1 des entsprechenden Rasterfelds 26 entspricht.So it turns out that in 1 at least partially shown grid 24, in which either no welding point is present in each individual grid field 26, which corresponds to a state 0 of the corresponding grid field 26, or a welding point is present, which corresponds to a state 1 of the corresponding grid field 26.

In Matrixschreibweise ergibt sich eine Schweißvorgabe über das Binärbild zu:

Figure DE102021205919B4_0005
In matrix notation, a welding specification results from the binary image:
Figure DE102021205919B4_0005

Alternativ zur Nutzung des Barker-Codes kann auch der Williard-Code oder jeder andere Binärcode geringer Autokorrelation genutzt werden.As an alternative to using the Barker code, the Willard code or any other binary code with low autocorrelation can also be used.

Claims (10)

Blechpaket (10) für einen Rotor oder einen Stator einer elektrischen Maschine, mit mehreren Blechen (12) und Verschweißungen (14) der Bleche (12) am Umfang (18, 22) des Blechpakets (10), die ein Schweißstellenmuster (20) entsprechender Schweißstellen auf der Umfangsfläche des Blechpakets (10) ergeben, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Näherung des Schweißstellenmusters (20) als Binärbild in einem sich bei entsprechender Segmentierung der Umfangsfläche sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung ergebenden Raster (24) bei dem in jedem einzelnen Rasterfeld (26) entweder keine Schweißstelle vorhanden ist, was einem Zustand 0 des entsprechenden Rasterfelds (26) entspricht, oder eine Schweißstelle vorhanden ist, was einem Zustand 1 des entsprechenden Rasterfelds (26) entspricht, eine sich durch Fouriertransformation dieses Binärbildes im Winkel-/Ortsbereich ergebende Funktion, also die Fourier-Transformierte des Binärbildes, einen flachen Verlauf in axialer Richtung und/oder in umfänglicher Richtung, insbesondere einen flachen Verlauf sowohl in axialer Richtung als auch in umfänglicher Richtung, aufweist.Laminated core (10) for a rotor or a stator of an electrical machine, with a plurality of laminations (12) and welds (14) of the laminations (12) on the periphery (18, 22) of the laminated core (10), which have a weld pattern (20) corresponding Welds on the circumferential surface of the laminated core (10), characterized in that when the weld pattern (20) is approximated as a binary image in a grid (24) resulting from appropriate segmentation of the circumferential surface both in the axial direction and in the circumferential direction, in the case of the in each individual grid field (26) either no welding point is present, which corresponds to a state 0 of the corresponding grid field (26), or a welding point is present, which corresponds to a state 1 of the corresponding grid field (26), a Fourier transformation of this binary image in angular /Local area resulting function, ie the Fourier transform of the binary image, a flat profile in the axial direction and / or r in the circumferential direction, in particular a flat profile both in the axial direction and in the circumferential direction. Blechpaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Binärbild sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung für jede einzelne Zeile/Spalte des Rasters (24) als Binärcode-Folge gemäß eines Binärcodes geringer Autokorrelation mit den beiden Zuständen 0 und 1 näherbar ist.laminated core after claim 1 , characterized in that the binary image can be approached both in the axial direction and in the circumferential direction for each individual row/column of the grid (24) as a binary code sequence according to a binary code with low autocorrelation with the two states 0 and 1. Blechpaket nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Binärcode geringer Autokorrelation ein Barker-Code oder ein Williard-Code ist.laminated core after claim 2 , characterized in that the respective binary code with low autocorrelation is a Barker code or a Willard code. Blechpaket nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentierung der Umfangsfläche in axialer Richtung eine Segmentierung in 4, 5, 7, 11 oder 13 gleichförmige Segmente und die Segmentierung der Umfangsfläche in Umfangsrichtung eine Segmentierung in 4, 5, 7, 11 oder 13 gleichförmige Segmente ist.Sheet metal package according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the segmentation of the circumferential surface in the axial direction is a segmentation into 4, 5, 7, 11 or 13 uniform segments and the segmentation of the circumferential surface in the circumferential direction is a segmentation into 4, 5, 7, 11 or 13 uniform segments. Blechpaket nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der flache Verlauf der sich durch Fouriertransformation des Binärbildes im Winkel-/Ortsbereich ergebenden Funktion durch einen maximal zulässigen Pegel-Unterschied zwischen einem minimalen zu einem maximalen Funktionswert dieser Funktion von 3 dB definiert ist.Sheet metal package according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the flat progression of the function resulting from Fourier transformation of the binary image in the angular/local range is defined by a maximum permissible level difference between a minimum and a maximum function value of this function of 3 dB. Blechpaket nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasterfelder (26) rechteckig ausgebildet sind, wobei eine umfänglich verlaufende erste Seite des jeweiligen Rasterfeldes (26) deutlich länger ist als die axial verlaufende zweite Seite des jeweiligen Rasterfeldes (26).Sheet metal package according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the grid fields (26) are rectangular, a circumferential first side of the respective grid field (26) being significantly longer than the axially running second side of the respective grid field (26). Elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor oder der Stator ein Blechpaket (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.Electrical machine with a rotor and a stator, characterized in that the rotor or the stator is a laminated core (10) according to one of Claims 1 until 6 having. Elektrische Maschine nach Anspruch 7, ausgebildet als Elektromotor und/oder als Generator.Electric machine after claim 7 , designed as an electric motor and / or as a generator. Elektrische Maschine nach Anspruch 7 oder 8, ausgebildet als Synchronmaschine.Electric machine after claim 7 or 8th , designed as a synchronous machine. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 7 oder 8, ausgebildet als Asynchronmaschine.Electric machine according to one of Claims 7 or 8th , designed as an asynchronous machine.
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