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Die Erfindung betrifft ein Rotorblechpaket für einen Elektromotor sowie eine Rotoreinheit mit einem solchen Rotorblechpaket.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Rotoren und Rotorblechpaketen für Elektromotoren bekannt.
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Insbesondere bei nach dem Vernier-Prinzip aufgebauten Elektromotoren werden hohe Anforderungen an die geometrische Genauigkeit des Rotors bzw. der Rotoreinheit gestellt. Ein wichtiges Kriterium stellt hierbei die tangentiale Position der Dauermagnete bzw. die Positionierung der Dauermagneten in Umfangsrichtung um die Rotationsachse dar. Die Mittelpunkte der Dauermagnete müssen in Umfangsrichtung um die Rotationsachse möglichst gleichmäßig verteilt sein, sodass also die Abstände zwischen den Mittelpunkten benachbarter Dauermagnete für alle Dauermagnete möglichst identisch sind.
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Sowohl bei Innenläufermotoren als auch bei Außenläufermotoren ist daher oftmals vorgesehen, die Dauermagneten mit einer entsprechend hohen Genauigkeit zu positionieren bzw. an dem Rotorblechpaket zu fixieren, was jedoch geringe Fertigungstoleranzen für die Dauermagnete als auch für das Rotorblechpaket sowie eine hohe Genauigkeit der für die Positionierung bzw. Fixierung genutzten Werkzeuge voraussetzt. Diese hohen Anforderungen führen entsprechend zu erhöhten Kosten und einer hohen Fehleranfälligkeit.
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Aus der
DE 20 2018 102 332 U1 ist beispielsweise ein Rotorblechpaket bekannt, bei welchem die Dauermagnete einseitig gegen einen festen Anschlag gepresst werden. Die für die Dauermagnete gegebene und nur durch hohen Aufwand minimierbare Toleranz in deren Breitenrichtung führt jedoch dazu, dass die Abstände zwischen den Mittelpunkten der Dauermagnete zueinander variieren können.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und ein Rotorblechpaket bereitzustellen, an welchem bzw. mit welchem die Dauermagnete in einfacher und kostengünstiger Weise zentriert in den dafür vorgesehenen Aufnahmen des Rotorblechpakets angeordnet werden können.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird daher ein Rotorblechpaket für einen Elektromotor vorgeschlagen, wobei es sich dabei um ein Rotorblechpaket für einen als Innenläufer oder einen als Außenläufer ausgebildeten Elektromotor handeln kann. Das Rotorblechpaket weist eine Vielzahl von entlang einer Rotationsachse d.h. in Axialrichtung gestapelten Rotorblechen, zumindest zwei Positionierbleche sowie eine Vielzahl von durch die Rotorbleche und die Positionierbleche gebildete, in Umfangsrichtung um die Rotationsachse gleichmäßig verteilten und in Radialrichtung einseitig offenen Aufnahmen zur Aufnahme von insbesondere als Oberflächenmagneten ausgebildeten Dauermagneten auf. Dabei können alle Positionierbleche vorzugsweise identisch sein bzw. eine identische Form aufweisen. Bei Rotorblechpakten für Innenläufermotoren sind die Aufnahmen an einer in Radialrichtung nach außen weisenden Fläche und bei Außenläufermotoren an einer in Radialrichtung nach innen weisenden Fläche des Rotorblechpakets vorgesehen. Die Positionierbleche sind vorzugsweise in Axialrichtung zueinander beabstandet, sodass also zumindest ein und weiter vorzugsweise eine Vielzahl von Rotorblechen in Axialrichtung zwischen diesen angeordnet sind. Die Positionierbleche weisen für zumindest einen Teil der Aufnahmen und vorzugsweise für alle Aufnahmen jeweils zwei die jeweilige Aufnahme flankierende Federschenkel auf, welche zur Positionierung und tangentialen Zentrierung der Dauermagnete in der jeweiligen Aufnahme in tangentialer Richtung d.h. in Umfangsrichtung und insbesondere von der jeweiligen Aufnahme weg federnd d.h. durch eine bestimmungsgemäße elastische Verformung auslenkbar sind. Weiter können die Dauermagnete durch die Positionierbleche auch zumindest in Umfangsrichtung um die Rotationsachse fixiert oder deren Fixierung unterstützt werden. Entsprechend sind die jeweils zwei Federschenkel ausgebildet, den jeweils in der Aufnahme anordenbaren Dauermagneten zwischen sich in der Aufnahme zu zentrieren und zentriert in der Aufnahme zu halten bzw. zu fixieren.
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Die Rotorbleche und Positionierbleche sowie auch die im Weiteren erwähnten Abschlussbleche sind vorzugsweise aus einem Elektroblech gebildet und insbesondere durch Stanzen hergestellt.
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Entsprechend können die Positionierbleche einen ring- oder scheibenförmigen Abschnitt aufweisen, aus welchem sich die Federschenkel in Radialrichtung hinaus erstrecken, wobei die Federschenkel vorzugsweise einstückig mit dem ring- oder scheibenförmigen Abschnitt verbunden und integral durch beispielsweise Stanzen mit diesem hergestellt sind. Dabei können die Positionierbleche insbesondere bei einer Ausführung für einen Außenläufermotor den ringförmigen und bei einer Ausführung für einen Innenläufermotor den scheibenförmigen Abschnitt aufweisen.
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Bei einem Rotorblechpaket für einen Innenläufermotor erstrecken sich die Federschenkel also entsprechend von einem scheibenförmigen Abschnitt radial nach außen von der Rotationsachse weg und für einen Außenläufermotor von einem ringförmigen Abschnitt radial nach innen zu der Rotationsachse hin.
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Bezüglich der Magnete bzw. Dauermagnete, welche auch als Permanentmagnete bezeichnet werden können, ist festzustellen, dass die vorzugsweise verwendeten Oberflächenmagnete sich von den alternativ verwendbaren eingebetteten Magneten insbesondere dadurch unterscheiden, dass die Oberflächenmagnete an einer Seite in Radialrichtung frei sind und in Radialrichtung im Wesentlichen lediglich eine einzige definierte Auflagefläche an dem Rotorblechpaket aufweisen. Davon abweichend ist bei eingebetteten Magneten vorgesehen, dass diese in deren Umfangsrichtung von dem Rotorblechpaket bzw. von den Rotorblechen des Pakets umgeben sind und hierfür meist in durch das Rotorblechpaket gebildete Taschen eingeschoben werden. Entsprechend sind die Oberflächenmagnete in Radialrichtung mit dem Rotorblechpaket und die eingebetteten Magnete ausschließlich in Axialrichtung mit dem Rotorblechpaket füg- d.h. in die jeweiligen Aufnahmen einführbar.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass sich die Federschenkel in Radialrichtung über die Rotorbleche hinaus erstrecken und in Radialrichtung insbesondere eine Erstreckung kleiner der Erstreckung der Dauermagnete in Radialrichtung aufweisen. Dadurch wird vermieden, dass sich die Federschenkel in einen Luftspalt zwischen dem mittels dem Rotorblechpaket gebildeten Rotor und einem zugehörigen Stator des Elektromotors hinein erstrecken, sodass der Luftspalt minimiert ausgebildet werden kann.
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Weiter können die Federschenkel ein freies Ende aufweisen, an welchem eine Einführschräge zur Führung der Dauermagnete in Radialrichtung in die jeweilige Aufnahme ausgebildet ist. Die Einführschrägen der zwei einander gegenüberliegenden Federschenkel einer Aufnahme laufen entsprechend aufeinander zu und bilden gemeinsam einen in die jeweilige Aufnahme führenden Trichter.
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Zur Zentrierung des jeweiligen Dauermagnets in der jeweiligen Aufnahme weisen die jeweils zwei Federschenkel gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung eine gleiche Federkonstante auf und sind ausgebildet, einander gegenüberliegend eine gleiche Federkraft auf den Dauermagneten auszuüben. Um eine gleiche Federkonstante erreichen zu können, sind die Federschenkel vorzugsweise spiegelverkehrt aber eine identische Form und Größe aufweisend, sowie aus dem gleichen oder identischen Material ausgebildet.
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Um einen definierten Anlagebereich der Federschenkel an dem jeweiligen Dauermagneten zu bestimmen, sieht zudem eine Variante vor, dass die Federschenkel jeweils zu ihrer jeweiligen Aufnahme hin konvex oder gefast d.h. mit einer Fase versehen ausgebildet sind und in tangentialer Richtung bzw. in Umfangsrichtung eine insbesondere abgerundete Anlagekontur zur Anlage an den Dauermagneten aufweisen, welche sich zudem in einem unausgelenktem d.h. kraftfreien Zustand des Federschenkels in die Aufnahme hineinerstrecken kann. Durch die abgerundete Anlagekontur kann der Federschenkel auf dem Dauermagneten mit geringem Widerstand abrollen und den Dauermagneten dadurch in einfacherweise Verschieben, wobei zugleich unabhängig von der Auslenkung der Federschenkel ein im Wesentlichen gleichbleibender Kontaktbereich zwischen den Federschenkeln und dem jeweiligen Dauermagneten bereitgestellt wird.
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Ist eine Kombination aus konvexer Anlagekontur und Einführschräge vorgesehen, können diese stetig bzw. sprungfrei und vorzugsweise unmittelbar ineinander übergehen.
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Es versteht sich, dass der minimale Abstand in tangentialer Richtung bzw. in Umfangsrichtung zwischen den zwei Federschenkeln einer jeweiligen Aufnahme und insbesondere zwischen den Anlagekonturen der Federschenkel einer jeweiligen Aufnahme insbesondere in einem kraftfreien d.h. nicht ausgelenktem Zustand vorzugsweise kleiner ist, als die Erstreckung bzw. die Abmessung der Dauermagnete in deren Breitenrichtung.
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Von den Federschenkeln kann zur Fixierung eine Klemmkraft auf die Dauermagnete bzw. auf den jeweiligen Dauermagnet aufgebracht werden, welche bereits ausreichend sein kann, um den Dauermagneten in Radial- und/oder Axialrichtung in der Aufnahme zu Fixieren. Sollte diese Klemmkraft aufgrund der Motorauslegung oder anderer Faktoren nicht ausreichend sein, kann ferner vorgesehen sein, dass die Federschenkel jeweils zu der jeweiligen Aufnahme hin eine Rastkontur aufweisen, welche ausgebildet ist, in eine an dem jeweiligen Dauermagneten ausgebildete Ausnehmung einzugreifen. Dabei kann die Rastkontur unabhängig und beispielsweise beabstandet von der Anlagekontur oder auch integral mit dieser ausgebildet sein.
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Um einen Luftspalt zwischen dem durch das Rotorblechpaket bestimmten Rotor und einem zugehörigen Stator zu minimieren, ist jedoch auch im Falle einer Rastkontur insbesondere vorgesehen, dass sich diese bzw. die mit einer solchen ausgebildeten Federschenkel in Radialrichtung nicht über die Dauermagnete hinauserstrecken und entsprechend eine Erstreckung der Federschenkel in Radialrichtung weiterhin kleiner der Erstreckung der Dauermagnete ist.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die zwei zueinander unmittelbar benachbarten Federschenkel zweier unmittelbar zueinander benachbarter Aufnahmen als gefederter Doppelschenkel ausgebildet sind, welche also eine gemeinsame und in Umfangs- bzw. Tangentialrichtung freie Basis aufweisen, von welcher sich die beiden Federschenkel unabhängig voneinander in Radialrichtung erstrecken. Dabei erstecken sich die Federschenkel bereits mit ihrer gemeinsamen Basis um den angrenzenden Bereich d.h. über den ringförmigen oder scheibenförmigen Abschnitt des Positionierblechs hinaus.
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Zur Vereinfachung des Herstellungsprozesses und/oder zur Bereitstellung einer vorbestimmten Federkraft der Federschenkel kann ein Übergang am Fuß der Federschenkel zumindest zu der jeweiligen bzw. in die jeweilige Aufnahme oder beidseitig jeweils als eine in Radialrichtung hinter die Aufnahme zurücktretende Ausnehmung ausgebildet sein. Dabei wird als Fuß der Federschenkel insbesondere der Abschnitt verstanden, welche in Radialrichtung gegenüber dem freien Ende liegt und an welchem die Federschenkel in den insbesondere scheiben- oder ringförmigen Abschnitt übergeht. Dadurch kann auch in einfacherweise erreicht werden, dass Kanten des jeweiligen in der Aufnahme angeordneten Dauermagnets im Bereich der Positionierbleche freibleiben.
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Um den Abstand zwischen zwei unmittelbar benachbarten Aufnahmen bzw. den darin anordenbaren Magneten in Umfangsrichtung um die Rotationsachse zu minimieren, ist zwischen zwei zueinander unmittelbar benachbarten Federschenkeln zweier unmittelbar zueinander benachbarter Aufnahmen ein und insbesondere genau ein einziger Federraum vorgesehen, in welchen die beiden Federschenkel bei tangentialer Auslenkung einfederbar sind. Vorzugsweise wird eine Breite des Federraums in tangentialer Richtung bzw. in Umfangsrichtung minimal möglich gewählt, wobei ein solches Minimum beispielsweise durch ein verwendetes Herstellungswerkzeug vorgegeben bzw. beschränkt sein kann. Obwohl die Breite des Federraums auch größer als der Federweg gewählt werden kann, kann der notwendige Platzbedarf dadurch minimiert werden, dass die Breite des Federraums im Wesentlichen dem einfachen oder zweifachen Federweg eines der Federschenkel und insbesondere des freien Endes des Federschenkels beim Führen des Dauermagneten in die Aufnahme entspricht, sodass also die beiden einander unmittelbar benachbarten Federschenkel wechselweise oder gleichzeitig in den Federraum einfederbar sind. Dabei können sich jedoch fertigungsbedingte Einschränkungen ergeben, sodass die Breite des Federraums auch abhängig von dem Fertigungsverfahren bestimmt werden kann.
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Eine Kontur zumindest eines Teils der Rotorbleche, d.h. bei Außenläufern insbesondere die Innenkontur der ringförmigen Grundform bzw. bei Innenläufern die Außenkontur der scheibenförmigen Grundform der Rotorbleche, ist gemäß einer vorteilhaften Variante aus einer Vielzahl von Geraden gebildet, welche miteinander ein regelmäßiges Polygon bilden, wobei jeweils eine Gerade der Kontur jeweils einer Aufnahme zugeordnet ist und insbesondere eine Anlagefläche bzw. einen Teil der Anlagefläche zur Auflage der Dauermagneten bestimmt.
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Gemäß einer ersten Variante ist vorgesehen, dass eine jeweils zwischen den zwei Federschenkeln einer Aufnahme liegende Verbindungskontur der Positionierbleche in Radialrichtung gegenüber den Rotorblechen zurückversetzt ist, sodass sich die Verbindungskontur nicht in die Aufnahmen hinein erstreckt, sondern von dieser beabstandet ist. Dadurch kann erreicht werden, dass die Verbindungskontur nicht exakt auf die benachbarten „herkömmlichen“ d.h. nicht als Positionierbleche ausgebildete Rotorbleche abgestimmt sein muss.
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Alternativ hierzu kann jedoch im Gegenteil vorgesehen sein, dass die jeweils zwischen den zwei Federschenkeln einer Aufnahme liegende Verbindungskontur der Positionierbleche in Radialrichtung gegenüber den Rotorblechen hervorsteht, sodass sich die Verbindungskontur in die Aufnahmen hinein erstreckt und eine Anlagefläche zur Auflage der Dauermagneten bestimmt. Entsprechend muss die Verbindungskontur wiederum nicht exakt auf die Rotorbleche abgestimmt sein, da die Dauermagnete nicht an diesen, sondern ausschließlich an den Positionierblechen anliegen.
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Neben diesen beiden Alternativen wäre ferner eine Variante möglich, bei welcher die jeweils zwischen den zwei Federschenkeln einer Aufnahme liegende Verbindungskontur der Positionierbleche in Radialrichtung mit den Rotorblechen bzw. der durch die Rotorbleche bestimmte Kontur abschließt.
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Weiter kann das Rotorblechpaket zumindest ein Abschlussblech aufweisen, welches die Aufnahmen in Axialrichtung abschließend angeordnet ist. Entsprechend kann das Abschlussblech mit den Rotorblechen und den Positionierblechen zu dem Rotorblechpaket gestapelt sein und die Aufnahmen in Axialrichtung d.h. in eine Richtung parallel der Rotationsachse begrenzen, wobei vorzugsweise zwei Abschlussbleche an den in Axialrichtung gegenüberliegenden Enden des Rotorblechpaktes vorgesehen sind, sodass die Aufnahmen in Axialrichtung beidseitig begrenzt sind.
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Sind zwei einander in Axialrichtung gegenüberliegende Abschlussbleche vorgesehen, können diese jeweils einen in Axialrichtung federnd ausgebildeten Federabschnitt aufweisen, welche sich zur Fixierung und axialen Zentrierung der Dauermagnete in der jeweiligen Aufnahme hineinerstrecken können, sodass durch die Federabschnitte ein in die jeweilige Aufnahme eingesteckter Dauermagnet in Axialrichtung in der Aufnahme zentriert und zusätzlich fixiert wird.
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Soll der Abstand zwischen den Dauermagneten weiter minimiert werden, ist grundsätzlich möglich, beispielsweise durch Sägen oder Schleifen gebildete, sich in Radialrichtung erstreckende Einkerbungen, Einschnitte bzw. allgemein Ausnehmungen korrespondierend zu den Federschenkeln in den Dauermagneten auszubilden, sodass sich die Dauermagneten in Tangential- bzw. Umfangsrichtung über die Federschenkel oder über die Federschenkel hinaus erstrecken.
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Weiter kann zur Reduzierung des Abstands zwischen den Dauermagneten auch der Abstand zwischen den unmittelbar benachbarten Federschenkeln zweier unmittelbar benachbarter Aufnahmen reduziert werden, was jedoch durch die Gegebenheiten der Herstellungsverfahren und der hierfür verwendeten Werkzeuge begrenzt sein kann.
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Daher sieht eine weitere Variante vor, dass zumindest vier Positionierbleche vorgesehen sind, welche jeweils nicht für jede Aufnahme, sondern für jede zweite Aufnahme die jeweils zwei die jeweilige Aufnahme flankierende Federschenkel aufweisen. Jeweils zwei der Positionierbleche sind miteinander gruppiert und zueinander in Umfangsrichtung verdreht angeordnet und stellen gemeinsam die Federschenkel für alle Aufnahmen bereit, sodass also durch die beiden gruppierten Positionierbleche je Aufnahme jeweils zwei Federschenkel vorgesehen sind. Die durch die vier Positionierbleche gebildeten zwei Gruppen aus je zwei Positionierblechen sind wiederum in Axialrichtung zueinander beabstandet. Dadurch, dass bei einer solchen Lösung die in Umfangsrichtung zueinander unmittelbar benachbarten Federschenkel zweier unmittelbar benachbarten Aufnahmen nicht an einem einzelnen, sondern an zwei in Axialrichtung benachbarten Positionierblechen vorgesehen sind, können die Aufnahmen in Umfangsrichtung enger nebeneinander angeordnet sein, wobei auch kein Federraum zwischen diesen Federschenkein eingehalten werden muss, da diese in unterschiedlichen, durch die Positionierbleche bestimmte Ebenen liegen und in diesen unterschiedlichen Ebenen unabhängig voneinander auslenkbar sind. Die Positionierbleche einer Gruppe können dabei in Axialrichtung unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sein, wobei auch vorgesehen sein kann, dass diese in Axialrichtung zueinander beabstandet sind, sodass die Federschenkel nicht der Positionierbleche einer Gruppe nicht aneinander anliegen, aneinander reiben oder sich ansonsten behindern. Hierfür kann in Axialrichtung zwischen den zwei Positionierblechen einer Gruppe beispielsweise zumindest ein Rotorblech d.h. ein nicht als Positionierblech ausgebildetes Rotorblech oder ein anderer Abstandshalter angeordnet sein. Die Positionierbleche werden zwar vorzugsweise in Axialrichtung versetzt und innerhalb einer Gruppe in Umfangsrichtung zueinander verdreht angeordnet, können ansonsten und insbesondere bezüglicher ihrer Form aber identisch sein.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Rotoreinheit aus einem erfindungsgemäßen Rotorblechpaket und in den Aufnahmen angeordneten bzw. anordenbaren, insbesondere als Oberflächenmagneten ausgebildeten Dauermagneten, welche in Radialrichtung zu einer ersten Seite hin an dem Rotorblechpaket anliegen und in Radialrichtung zu einer gegenüberliegenden zweiten Seite frei d.h. insbesondere frei von dem Rotorblechpaket sind, sodass durch den Abstand der freien Seite der Dauermagnete zu einem Stator des Elektromotors ein Luftspalt des Elektromotors bestimmt sein kann.
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Wie bereits erläutert, können die Dauermagnete in die Aufnahmen durch einen Klebstoff, welcher weiter im Bereich der Federschenkel vorgesehen sein kann, in die jeweiligen Aufnahmen eingeklebt sein. Bei weiteren Ausführungsformen kann es sich hierbei optional auch um einen magnetischen und/oder elektrisch leitfähigen Klebstoff handeln.
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Da die Herstellungskosten für einfach gehaltene Magnete geringer sind, ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Magnete in ihrem Querschnitt eine rechteckige Grundform d.h. einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
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Dennoch können korrespondierend zu den Federschenkeln in Radialrichtung und/oder schräg zu der Radialrichtung verlaufende Ausnehmungen in den Dauermagneten vorgesehen sein, in welche die Federschenkel eingreifen können. Solche Ausnehmungen können besonders kostengünstig und einfach durch Schleifen oder Sägen ausgebildet werden und sind entsprechend auch als Einkerbungen oder Einschnitte bezeichenbar.
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Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
- 1 eine perspektivisch dargestellte aus Rotorblechpaket und Dauermagneten bestehende Rotoreinheit;
- 2 eine erste Detailansicht in perspektivischer Darstellung der Rotoreinheit;
- 3 eine zweite Detailansicht in Draufsicht auf die Rotoreinheit;
- 4 eine Detailansicht in perspektivischer Darstellung des Rotorblechpakets;
- 5 eine Detailansicht in Draufsicht auf ein Positionierblech des Rotorblechpakets;
- 6 eine Detailansicht in perspektivischer Darstellung einer alternativen Variante des Rotorblechpakets;
- 7 eine Detailansicht in Draufsicht auf ein Positionierblech der alternativen Variante des Rotorblechpakets.
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Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Die 1 bis 5 zeigen unterschiedliche Ansichten und Detailausschnitte eines Rotorblechpakets 1, wobei in den 1 bis 3 jeweils Oberflächenmagnete als Dauermagnete 2 in die dafür vorgesehenen Aufnahmen 30 des Rotorblechpakets 1 eingesetzt sind, sodass die 1 bis 3 Ansichten bzw. Detailausschnitte einer Rotoreinheit 3 mit Rotorblechpaket 1 und Dauermagneten 2 zeigen. Die 6 und 7 zeigen Detailansichten analog zu den Ansichten gemäß der 4 und 5 einer alternativen Variante eines Rotorblechpakets 1, bei welcher statt zwei Positionierblechen 20 zwei Gruppen 28, 29 aus je zwei Positionierblechen 20 vorgesehen sind.
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Daraus folgt, dass gleiche Bezugszeichen in den Figuren auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hinweisen.
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In 1 ist die Rotoreinheit 3 aus dem Rotorblechpaket 1 mit den in den Aufnahmen 30 des Rotorblechpakets 1 angeordneten Dauermagneten 2 für einen als Außenläufermotor ausgebildeten Elektromotor in einer isometrischen Darstellung gezeigt. Weiter zeigt 2 einen vergrößerten und Ausschnitt einer solchen Rotoreinheit 3.
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Dabei weist das Rotorblechpaket 1 eine Vielzahl von Rotorblechen 10 sowie in der dargestellten Ausführung genau zwei Positionierbleche 20 auf, welche in Axialrichtung d.h. entlang der Rotationsachse X konzentrisch aufeinander gestapelt sind, wobei die Positionierbleche 20 in Axialrichtung zueinander beabstandet sind. In Axialrichtung zwischen den Positionierblechen 20 und beidseitig der Positionierbleche 20 sind jeweils eine Vielzahl von Rotorblechen 10 angeordnet, wodurch die Positionierbleche 20 in den 1 bis 3 im Wesentlichen durch ihre in Radialrichtung R hervorstehenden Federschenkel 21 erkennbar sind.
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Dadurch, dass das dargestellte Rotorblechpaket 1 bzw. die Rotoreinheit 3 für einen Außenläufermotor vorgesehen ist, weisen die Rotorbleche 10 und die Positionierbleche 20 vorliegend im Wesentlichen eine ringförmige Grundform auf, wobei die Aufnahmen 30 und die darin angeordneten Dauermagneten 2 radialinnen bzw. an einer in Radialrichtung R inneren Fläche des Rotorblechpakets 1 vorgesehen sind und von radialinnen in Radialrichtung R in die Aufnahmen 30 einlegbar bzw. einführbar sind.
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Zur Steigerung der Effizienz des Elektromotors sollen die Dauermagnete 2 derart positioniert werden, dass deren Mittelpunkte M in tangentialer Richtung bzw. in Umfangsrichtung U um die Rotationsachse X gleichmäßig beabstandet sind, also die Mittelpunkte M bzw. die Mittelachsen M aller Dauermagnete 2 einen möglichst identischen Abstand A zu den Mittelpunkten M der unmittelbar benachbarten Dauermagnete 2 aufweisen, wie es zur Verdeutlichung in 3 dargestellt ist.
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Da die einzelnen Dauermagneten 2 in ihre Breitenrichtung d.h. hier in tangentialer Richtung bzw. in Umfangsrichtung U eine gewisse Toleranz aufweisen, wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, dass die Positionierbleche 20, wie in allen Figuren dargestellt, aber in 5 besonders gut sichtbar, in der vorliegenden Ausführungsform für jede Aufnahme 30 jeweils zwei Federschenkel 21 aufweisen, welche die jeweilige Aufnahme 30 in Umfangsrichtung U flankieren.
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Dadurch, dass auf die Dauermagnete 2 an jeder Aufnahme 30 beidseitig eine von den Federschenkeln 21 im Wesentlichen identische Federkraft aufgebracht wird, werden die Dauermagnete 2 zwischen den Federschenkeln 21 und damit in Umfangsrichtung U bzw. in tangentialer Richtung in den Aufnahmen 30 zentriert und durch die Federkraft zugleich in den Aufnahmen 30 fixiert.
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Zwischen den Federschenkeln 21 einer jeweiligen Aufnahme 30 liegt eine die beiden Federschenkel 21 verbindende und insbesondere in 5 gezeigte Verbindungskontur 27. Liegt die Verbindungskontur 27 in einer Ebene mit den Geraden 11, durch welche die Anlagefläche für die Dauermagneten 2 in der Aufnahme gebildet werden, und welche dadurch eine polygonale Innenkontur der Rotorbleche 10 bestimmen, müsste die Verbindungskontur 27 bzw. die Lage und der Verlauf der Verbindungskontur 27 exakt auf die Geraden 11 abgestimmt sein, was entsprechend genaue Werkzeuge voraussetzt und einen hohen fertigungstechnischen Aufwand erzeugt. Daher ist gemäß der in den Figuren dargestellten Variante vorgesehen, dass die Verbindungskontur 27 in Radialrichtung R hinter die Geraden 11 bzw. die durch die Geraden 11 bestimmte, in 4 erkennbare Auflagefläche 31 der Aufnahmen 30 zur Anlage an die Dauermagneten 2 zurückversetzt ist, sodass sich die Rotorbleche 10 in Radialrichtung über die Verbindungskontur 27 hinauserstrecken. Entsprechend spielt die Verbindungskontur 27 für die Auflage der Dauermagneten 2 bzw. für die Aufnahme der Dauermagneten 2 in den Aufnahmen 30 keine Rolle, sodass bezüglich den Verbindungskonturen 27 ein geringerer Fertigungsaufwand mit einer höheren Toleranz verfolgt werden kann.
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Die Fertigung kann weiter dadurch vereinfacht werden, dass der Übergang am Fuß der Federschenkel 21 zu der jeweils zugehörigen Aufnahme 30 hin durch eine Ausnehmung 25 bestimmt wird, welche einfach im Rahmen der Ausbildung des Positionierblechs 20 und beispielsweise beim Stanzen des Positionierblechs 20 ausgebildet werden kann. Würde der Übergang beispielsweise nicht durch eine Ausnehmung 25 bestimmt werden, müsste dieser zum Beispiel durch ein fertigungstechnisch deutlich aufwändigeres Schleifen hergestellt werden, um zu vermeiden, dass der Übergang mit dem zugehörigen Dauermagneten 2 in Kontakttreten und dessen Positionierung dadurch negativ beeinflussen kann.
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Um auch bei durch die gegebenen Toleranzen unterschiedlichen Breiten der Dauermagneten 2 eine unabhängig davon definierte Anlagefläche der Federschenkel 21 an den Dauermagneten 2 bereitstellen zu können, weisen die Federschenkel 21 zu ihrer jeweils zugeordneten Aufnahme 30 hin eine konvexe und in die Aufnahme 30 hineinragende Anlagekontur 24 auf, welche dadurch, dass sie abgerundet ist, beim Zentrieren des jeweiligen Dauermagneten 2 an dessen Seitenflächen abrollen kann.
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Da die Dauermagneten 2 vorzugsweise als Oberflächenmagnete ausgebildet sind, werden diese besonders bevorzugt in Radialrichtung R in die Aufnahmen 30 eingeführt. Um diesen Füge- bzw. Montagevorgang zu vereinfachen, weisen die Federschenkel 21 an ihren freien Enden 22 in Richtung der jeweils zugehörigen Aufnahme 30 abfallende Einführschrägen 23 auf, sodass die beiden einander gegenüberliegenden Federschenkel 21 bzw. deren Einführschrägen 23 einer jeweiligen Aufnahme 30 eine Trichterform zur Führung der Dauermagnete 23 zwischen die Federschenkel 21 und in die jeweilige Aufnahmen 30 bilden.
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Weiter ist, wie insbesondere in 5 sichtbar, zwischen den beiden unmittelbar benachbarten Federschenkeln 21 zweier unmittelbar zueinander benachbarter Aufnahmen 30 ein Federraum 26 vorgesehen, in welchen die beiden Federschenkel 21 bei ihrer tangentialen Auslenkung bzw. bei ihrer Auslenkung in Umfangsrichtung U einfedern können.
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Eine alternative Weiterbildung des erfindungsgemäßen Rotorblechpakets 1, wie sie in Detailansichten in den 6 und 7 dargestellt ist, sieht vor, dass gerade nicht jedes Positionierblech 20 jeweils zwei die jeweilige Aufnahme 30 flankierende Federschenkel 21 für jede der Aufnahmen 30 aufweist, wie es bei der Variante gemäß der 1 bis 5 der Fall ist. Vielmehr weisen die Positionierbleche 20 jeweils je zwei Federschenkel 21 für jede zweite Aufnahme 30 auf, wobei insgesamt vier Positionierbleche 20 vorgesehen sind.
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Die vier Positionierbleche 20 sind zu zwei Gruppen 28, 29 aus je zwei Positionierblechen 20 gruppiert, wobei die erste Gruppe 28 und die zweite Gruppe 29 in Axialrichtung zueinander beabstandet sind.
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Die Positionierbleche 20 der Gruppen 28, 29 sind jeweils um eine einer Aufnahme 30 entsprechenden Winkelstellung zueinander verdreht zueinander angeordnet, sodass die beiden Positionierbleche 20 einer Gruppe 28, 29 gemeinsam die Positionierschenkel 21 für alle Aufnahmen 30 bereitstellen.
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Da also die Federschenkel 21 von der jeweils zugehörigen Aufnahme 30 frei wegfedern können und in Umfangsrichtung U um die Rotationsachse nicht von benachbarten Aufnahmen 30 oder deren Federschenkeln 21 behindert werden, ergeben sich für alle Federschenkel 21 größere Designfreiheiten. Diese müssen beispielsweise weniger filigran ausgebildet sein und können auch größere Federwege zurücklegen.
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Um zu vermeiden, dass zwei in Axialrichtung unmittelbar benachbarte Federschenkel 21 aneinander reiben oder sich sogar miteinander verhaken, ist - wie in 6 besonders gut sichtbar - vorgesehen, dass zwischen den zwei Positionierblechen 20 der Gruppen 28, 29 jeweils ein Rotorblech 10 angeordnet und die Positionierbleche 20 der Gruppen 28, 29 dadurch in Axialrichtung beabstandet sind.
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Soweit es die Genauigkeit des Werkzeugs zur Herstellung der Positionierbleche 20 und der Rotorbleche 10 erlaubt, kann auch vorgesehen sein, dass die Verbindungskontur 27 zwischen den Federschenkeln 21 in Radialrichtung R mit den Geraden 11 bzw. mit der durch die Geraden 11 bestimmte, in 6 erkennbare Auflagefläche 31 der Aufnahmen 30 zur Anlage an die Dauermagneten 2 abschließt. Alternativ könnten die Verbindungskonturen 27 auch wieder hinter die Geraden 11 bzw. die durch die Geraden 11 bestimmte Auflagefläche 31 zurücktreten, wie es gemäß der in den 1 bis 5 abgebildeten Variante vorgesehen ist.
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Das Federverhalten der Federschenkel 21 sowie die Fertigung kann zudem auch gemäß der Variante der 6 und 7 dadurch verbessert werden, dass der Übergang am Fuß der Federschenkel 21 beidseitig durch eine Ausnehmung 25 bestimmt wird, welche einfach im Rahmen der Ausbildung des Positionierblechs 20 und beispielsweise beim Stanzen des Positionierblechs 20 ausgebildet werden kann.
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Wie insbesondere nochmals in 7 dargestellt, entspricht der Federraum 26 zwischen zwei unmittelbar benachbarten Federschenkeln 21, welche nicht zu einer gemeinsamen Aufnahme 30 gehören, im Wesentlichen der Breite einer Aufnahme 30, sodass der Federraum 26 äußerst breit und für die Federschenkel 21 im Wesentlichen unbeschränkt ist.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202018102332 U1 [0005]