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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Rotor einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Es ist schon ein Rotor einer elektrischen Maschine aus der
JP2006217770 A2 bekannt, mit einer um eine Rotorachse drehbaren Rotorwelle und einem auf der Rotorwelle angeordneten Rotorblechpaket, das ein Paket von Blechlamellen umfasst. Zwischen dem Rotorblechpaket und der Rotorwelle ist eine Pressverbindung zur Übertragung von Drehmoment vorgesehen. Die Blechlamellen weisen an einem der Rotorwelle zugewandten Innenumfang jeweils eine Innenkontur mit Zähnen zur Ausbildung der Pressverbindung auf. Zumindest ein Teilpaket des Rotorblechpakets ist aus formgleichen, insbesondere formidentischen, Blechlamellen gebildet. Die formgleichen Blechlamellen sind zumindest in dem Teilpaket derart um einen Verdrehwinkel zueinander verdreht, dass die Zähne der Blechlamellen in nicht-fluchtender Weise ohne Überlappung zu den Zähnen von benachbarten Blechlamellen angeordnet sind. Auf diese Weise werden Zwischenräume zwischen den Zähnen gebildet, in die sich die Zähne beim Ausbilden der Pressverbindung in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse hineinbiegen können.
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Vorteile der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Rotor einer elektrischen Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass das maximal übertragbare Drehmoment der Pressverbindung erhöht werden kann, indem die formgleichen Blechlamellen zumindest in dem Teilpaket derart zueinander verdreht sind, dass mehrere, insbesondere alle, Zähne der Innenkontur der jeweiligen Blechlamellen jeweils teilweise überlappend zu Zähnen von benachbarten Blechlamellen angeordnet sind. Die entsprechenden Zähne werden also in nicht-fluchtender Weise teilweise überlappend angeordnet. Durch die erfindungsgemäße teilweise Überlappen der Zähne sind die einzelnen Zähne besser mechanisch abgestützt, somit weniger biegsam in axialer Richtung und daher mechanisch steifer
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Rotors einer elektrischen Maschine möglich.
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Nach einem vorteilhaften ersten Ausführungsbeispiel kann die Innenkontur der formgleichen Blechlamellen jeweils mehrere Abfolgen von einem Verzahnungsabschnitt und einer Zwischennut aufweisen. Die Verzahnungsabschnitte umfassen jeweils eine Gruppe von Zähnen, wobei zwischen benachbarten Zähnen des jeweiligen Verzahnungsabschnitts jeweils eine Zahnnut ausgebildet ist. Die Zwischennuten bilden im Rotorblechpaket mehrere in axialer Richtung verlaufende Axialnuten, wobei in zumindest einer der Axialnuten jeweils zumindest eine Schweißnaht zum Verbinden von Blechlamellen des Rotorblechpakets vorgesehen ist. Auf diese Weise kann das Rotorblechpaket mit der erfindungsgemäßen Pressverbindung an der Innenkontur verschweißt werden, so dass ein Auffächern der Blechlamellen des Rotorblechpakets verhindert wird. Die Axialnuten sind in axialer Richtung beispielsweise durchgängig ausgeführt, zumindest bezüglich des Teilpaketes.
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Auch vorteilhaft ist, wenn die Axialnuten jeweils zwei unebene, insbesondere verrippte, Nutflanken aufweisen, die durch unterschiedlich weit in die jeweilige Axialnut vorstehende Zähne der Verzahnungsabschnitte gebildet sind. Die unebenen oder verrippten Nutflanken der Axialnuten entstehen durch das Verdrehen der Blechlamellen. Die an die Axialnut angrenzenden Zähne ragen nur so weit in die Axialnut hinein, dass noch ein axial durchgängiger Nutbereich ohne Zähne bestehen bleibt, in dem dann die Schweißverbindung hergestellt werden kann. Auf diese Weise kann das Rotorblechpaket mit der erfindungsgemäßen Pressverbindung an der Innenkontur verschweißt werden.
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Sehr vorteilhaft ist es, wenn die Zwischennuten in Umfangsrichtung gesehen breiter ausgebildet sind als die Zahnnuten der Verzahnungsabschnitte. Auf diese Weise wird erreicht, dass noch ein ausreichend breiter axial durchgängiger Nutbereich ohne Zähne bestehen bleibt, in dem dann die Schweißverbindung hergestellt werden kann.
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Desweiteren vorteilhaft ist, wenn an einem Nutgrund der Zwischennuten jeweils eine vorstehende Schweißnase zur Bildung der Schweißnaht ausgebildet ist. Auf diese Weise kann das Schweißen der Schweißnaht besser gesteuert werden. Außerdem kann mit weniger Schweißleistung geschweißt werden, so dass weniger Porositäten und weniger Schweißfehler in der Schweißnaht auftreten. Trotzdem noch auftretende Schweißfehler liegen außerhalb des Rotorjochs, was die Zuverlässigkeit und Dauerbelastbarkeit der Pressverbindung bzw. des Pressverbands verbessert.
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Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Schweißnasen der Zwischennuten in einer Vertiefung des Nutgrundes ausgebildet, wodurch Schweißspritzer an den Zähnen vermieden werden können.
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Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn in den Zwischennuten derselben Blechlamelle die Position der Schweißnasen relativ zu den Flanken der jeweiligen Zwischennut variiert und dass die Blechlamellen derart angeordnet sind, dass die Schweißnasen derselben Axialnut zueinander fluchten. Auf diese Weise wird die erfindungsgemäße teilweise Überlappung der Zähne der Innenkontur mit Zähnen von benachbarten Blechlamellen erreicht.
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Vorteilhaft ist, wenn bezüglich einer einzelnen der Blechlamellen die Anzahl der Verzahnungsabschnitte und die Anzahl der Zwischennuten jeweils einer Rotorpolzahl des Rotors entspricht. Auf diese Weise kann das Rotorblechpaket aus formgleichen Blechlamellen gebildet werden, die beispielsweise mit demgleichen oder demselben Stanzwerkzeug ausgestanzt sind.
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Außerdem vorteilhaft ist, wenn die Verzahnungsabschnitte der jeweiligen Blechlamelle, abgesehen von einem einzigen der Verzahnungsabschnitte, jeweils die gleiche Anzahl von Zähnen aufweisen. Auf diese Weise kann die Überlappung der Zähne und damit das maximal übertragbare Drehmoment erhöht werden.
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Weiter vorteilhaft ist, wenn die Verzahnungsabschnitte der jeweiligen Blechlamelle in Summe eine ungerade Anzahl von Zähnen aufweisen. Auf diese Weise kann die Überlappung der Zähne und damit das maximal übertragbare Drehmoment erhöht werden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine mit einem erfindungsgemäßen Rotor.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- 1 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Rotors einer elektrischen Maschine,
- 2 eine dreidimensionale Teilansicht einer erfindungsgemäßen Innenkontur des Rotors nach 1,
- 3 eine zweidimensionale Ansicht der Innenkontur des Rotors nach 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 4 eine Ansicht des Details A der Innenkontur nach 3 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und
- 5 eine Ansicht des Details A der Innenkontur nach 3 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Rotors einer elektrischen Maschine.
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Der Rotor 2 einer elektrischen Maschine 1 weist einen um eine Rotorachse 3 drehbaren Rotorträger 4, insbesondere eine Rotorwelle, und ein auf dem Rotorträger 4 angeordnetes Rotorblechpaket 5 auf. Das Rotorblechpaket 5 umfasst ein Paket von Blechlamellen 6, insbesondere aus Elektroblech. Zwischen dem Rotorblechpaket 5 und dem Rotorträger 4 ist eine Pressverbindung zur Übertragung von Drehmoment vorgesehen. Am Innenumfang 5i des Rotorblechpakets 5 ist eine Zahnstruktur ausgeführt, die mit dem beispielsweise zylinderförmigen Rotorträger 4 zur Bildung der Pressverbindung zusammenwirkt.
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2 zeigt eine dreidimensionale Teilansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Innenumfangs 5i des Rotors nach 1.
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Die Blechlamellen 6 haben an einem dem Rotorträger 4 zugewandten Innenumfang jeweils eine Innenkontur 6i mit Zähnen 7 zur Ausbildung der Pressverbindung mit dem Rotorträger 4. Zumindest ein Teilpaket des Rotorblechpakets 5 ist aus formgleichen, insbesondere formidentischen, Blechlamellen 6 aufgebaut. Die formgleichen Blechlamellen 6 sind beispielsweise mit dem gleichen Stanzwerkzeug ausgestanzt. Die formgleichen Blechlamellen 6 sind zumindest in dem Teilpaket um einen Verdrehwinkel um die Rotorachse 3 zueinander verdreht. Der Verdrehwinkel der Blechlamellen 6 kann beispielsweise einem Winkel entsprechen, der sich aus einem Quotienten von 360°/Rotorpolzahl oder einem ganzzahligen Vielfachen des Quotienten ergibt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die formgleichen Blechlamellen 6 zumindest in dem Teilpaket derart zueinander verdreht sind, dass mehrere, insbesondere alle, Zähne 7 der Innenkontur 6i der jeweiligen Blechlamelle 6 jeweils teilweise überlappend zu Zähnen 7 von benachbarten Blechlamellen 6 angeordnet sind, unter Bildung jeweils eines Zahnüberlapps 20.
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Die Zähne haben in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse 3 eine Zahnhöhe H, die beispielsweise im Bereich zwischen 0,1 mm und 0,8 mm liegt. Die Blechlamellen 6 haben beispielsweise eine Blechstärke im Bereich zwischen 0,1 mm und 0,5 mm.
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Die in 2 gezeigte Struktur des Innenumfangs 5i des Rotors 2 kann sich in Umfangsrichtung über den gesamten Innenumfang 5i ohne Unterbrechung erstrecken. Alternativ kann die Struktur des Innenumfangs 5i des Rotors 2 an bestimmten Umfangspositionen gemäß der 3 bis 5 unterbrochen sein.
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3 zeigt eine zweidimensionale Ansicht der Innenkontur des Rotors nach 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
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Die Innenkontur 6i der formgleichen Blechlamellen 6 hat nach dem ersten Ausführungsbeispiel jeweils mehrere Abfolgen von jeweils einem Verzahnungsabschnitt 10 und einer Zwischennut 11. Die Zwischennuten 11 sind jeweils einzeln zwischen zwei benachbarten Verzahnungsabschnitten 10 derselben Blechlamelle 6 angeordnet.
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Die Verzahnungsabschnitte 10 umfassen jeweils eine Gruppe von Zähnen 7, wobei zwischen benachbarten Zähnen 7 des jeweiligen Verzahnungsabschnitts 10 jeweils eine Zahnnut 8 ausgebildet ist.
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Die Zwischennuten 11 der Blechlamellen 6 unterbrechen die Verzahnungsabschnitte 10, um eine in axialer Richtung verlaufende Schweißnaht 15 in Zwischennuten 11 anordnen zu können. Die Zwischennuten 11 der Blechlamellen 6 sind in Umfangsrichtung gesehen beispielsweise breiter ausgebildet als die Zahnnuten 8 der Verzahnungsabschnitte 10.
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Bezüglich einer einzelnen der Blechlamellen 6 entspricht die Anzahl der Verzahnungsabschnitte 10 und die Anzahl der Zwischennuten 11 beispielsweise jeweils einer Rotorpolzahl des Rotors 2.
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Die Verzahnungsabschnitte 10 der jeweiligen Blechlamelle 6 weisen, abgesehen von einem einzigen der Verzahnungsabschnitte 10, jeweils die gleiche Anzahl von Zähnen 7 auf.
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Die Verzahnungsabschnitte 10 der jeweiligen Blechlamelle 6 haben in Summe beispielsweise eine ungerade Anzahl von Zähnen 7.
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4 zeigt eine Ansicht des Details Ader Innenkontur nach 3 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
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Die Zwischennuten 11 der Blechlamellen 6 bilden im Rotorblechpaket 5 mehrere in axialer Richtung bezüglich der Rotorachse 3 verlaufende Axialnuten 12. In zumindest einer der Axialnuten 12 ist jeweils zumindest eine Schweißnaht 15 zum Verbinden von Blechlamellen 6 des Rotorblechpakets 5 vorgesehen. Die Axialnuten 12 weisen jeweils zwei unebene, insbesondere verrippte, Nutflanken 12.1 auf, die durch unterschiedlich weit in die jeweilige Axialnut 12 vorstehende Zähne 7 der Verzahnungsabschnitte 10 gebildet sind.
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An einem Nutgrund 11.1 der Zwischennuten 11 kann jeweils eine vorstehende Schweißnase 16 zur Bildung der Schweißnaht 15 ausgebildet sein. Nach dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Schweißnasen 16 am flachen bzw. ebenen Nutgrund der Zwischennuten 11 ausgeformt.
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Die Position bzw. der Abstand Ader Schweißnasen 16 relativ zu den Flanken 11.2 der jeweiligen Zwischennut 11 variiert in den Zwischennuten 11 derselben Blechlamelle 6 bzw. in der Gruppe von Zwischennuten 11 derselben Blechlamelle 6 (3). Die Blechlamellen 6 sind derart angeordnet, dass die Schweißnasen 16 derselben Axialnut 12 zueinander fluchten (4).
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5 zeigt eine Ansicht des Details Ader Innenkontur nach 3 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Nach dem zweiten Ausführungsbeispiel weist der Nutgrund 11.1 der Zwischennuten 11 jeweils eine Vertiefung 17 auf, die in Umfangsrichtung gesehen schmaler ausgebildet ist als die jeweilige Zwischennut 11 und beispielsweise gegenüber einem Zahnfußdurchmesser der Zähne 7 vertieft ist. Die Schweißnasen 16 sind nach dem zweiten Ausführungsbeispiel innerhalb der Vertiefung 17 am Nutgrund 11.1 vorgesehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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