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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Blechpaket für eine elektrische Maschine
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Blechpaket
kann als Stator oder Rotor einer elektrischen Maschine verwendet
werden. Das Blechpaket besteht aus übereinander gestapelten Blechlaminaten.
Seitlich sind zwischen Polzähnen
Fenster ausgebildet, die den magnetischen Streufluss vermindern.
Die Fenster werden dadurch gebildet, dass zum einen Blechlaminate
vorgesehen sind, bei denen die Polzähne über Stege miteinander verbunden
sind, und dass zum andern in dem Blechpaket zwischen derartigen
Blechlaminaten auch Blechlaminate angeordnet sind, bei denen die
Stege zwischen den Polzähnen
unterbrochen sind. Zur Herstellung der Blechlaminate mit durchgehenden
oder unterbrochenen Stegen sind zwei unterschiedliche Stanzwerkzeuge
notwendig, obwohl sich diese nur geringfügig unterscheiden. Außerdem ist
die Breite der Fenster, wenn die Blechlaminate gestanzt sind, vorgegeben. Werden
Fenster einer anderen Größe benötigt, sind dafür weitere,
entsprechend aufwendige Stanzwerkzeuge erforderlich.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Blechpaket
für eine elektrische
Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1
hat demgegenüber
den Vorteil, dass das Blechpaket einfach aus einzelnen gleichen
Blechlaminaten montiert werden kann. Erst danach werden die Fenster
ausgestanzt. Da die Stanzwerkzeuge für die Fenster einfach ausgebildet
sind, kann durch die entsprechende Auswahl die Länge und Breite bzw. die Form
einfach variiert werden, da jeweils nur ein anderer einfach aufgebauter
Stempel und eine entsprechende ebenfalls einfach aufgebaute Matrize
notwendig sind. Dies wird dadurch erreicht, dass das Blechpaket übereinander
gestapelte ringförmige Blechlaminate
zumindest in Längsrichtung
verlaufende Fenster aufweist, das als Durchbruch radial ausgestanzt
ist.
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Zur
Erleichterung der Identifikation der Herstellungsweise haben Fenster
wenigstens eine Verformzone und/oder wenigstens eine Schnittzone und/oder
wenigstens eine Bruchzone.
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Vorzugsweise
weist das Blechlaminat am Umfang angeordnete Polzähne auf,
zwischen denen die ausgestanzten Fenster ausgebildet sind. Es ist vorteilhaft,
das Blechpaket zumindest als Teil eines Stators oder eines Rotor
zu verwenden. In diesem Fall ist auch eine bevorzugte Weiterbildung
der Erfindung, dass die Polzähne
nach außen
weisen und das Blechpaket in einem Kurzschlussring angeordnet ist.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung wird das erfindungsgemäße Blechpaket
in einer elektrischen Maschine angeordnet.
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Bei
einem Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen Blechpakets ist vorgesehen,
dass die Blechlaminate aus einem Blechstreifen ausgestanzt sowie
paketiert werden und dann die zumindest in Längsrichtung verlaufenden Fenster
ausgestanzt werden.
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Vorzugsweise
weist eine Einrichtung zum Ausführen
des Verfahrens wenigstens eine Vorrichtung zum Ausstanzen des Blechlaminats
aus dem Blechstreifen, wenigstens eine Vorrichtung zum Zusammenfassen
der Blechlaminate zu dem Blechpaket und eine Einrichtung zum Austanzen
der Fenster auf. Dadurch lässt
sich an einer Einrichtung des Fertigungsprozesses das Blechlaminat
einfach herstellen und vorzugsweise die Drehmomentenwelligkeit und
das Rastmomentverhalten des aus dem Blechlaminat hergestellten Blechpakets
beziehungsweise der daraus hergestellten elektrischen Maschine beeinflussen.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Blechpakets
ergeben sich aus den Unteransprüchen
und der Beschreibung.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigen 1 eine elektrische
Maschine im Querschnitt, 2 eine
perspektivische Ansicht auf ein Blechpaket nach 1, 3 einen Ausbruch
entlang der Schnittlinie III in der 2 und 4 eine Einrichtung zum Herstellen
des Blechpakets.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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In
der 1 ist vereinfacht
eine elektrische Maschine 10 in einem Querschnitt dargestellt.
Bei der elektrischen Maschine 10 kann es sich um einen Elektromotor
(Kommutatormotor, elektronisch kommutierter Gleichstrommotor, Wechselstrommotor, Drehstrommotor
etc.), einen Generator oder dergleichen handeln. Wird die elektrische
Maschine 10 als Motor eingesetzt, so kann sie in einer
Antriebsvorrichtung, beispielsweise für einen Fensterheber, Gebläse oder
Scheibenwischer eines Kraftfahrzeugs usw., eingesetzt werden.
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Die
elektrische Maschine 10 umfasst einen Rotor 12,
der auf einer Welle 14 angeordnet ist. Weiterhin umfasst
die elektrische Maschine 10 einen Zahnring 16,
der um den Rotor 12 angeordnet und seinerseits in einem
Rückschlussring 18 befestigt
ist. Der Zahnring 16 kann aber auch alleine – d.h. ohne Rückschlussring 18 – als Stator
verwendet werden. Der Zahnring 16 und der Rückschlussring 18 bilden einen
Stator. Der Zahnring 16 ist im wesentlichen ringförmig aufgebaut
und weist am Umfang angeordnete, nach außen weisende Polzähne 20 auf.
Um die Polzähne 20,
die in axialer Richtung der elektrischen Maschine 10 verlaufen,
sind in bekannter Weise Wicklungen 22 angeordnet. Die Wicklungen 22 können im
Falle eines beispielsweise elektronisch kommmutierten Motors Erregerwicklungen
sein. Handelt es sich um einen Generator kann an den Wicklungen 22 eine
Spannung bzw. ein Strom abgegriffen werden. Durch den ringförmigen Aufbau
des Zahnrings 16 ergibt es sich, dass die Polzähne 20 über ringsegmentförmige Stege 24 miteinander
verbunden sind. Die Stege 24 haben am Innenumfang des Zahnrings 16 einen
kreisbogen- bzw. ringsegmentförmigen
Verlauf. Ausgehend von den Polzähnen 20 verjüngen sich
die Stege 24, bis sie in der Mitte zwischen zwei Polzähnen 20 am
dünnsten
sind. Natürlich
können
die Stege 24 auch eine gleichbleibende Querschnittsfläche haben.
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In
der 2 ist das Blechpaket 26 des
Zahnrings 16 gezeigt. Das Blechpaket 26 besteht
aus einzelnen übereinander
gestapelten Blechlaminaten 28. Die Blechlaminate 28 sind
in bekannter Weise miteinander verbunden. Wie weiterhin aus der
Darstellung der 2 hervorgeht,
muss es sich bei dem Blechpaket 26 nicht um das Blechpaket
eines Zahnrings 16 eines Stators handeln. Alternativ kann
es auch das Blechpaket 26 eines Rotors einer elektrischen
Maschine 10 sein. Dabei wäre gegebenenfalls lediglich das
Verhältnis
des Innendurchmesser zur Länge
der Polzähne 20 entsprechend
anzupassen.
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Zwischen
benachbarten Polzähnen 20 des Blechpakets 26 sind
Fenster 30 bzw. Öffnungen
in Form von Durchbrüchen
ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind es in mit
einem Doppelpfeil angedeuteten Längsrichtung 29 des
Blechpakets 26 zwischen benachbarten Polzähnen 20 jeweils
zwei rechteckige Fenster 30, die hintereinander angeordnet
sind. Allerdings kann in Längsrichtung 29 auch
nur ein Fenster 30 vorgesehen sein. Ein einzelnes Fenster 30 kann
der Dicke eines Blechlaminats 28 entsprechen oder sich
auch über
mehrere Blechlaminate 28 hinziehen. Es können in
Längsrichtung 29 auch
mehr als zwei Fenster 30 vorhanden sein. Auch ist es möglich, dass
nicht zwischen allen benachbarten Polzähnen 20 Fenster 30 vorgesehen sind,
sondern nur zwischen jedem zweiten, dritten, vierten etc. benachbarten
Polzähnen 20.
Die Fenster 30 haben zur Längsrichtung 29 des
Blechpakets 30 einen parallelen Verlauf, sie können allerdings
auch schräg
dazu verlaufen. Die Fenster 30 müssen nicht rechteckig sein,
sie können
auch rund, oval oder anders ausgebildet sein. Dadurch lässt sich
in einfacher Weise zum Beispiel die Drehmomentenwelligkeit beeinflussen.
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In
der 3 ist ein Ausschnitt
gemäß der Schnittlinie
III in der 2 gezeigt.
In der Schnittdarstellung des Fensters 30 sind durch zwei
in Längsrichtung 29 des
Blechpakets 20 verlaufende Linien drei Zonen 30.1, 30.2, 30.3 angedeutet.
Diese Zonen 30.1, 30.2, 30.3 entstehen,
wenn mit dem Stempel 32, der mit der Form des Fensters 30 korrespondiert, das
Fenster 30 als radialen Durchbruch ausgestanzt wird. Hierzu
wird mit dem Stempel 32 entlang der mit 33 bezeichneten
Richtung radial bzw. quer zur Längsrichtung 29 von
außen
in das Blechpaket 26 eingetaucht. Außerdem ist noch eine Matrize 34 mit einer
der Form des Fensters 30 entsprechenden Ausnehmung 36 vorgesehen.
Der Außendurchmesser
der Matrize 34 entspricht beispielsweise im Wesentlichen
dem Innendurchmesser des Blechpakets 26. Es ist auch möglich, dass
der Stempel 32 von innerhalb des Blechpakets 26 radial
bzw. quer zur Längsrichtung 29 nach
außen
verfahren wird, wobei die Matrize 34 dann außerhalb
des Blechpakets 26 angeordnet ist. Dadurch ist beim Stanzen
eine leichtere Indexierung des Blechpakets 26 möglich, da
es an den Polzähnen 20 geführt werden
kann.
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Die
beim Stanzvorgang entstehenden Zonen 30.1, 30.2, 30.3 setzen
sich zusammen aus einer Verformzone 30.1, einer Schnittzone 30.2 und
einer Bruchzone 30.3. Die Verformzone 30.1 entsteht, wenn
der Stempel 32 beginnt, in das Material des Blechpakets 26 einzudringen.
Dabei wird das Material des Stegs 24 bzw. des Blechlaminats 28,
das relativ dünn
ist, noch nicht geschnitten sondern nur verformt. An die Verformzone 30.1 schließt sich
die Schnittzone 30.2 an. Diese entsteht, wenn der Stempel 32 weiter
in das Material eindringt und das Material des Blechpakets 26 zwischen
dem Stempel 32 und der Ausnehmung 36 der Matrize 34 abgeschert wird.
An die Schnittzone 30.2 schließt sich die Bruchzone 30.2 an.
Diese entsteht, wenn der Stempel 32 aus dem Material des
Blechpakets 26 austritt und in die Ausnehmung 36 der
Matrize 34 eindringt. Hierbei wird das Material des Blechpakets 26 nicht
mehr geschnitten; es bricht ab. Bei dem Stanzvorgang kann ein leichter
Stanzgrat entstehen, der gegebenenfalls zu entfernen ist. Durch
die drei Zonen 30.1, 30.2, 30.3 ist ein
ausgestanztes Fenster 30 leicht zu erkennen. Natürlich ist
es auch möglich,
dass aufgrund des dünnen
Materials nur die Verformzone 30.1 und die Schnittzone 30.2,
nur die Verformzone 30.1 und die Bruchzone 30.3 oder
nur die Schnittzone 30.2 und die Bruchzone 30.3 entsteht.
Bei besonders dünnem Material
kann auch nur eine der Zonen 30.1, 30.2 oder 30.3 entstehen.
Durch das Vorhandensein wenigstens einer der drei Zonen 30.1, 30.2 oder 30.3, was
gegebenenfalls erst durch eine Vergrößerung erkennbar ist, kann
deutlich erkannt werden, dass die Fenster 30 radial bzw.
quer zur Längsrichtung 29 ausgestanzt
sind, wodurch die Identifikation der Herstellungsweise erleichtert
wird.
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In
der 4 ist eine Einrichtung 36 zum
Herstellen des erfindungsgemäßen Blechpakets 26 gezeigt.
Von einer Rolle 38 wird ein den Ausgangswerkstoff für die Blechlaminate 28 bildender
Blechstreifen 40 abgerollt. In einer ersten Vorrichtung 42 werden die
Blechlaminate 28 ausgestanzt. Dabei wird schon die der
Querschnittsfläche
der Blechlaminate 28 hergestellt. In einer zweiten Vorrichtung 44 werden Blechlaminate 28 zu
Blechpaketen 26 zusammengefasst. In der Regel werden durch
den Stanzvorgang hierzu axial vorstehende nicht dargestellte Vorsprünge und
Ausklinkungen hergestellt, die beim Paketieren ineinandergefügt werden
und durch die das Blechpaket zusammengehalten wird. In einer dritten Vorrichtung 46 werden
die Fenster 30 wie in der 3 angedeutet
ausgestanzt. Schließlich
werden die Blechpakete 26 in elektrischen Maschinen 10 montiert.