DE202009007544U1

DE202009007544U1 - Blechpaket, insbesondere für den Rotor eines Elektromotors

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Publication number: DE202009007544U1
Application number: DE200920007544
Authority: DE
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2009-05-27
Filing date: 2009-05-27
Publication date: 2010-10-14
Anticipated expiration: 2019-05-28
Also published as: WO2010136107A3; WO2010136107A2; EP2436100B1; EP2436100A2

Abstract

Blechpaket (1), insbesondere für den Rotor (2) eines Elektromotors, an dem umlaufend eine Mehrzahl von Taschen (6) zur Aufnahme jeweils eines Magneten (7) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedes einer Vielzahl von übereinander gestapelten Einzelblechen (5) eine Anzahl von Taschenöffnungen (5a, 5b) mit angeformten Klemmlaschen (9) zur Klemmfixierung der Magnete (7) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Blechpaket, an dem umlaufend eine Mehrzahl von Taschen zur Aufnahme jeweils eines Magneten ausgebildet sind.
Elektromotoren mit derartigen Blechpaketen sind als Kleinmotoren häufig im Kraftfahrzeugbereich und dort insbesondere als Lenkungsmotoren oder in Verstellantrieben eingesetzt. Während bei einem Elektromotor als so genannter Außenläufermotor der Rotor den feststehenden Stator konzentrisch umgibt, ist bei einem Innenläufermotor der Stator unter Bildung eines Luftspaltes koaxial zum rotierenden Läufer (Rotor) angeordnet.
Trägt der Rotor eine Anzahl von Dauer- oder Permanentmagneten und umfasst der Stator eine beispielsweise dreiphasig verschaltete Spulenwicklung, die über pulsseitenmodulierte Ströme angesteuert wird, so ist ein permanent erregter bürstenloser Gleichstrommotor bereitgestellt. Ist dabei der Rotor mit den Magneten versehen, so können diese durch Klemmung und/oder Verklebung am Blechpaket des Rotors gehalten sein. Das Blechpaket besteht aus einer Vielzahl von stanzpaketierten Einzelblechen (Blechlaminate).
Aus der DE 100 09 151 C2 ist es bekannt, bei einem Synchronmotor stirnseitig am Rotor angebrachte Klemmelemente vorzusehen, die zunächst radial aus dem Blechpaket herausragen und nach Einsetzen der Magneten in eine axiale Ausrichtung umgebogen werden, um mit diesen axial abgebogenen Enden in Ausnehmungen der Magnete einzugreifen. Bei der Herstellung eines solchen Blechpaketes werden Blechlaminate mit und ohne solche Klemmelemente oder Vorsprünge hergestellt.
Aus der DE 10 2007 015 249 A1 ist es bekannt, ein Rotorpaket mit Taschen auszuführen, in die Magnete (Permanentmagnete) eingesetzt werden. Die Magnete werden dort mittels zusätzlichen, auf die einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Rotorpaketes aufsetzbare Halteelemente fixiert. Hierzu greifen achsparallele Klemmelemente jeweils in eine Nut ein, die auf der der Rotorachse zugewandten Taschenlängsseite mittig in die jeweilige Tasche eingebracht ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Blechpaket der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass in einfacher Art und Weise eine zuverlässige Fixierung der Magnete sichergestellt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Dazu weisen die das Blechpaket bildenden Einzelbleche jeweils eine der Anzahl der Magnete entsprechende Anzahl von Taschenöffnungen mit angeformten Klemmlaschen auf. Sind die Einzelbleche zum Blechpaket gestapelt, so werden beim Einsetzen der Magnete in die jeweiligen Taschen die Klemmlaschen plastisch verformt und damit der entsprechende Magnet zuverlässig klemmfixiert.
Besonders vorteilhaft ist eine wechselseitige Klemmung des jeweiligen Magnete in der entsprechenden Magnettasche. Diese wechselseitige Klemmung wird erreicht, indem in der jeweiligen Tasche nicht jedes Einzelblech an derselben Stelle eine derartige Klemmlasche aufweist. Vielmehr sind in Taschenlängsrichtung die Einzelbleche mit an der jeweiligen Öffnungsseite – und damit an der entsprechenden Taschenwandung – alternierend einer laschenbehafteten und einer laschenfreien Taschenöffnung übereinander gestapelt. Dabei kann an gegenüberliegenden Öffnungsseiten der Taschenöffnung die alternierende Abfolge der Klemmlaschen wiederum gleichseitig oder wechselseitig sein. Bei gleichseitiger Anordnung weist die entsprechende Taschenöffnung des Einzelbleches vorzugsweise an beiden Schmalseiten jeweils eine Klemmlasche auf, während bei der wechselseitigen Anordnung zwei benachbarte Einzelbleche an gegenüberliegenden Öffnungsseiten der Taschenöffnungen jeweils eine Klemmlasche tragen.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von gleichen Einzelblechen, d. h. von Einzelblechen mit gleichermaßen ausgeprägten Taschenöffnungen mit angeformten Klemmlaschen. Dabei können die Taschenöffnungen alternierend ohne Klemmlasche und mit beispielsweise zwei gegenüberliegenden Klemmlaschen ausgeführt sein. Auch kann jede Taschenöffnung eine einzelne Klemmlasche tragen, wobei dann alternierend die Klemmlaschen an der einen Öffnungsseite und an der anderen gegenüberliegenden Öffnungsseite der benachbarten Taschenöffnung vorgesehen sind.
Werden nun bei der Herstellung des Blechpaketes, d. h. beim Stapeln oder Stanzpaketieren die Einzelbleche gegeneinander im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn abwechselnd verdreht, so ist unterhalb jeder Klemmlasche stets zumindest ein klemmlaschenfreier Öffnungsrand innerhalb der jeweiligen Taschenöffnung angeordnet. Somit kann sich jede einzelne Klemmlasche beim Einsetzen des Magneten in die entsprechende Tasche plastisch in Taschenlängsrichtung verformen, so dass eine zuverlässige form- und kraftschlüssige Klemmfixierung hergestellt ist. Dabei können Toleranzen sowohl hinsichtlich der äußeren Magnetabmessungen als auch der inneren Taschenabmessungen zuverlässig ausgeglichen werden.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch eine Klemmfixierung der Magnete mit an Taschenöffnungen von Einzelblechen eines Blechpaketes angeformten Klemmlaschen eine zuverlässige Klemmfixierung der in die Taschen eingesetzten Magnete gegeben ist. Durch die vorzugsweise tangentiale Ausrichtung der Klemmlaschen und deren wechselseitige Orientierung innerhalb der jeweiligen Tasche des Blechpaketes können identische Einzelbleche, beispielsweise in einem Stanzverfahren, hergestellt werden. Die dann vorzugsweise symmetrisch ausgebildeten Einzelbleche, mit in Umfangsrichtung wiederkehrendem Stanzbild der einzelnen Taschenöffnungen können durch Verdrehen von Einzelblech zu Einzelblech innerhalb des Blechstapels um einen bestimmten Winkel das gewünschte Laschenbild entlang der Taschenlängsachse der einzelnen Taschen zur Aufnahme der Magnete bereitgestellt werden.
Bei innerhalb der einzelnen Taschenöffnungen alternierendem Stanzbild ist der Verdrehwinkel durch das Verhältnis von 360° zur Anzahl der Taschen bzw. Magnete bestimmt. Bei einem Blechpaket mit zehn Taschen zur Aufnahme von zehn Magneten ist somit der Verdrehwinkel bei alternierendem Stanzbild der Taschen öffnungen der Einzelbleche 36°. Ein mit einem solchen Blechpaket ausgerüsteter Rotor dient dann zur Bereitstellung eines beispielsweise 10-poligen Elektromotors.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen.
1 in einer teilweisen Schnittdarstellung einen von einem ausschnittsweise dargestellten Stator umgebenen Rotor mit einem Blechpaket mit zueinander verdrehten Einzelblechen mit alternierend klemmlaschenbehafteten und klemmlaschenfreien Taschenöffnungen,
2 einen Ausschnitt II aus 1 in größerem Maßstab mit in eine Tasche eingesetztem Magnet,
3 in einer perspektivischen Darstellung das Blechpaket mit in eine Tasche teilweise eingesetztem Magnet,
4 einen Ausschnitt IV aus 3 in größerem Maßstab mit einer wechselseitigen Anordnung von Klemmlaschen innerhalb einer Tasche übereinander gestapelter Einzelbleche,
5 ein Einzelblech des Blechpaketes in einer Draufsicht mit in Umfangsrichtung alternierenden Taschenöffnungen mit und ohne Klemmlaschen, und
6 in einer Darstellung gemäß 5 ein Einzelblech mit in benachbarten Taschenöffnungen an gegenüberliegenden Schmalseiten angeformten Klemmlaschen.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer Draufsicht ein Blechpaket 1, das auf eine im Schnitt gezeigte Achse oder Ankerwelle eines Rotors 2 aufgesetzt und mit dieser beispielsweise nach Art eines Presssitzes zusammengefügt ist. Der Rotor 2 ist zur Bereitstellung eines Elektromotors von einem ausschnittsweise dargestellten gezahnten Stator 3 koaxial umgeben. Bei dem Motor handelte es sich vorzugsweise um einen permanent erregten bürstenlosen Gleichstrommotor zur Verwendung als Antrieb in einem Hilfsaggregat, beispielsweise in einem Lenkungssystem, oder in einem Verstellelement, beispielsweise in einem Fensterheber eines Kraftfahrzeugs.
Das Blechpaket 1 ist vorzugsweise durch Stanzpaketieren aus in Axialrichtung 4 (3) gestapelten Einzelblechen 5 aufgebaut, wie diese in zwei unterschiedlichen Ausführungsformen in den 5 und 6 dargestellt sind.
Innerhalb des Blechpakets 1 bilden die übereinander gestapelten Einzelbleche 5 Taschen 6 zur Aufnahme von Magneten (Permanentmagnete) 7 aus. Dazu weist jedes Einzelblech 5 eine der Anzahl der Taschen – und damit eine der Anzahl der Magnete 7 – entsprechende Anzahl von Taschenöffnungen 5a, 5b auf. Diese Taschenöffnungen 5a, 5b weisen an ihren Schmalseiten 8 tangential nach innen gerichtete Klemmlaschen 9 auf. Die Klemmlaschen 9 werden beim Stanzen der Einzelbleche hergestellt und sind demnach an den Öffnungsrand 10 der jeweiligen Taschenöffnung 5a, 5b angeformt. Die mit der Blechoberfläche des Einzelbleches 5 fluchtenden Klemmlaschen 9 sind innerhalb der jeweiligen Taschenöffnung 5a, 5b tangential ausgerichtet.
Innerhalb des Blechpaketes sind die ansonsten gleichartigen Einzelbleche 5 gegeneinander verdreht derart, dass innerhalb einer Tasche 6 vermieden ist, dass zwei Klemmlaschen 9 unmittelbar übereinander zur Anlage gelangen. So können die Einzelbleche 5 gemäß der Ausführungsform nach 5 symmetrisch ausgestaltet sein. Diese Einzelbleche weisen alternierend jeweils eine Taschenöffnung 5b mit an gegenüberliegenden Schmalseiten 8 jeweils einer Klemmlasche 9 und hierzu benachbart jeweils einer Taschenöffnung 5a ohne Klemmlaschen auf. Eine gewünschte Abfolge von Klemmlaschen 9 von Einzelblech 5 zu Einzelblech 5 kann dann durch eine bestimmten Abfolge einer klemmlaschenbehafteten und einer klemmlaschenfreien Öffnungsseite 8 innerhalb der Taschen 6 erreicht werden.
Eine entsprechende Anordnung der Klemmlaschen 9 innerhalb einer Tasche 6 ist in 4 gezeigt. Erkennbar wechseln sich dort innerhalb einer Tasche 6 eine mit einer Klemmlasche 9 versehene Taschenöffnung 5b und eine Taschenöffnung 5a ohne Klemmlasche ab.
Dieses Laschenmuster innerhalb der Taschen 6 kann auch erreicht werden mit Einzelblechen 5 gemäß der Ausführungsform nach 6. So weist dort jede Taschenöffnung 5a und 5b des Einzelbleches 5 jeweils eine Klemmlasche 9 auf. Diese Klemmlaschen 9 sind jedoch in Umfangsrichtung von Taschenöffnung 5a zu Taschenöffnung 5b an gegenüberliegenden Schmalseiten 8 vorgesehen.
Bei beiden Ausführungsformen der Einzelbleche 5 gemäß den 5 und 6 wird durch Verdrehen zweier übereinander angeordneter Einzelbleche 5 im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn um den Verdrehwinkel α das gewünschte wechselseitige oder alternierende Klemmlaschenmuster mit einer Anzahl von Klemmlaschen 9 in der jeweiligen Tasche 6 erzielt. Dabei ist jede einzelne Klemmlasche 9 zumindest in einer Längsrichtung L, d. h. gemäß der Darstellung nach 3 nach oben und/oder nach unten elastisch oder plastisch verformbar.
In 2 ist vergleichsweise deutlich die Klemmfixierung des jeweiligen Magneten 7 innerhalb einer solchen Tasche 6 erkennbar dargestellt. Ersichtlich liegt der Magnet 7 mit dessen Schmalseiten 11 an gegenüber liegenden Klemmlaschen 9 an und ist dabei innerhalb der Tasche 6 klemmfixiert Hierzu werden die Klemmlaschen 9 beim Einsetzen des Magneten 7 (3) zumindest geringfügig verformt.
Infolge der Klemmfixierung mittels der Klemmlaschen 9 innerhalb der allseitig geschlossenen Taschen 6 des Blechpaketes 1 sind die Magnete 7 einerseits zuverlässig gehalten. Andererseits entstehen aufgrund der Klemmfixierung auch bei hohen Rotordrehzahlen praktisch keine spielbedingten Geräuschentwicklungen. Darüber hinaus können mittels der verformbaren Klemmlaschen 9 relativ große Toleranzen sowohl bei den Außenabmessungen der Magnete 7 als auch bei den Innenabmessungen der Taschen 6 bzw. Taschenöffnungen 5a, 5b ausgeglichen werden.
Des Weiteren ist aufgrund der Dimensionierung und Anordnung der Klemmlaschen 9 innerhalb der Taschen 6 ein leichtes Nachgeben der Gesamtgeometrie beim Einbringen des jeweiligen Magneten 7 in die entsprechende Magnettasche 6 ermöglicht. Dabei ist auch die Spielfreiheit bei gleichzeitig hoher Klemmkraft des Magneten 7 gewährleistet.
Ferner sind zur Herstellung des Blechpaketes 1 nur gleiche oder identische Einzelbleche 5 vorzuhalten, die zur Erzielung einerseits der gewünschten Klemmkraft und andererseits der dadurch bedingten Spielfreiheit der Magnete 7 lediglich um einen bestimmten Drehwinkel α während der Stapelung der Einzelbleche 5 verdreht oder verschoben werden müssen.
Aufgrund der zuverlässigen Klemmfixierung ist ein zusätzliches Verkleben der Magnete 7 innerhalb der Taschen 6 nicht notwendig. Somit sind bei gleichzeitig hoher Teilegleichheit praktisch keine zusätzlichen Prozessschritte oder Materialien erforderlich.

1: Blechpaket
2: Ankerwelle/Rotorachse
3: Stator/Zahn
4: Axialrichtung
5: Einzelblech
5a, 5b: Taschenöffnungen
6: Tasche
7: Magnet
8: Öffnungs-/Schmalseite
9: Klemmlasche
10: Öffnungsrand
11: Magnet-Schmalseite
A: Axialrichtung
L: Taschenlängsrichtung

Zusammenfassung
Die Erfindung betrifft ein Blechpaket (1), insbesondere für den Rotor (2) eines Elektromotors, an dem umlaufend eine Mehrzahl von Taschen (6) zur Aufnahme jeweils eines Magneten (7) ausgebildet sind, wobei jedes einer Vielzahl von übereinander gestapelten Einzelblechen (5) eine Anzahl von Taschenöffnungen (5a, 5b) mit angeformten Klemmlaschen (9) zur Klemmfixierung der Magnete (7) aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10009151 C2 [0004]
- DE 102007015249 A1 [0005]

Claims

Blechpaket (1), insbesondere für den Rotor (2) eines Elektromotors, an dem umlaufend eine Mehrzahl von Taschen (6) zur Aufnahme jeweils eines Magneten (7) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedes einer Vielzahl von übereinander gestapelten Einzelblechen (5) eine Anzahl von Taschenöffnungen (5a, 5b) mit angeformten Klemmlaschen (9) zur Klemmfixierung der Magnete (7) aufweist.
Blechpaket (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmlaschen (9) an radiale Schmalseiten (8) der jeweiligen Taschenöffnung (5a, 5b) an das Einzelblech (5) angeformt sind.
Blechpaket (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmlaschen (9) vom Öffnungsrand (10) der jeweiligen Taschenöffnungen (5a, 5b) tangential nach Innen weisen.
Blechpaket (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung des Einzelbleches (5) zumindest jede zweite Taschenöffnung (5a, 5b) mindestens eine Klemmlasche (9) aufweist.
Blechpaket (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede zweite Taschenöffnung (5b) zwei einander gegenüberliegende Klemmlaschen (9) aufweist.
Blechpaket (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Taschenöffnung (5a, 5b) eine einzelne Klemmlasche (9) aufweist, wobei die Klemmlaschen (9) von in Umfangsrichtung des Einzelbleches (5) benachbarten Taschenöffnungen (5a, 5b) an gegenüberliegenden Öffnungsseiten (8) vorgesehen sind.
Blechpaket (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass gleiche Einzelbleche (5) für eine wechselseitige Klemmung der Magnete (7) zueinander um einen Winkel (α) versetzt gestapelt sind.
Blechpaket (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Versatzwinkel Odem durch die Anzahl der Taschen (6) bestimmten Bruchteil von 360° entspricht.
Blechpaket (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschenöffnungen (5a, 5b) der Einzelbleche (5) an die Querschnittsfläche der Magnete (7) derart angepasst sind, dass in den Taschen (6) der gestapelten Einzelbleche (5) eingesetzte Magnete (7) infolge plastischer Verformung der Klemmlaschen (9) form- und kraftschlüssig gehalten sind.
Elektromotor (2, 3) mit einem Blechpaket (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.