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Die
vorliegende Erfindung betrifft generell Elektromotoren und insbesondere
paarweise Verriegelungen in aus einem Stapel aus Blechen ausgebildeten
Läufer-
und Statorblechpaketen für
Motoren sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Blechpakete.
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Elektromotoren
sind weit verbreitet in Gebrauch und haben Auswirkungen auf jeden
Aspekt des gewerblichen, Geschäfts-
und häuslichen
Lebens. Die Spannweite bei derartigen Motoren reicht von Kleinmotoren,
wie man sie beispielsweise in Waschmaschinen und Kühlschränken findet,
bis zu großen
industriellen Anwendungen zum Antrieb von Produktionsausrüstung, Gebläsen und Ähnlichem. Motoren
werden gewöhnlich
dafür verwendet,
um elektrische Energie in Rotationsenergie oder Rotationskraft umzuwandeln.
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Typischerweise
umfasst ein Motor einen als Läufer
bezeichneten rotierenden zentralen Teil und einen als Stator bezeichneten
stationären äußeren Teil.
Der Stator und der Läufer
sind in einem Gehäuse
untergebracht, das den Motor enthält. Sowohl der Läufer als
auch der Stator enthalten elektrisch leitende Elemente. Läufer- und
Statorblechpakete können mit
einer unterschiedlichen Anzahl von Schlitzen ausgebildet werden,
welche die die elektrisch leitenden Elemente aufnehmenden Öffnungen
sind.
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Ein
Läuferblechpaket
ist der zentrale Teil des Läufers,
der die leitenden Elemente enthält.
Die Anzahl der Stäbe
in Läuferblechpaketen
kann beträchtlich
variieren. In kleineren Käfigläufer-Kleinmotoren, beispielsweise
denjenigen mit einem Läuferdurchmesser
von circa 2 Zoll, liegt die Anzahl der Stäbe generell zwischen 8 und
52. Die Blechpaketstruktur ist typischerweise als eine Vielzahl
geschichteter Platten oder Bleche ausgebildet. Die Bleche, die aus Metall
bestehen können,
können
in einer Presse gestanzt und anschließend aufeinander geschichtet werden,
um das Blechpaket zu bilden. Wegen möglicher Asymmetrien in dem
Material der Bleche, können
die Bleche gedreht werden, so dass das Blechpaket bei der Endmontage
ein gerades, und nicht ein schiefes, Paket bildet. Diese Bleche
greifen verriegelnd ineinander, um eine starre Blechpaketstruktur zu
bilden und eine Verschiebung der Bleche gegeneinander zu verhindern.
Statorblechpakete sind in derselben Weise ausgebildet.
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In
einer bekannten Verriegelungsanordnung weist jedes Blech eine in
seine Oberfläche
gestanzte Delle oder Vertiefung auf, die auf der gegenüberliegenden
Blechseite einen Vorsprung bildet. Die Bleche werden dann übereinander
geschichtet, wobei die Vorsprünge
eines Blechs in die Vertiefung des nächsten benachbarten Blechs
eingreifen und dort ruhen. In dieser ineinander gesteckten Anordnung werden
die Bleche durch das Ineinandergreifen der Vorsprünge und
Vertiefungen aneinander ausgerichtet gehalten. Dieses ist ein übliches
und akzeptiertes Verfahren zur Verriegelung von Blechen.
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Obwohl
derartige bekannte Verfahren allgemein angewendet werden, haben
sie auch ihre Nachteile. Erstens existiert eine mathematische Abhängigkeit
zwischen der Anzahl von Schlitzen in dem Läufer oder Stator und der Anzahl
der Verriegelungen. Typischerweise werden die Anzahl der Rotorschlitze
und die Anzahl der Verriegelungen so ausgewählt, dass sie beide durch 3,
4 oder 5 teilbar sind, um entspre chend Drehungen von 120, 90 und
72,5 Grad zu ergeben. Obwohl dies angemessen sein kann, wenn der
Läufer
oder Statur eine Anzahl Schlitze aufweist, die leicht durch diese
Zahlen teilbar ist, ist es dann nicht akzeptabel, wenn die Anzahl
der Schlitze im Läufer
von derartigen leicht teilbaren Zahlen abweicht. Beträgt beispielsweise
die Anzahl der Schlitze 12, 15, 16, 20, 24, 28, 30, 32, 36, 40,
42, 45 oder 48, kann die Anzahl der Verriegelungen ausreichend sein
(z. B. zwischen 3 und 4), und die Rotationswinkel sind durch Aufteilung
der Anzahl der Verriegelungen auf 360 Grad leicht zu ermitteln.
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Zum
Beispiel: Ein Läufer
mit 12 Schlitzen kann 2, 3, oder 6 Verriegelungen umfassen und wird entsprechend
Rotationswinkel von 180, 120 und 60 Grad aufweisen. Es ist jedoch
offensichtlich, dass, wenn die Anzahl der Stäbe von diesen leicht teilbaren Zahlen
abweicht, der Einbau von Verriegelungen in ein gedrehtes Blechpaket
ziemlich komplex, wenn nicht gar unmöglich, werden kann. Daraus
folgt, dass Läufer,
deren Stabanzahl beispielsweise eine Primzahl ist (z. B. 13, 17,
19, 23, 29, 31, 37, 41, 43 oder 47 Stäbe), nicht unter Anwendung
des bekannten Verfahrens für
verriegelnd ineinander greifende Bleche hergestellt werden können.
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Darüber hinaus
wurde beobachtet, dass Läufer-
und Statorblechpakete mit Blechen, die eine Anzahl von Schlitzen
aufweisen, die nur um 180 Grad gedreht werden können, anfällig für die Bildung eines schiefen
Pakets oder Blechpakets sein können.
Das heißt,
Blechpakete mit Blechen, die nur um 180 Grad gedreht werden, können eine
unerwünschte
Ovalität in
dem fertigen Blechpaket erzeugen, wenn die ge stanzten Löcher, die
zueinander konzentrisch vorgesehen sind, stattdessen versetzt sind.
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Die
DE 34 085 63 offenbart ein
gestanztes Blechteil für
die Herstellung von Blechpaketen für Läufer, Stator-Magnetblechpakete
und Ähnlichem.
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Dementsprechend
existiert weiterhin ein Bedarf an einer Läufer- und Statorblechpaket-Verriegelungsanordnung,
die von der Anzahl der Schlitze unabhängig ist, wobei die Konfiguration
Drehungen der Bleche und ferner die Schrägstellung von Läuferpaketblechen
im Verhältnis
zueinander ermöglicht.
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Außerdem existiert
weiterhin ein Bedarf an einem Verfahren zur Herstellung solcher
Läufer-
und Statorpaketbleche, das die Anzahl der zur Ausbildung des Blechpakets
erforderlichen Verfahrensschritte nicht erhöht bzw. vorzugsweise reduziert.
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Entsprechend
der Erfindung, wird ein Rotorblechpaket für einen Motor nach Anspruch
1 zur Verfügung
gestellt.
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Andere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung sind aus der nachfolgenden
Beschreibung ersichtlich.
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Im
Folgenden werden Ausführungsformen der
Erfindung anhand von Beispielen und mit Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben:
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1 ist
eine explodierte Perspektive eines beispielhaften Motors, die einen
Läufer
und einen Stator dar stellt, die jeweils ein nach den Prinzipien der
vorliegenden Erfindung ausgebildetes Blechpaket aufweisen;
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2 ist
eine Perspektive eines Läuferblechpakets,
das aus einer geschichteten Vielzahl von Blechen eines paarweise
verriegelten Systems gebildet ist;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht von oben auf die Bleche des Blechpakets
aus 2;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht des Blechs aus 3 von unten;
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5 ist
eine vergrößerte Perspektive
des Blechs aus 4 und stellt einen Verriegelungsvorsprung
dar;
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6 ist
eine vergrößerte Perspektive
eines Teils eines beispielhaften Statorblechpakets mit den paarweisen
Verriegelungen;
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7 ist
ein Teil-Querschnitt entlang der Linie 7-7 in 5;
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8 ist
eine Teilperspektive eines Blechs, das ein alternatives System zur
paarweisen Verriegelung umfasst, und
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Die 9a–9e stellen
unterschiedliche Formen der in 8 gezeigten
Verriegelungsvorsprünge
dar.
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In
den Figuren, und insbesondere in 1 wird ein
allgemein unter 10 dargestellter Motor gezeigt. Der Motor 10 ist
von einem Gehäuse 12 umschlossen
und umfasst einen Läufer 14 und
einen Stator 16. Der Stator 16 ist der stationäre Teil
des Motors 10, der innerhalb des Gehäuses 12 und an diesem
angebracht ist. Der Stator 16 definiert eine mit 18 bezeichnete
Längsachse
durch die Anordnung. Der Läufer 14 ist
der innerhalb des Stators 16 angeordnete rotierende Teil
des Motors 10. Der Läufer 14 definiert
eine mit 20 bezeichnete Längsachse und ist mit dem Stator 16 derart
ausgerichtet, dass die Achsen 18, 20 des Läufers 14 und
des Stators 16 kolinear verlaufen.
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Der
Läufer 14 ist
derart in dem Stator 16 positioniert, dass er einen als
Luftspalt 22 bezeichneten Spalt zwischen beiden definiert.
Der Spalt 22 ermöglicht
die freie Rotation des Läufers 14 innerhalb
des Stators 16, ohne dass der Läufer 14 und der Stator 16 ungewollt
miteinander in Berührung
kommen. In einem typischen kleinen Kleinmotor, z. B. mit weniger als
einer Pferdestärke,
kann der Spalt 22 circa zehn Tausendstel Zoll (10 mil)
groß sein.
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Fachleute
werden erkennen, dass der Spalt 22 zwischen dem Läufer 14 und
dem Stator 16 beibehalten werden muss, um eine Berührung des
Läufers 14 und
des Stators 16 während
der Rotation des Läufers 14 zu
verhindern.
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Angesichts
der Tatsache, dass der Läufer 14 mit
Geschwindigkeiten von über
3.600 Umdrehungen pro Minute (UpM) rotieren kann, kann ein derartiger Kontakt
sowohl den Läufer 14 als
auch den Stator 16 beschädigen und so den Motor 10 betriebsunfähig machen.
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Der
Spalt 22 muss einerseits ausreichend klein sein, so dass
das in dem Stator 16 erzeugte elektrische Feld wiederum
ein elektrisches Feld in dem Läufer 14 induzieren kann.
Es ist dieses in dem Läufer 14 induzierte
elektrische Feld, das in mechanische Energie umgewandelt wird und
die Rotation des Läufers 14 bewirkt.
Andererseits muss der Spalt 22 ausreichend groß sein,
um einen Kontakt zwischen dem Läufer 14 und
dem Stator 16 auszuschließen. Mit zunehmender Größe des Spaltes 22 zwischen
dem Läufer 14 und
dem Stator 16 nimmt das in dem Läufer 14 induzierte
elektrische Feld ab.
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Daher
müssen
bei der Ermittlung der Größe des Spaltes 22 zwischen
dem Läufer 14 und
dem Stator 16 die Notwendigkeit, einen entscheidenden Abstand
zwischen den Komponenten beizubehalten, und die Notwendigkeit einer
ausreichenden Nähe
der Komponenten zueinander – um
Feldverluste zu reduzieren und vorzugsweise zu minimieren – gegeneinander
abgewogen werden.
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Der
Läufer 14 und
der Stator 16 enthalten jeweils ein Blechpaket 24, 26,
das aus einer Vielzahl von aufeinander geschichteten Platten oder
Bleche 28 ausgebildet ist. Im Zusammenhang der vorliegenden
Erörterung
kann auf den Läufer 14,
das Läuferblechpaket 24,
Läuferbleche
und Ähnliches
Bezug genommen werden. Es ist jedoch zu beachten, dass diese Erörterung
gleichermaßen
anwendbar auf Statoren 16 und Statorkomponenten ist, und
dass derartige Statoren 16 und ihre Komponenten zum Anwendungsbereich
der vorliegenden Erfindung gehören. Die
Bleche 28 werden durch ein Verriegelungssystem 30 sicher
an ihrem Platz im Verhältnis
zueinander gehalten. Das Verriegelungssystem 30 verhindert,
dass die Bleche 28) sich im Verhältnis zueinander drehen und
verschieben und voneinander lösen, und
erhält
so das Läuferblechpaket 24 während der Herstellung
als einheitliches Element.
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Wie
in 2 dargestellt, umfasst das Blechpaket 24 eine
vorgegebene Anzahl von Schlitzen 36, die an einer Kante
oder einem Außenrand
jedes Blechs 28 ausgebildet sind. Die Schlitze 36 werden durch
die Zähne 32a–32gg definiert,
die die Schlitze 36 voneinander trennen. In einem typischen
Blech eines Rotorblechpakets 28 sind die Zähne 32a–32gg ein
integraler Teil des zentralen Teils des Blechs. Die Abstände zwischen
den Zähnen 32a–32gg,
das heißt,
die Schlitze 36, sind dafür eingerichtet, die leitenden
Elemente 34 aufzunehmen und sicher zwischen den Zähnen zu
befestigen. In einem beispielhaften Kleinmotor 10 sind
die Leiter 34 jeweils als eine Einzelmasse ausgebildet,
die zum Beispiel aus Aluminium bestehen kann, das in geschmolzener Form
in die Schlitze 36 eingespritzt wurde. Dieser Typ eines
Läufers 14 wird
gewöhnlich
als Käfigläufermotor
bezeichnet.
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Bei
einem beispielhaften Stator 16 – am besten zu erkennen in 6 – erstrecken
sich die Statorschlitze 36 von einem Innenrand der Statorbleche 28 auswärts. Von
seiner umgekehrten Ausrichtung abgesehen, ist der Stator 16 weitgehend
in derselben Weise ausgebildet, wie der Läufer 14. Für Fachleute ist
ersichtlich, dass die „kreisförmige" Gesamt-Form des
Stators 16 nur an einem dem Läufer 14 benachbarten
inneren Rand erforderlich ist.
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Die
Platten oder Bleche 28 sind allgemein aus Blechmaterial
wie beispielsweise Stahlblech ausgebildet, das in der Form der Bleche 28 gestanzt wurde.
Die einzelnen Bleche 28 werden dann auf einander geschichtet,
um das Blechpaket 24 zu bilden. Bei vielen handelsüblichen
Blechen sind die Materialeigenschaften wie beispielsweise die Materialdicke eventuell
nicht einheitlich für
das gesamte Blech. Das heißt,
die Materialdicke kann variieren. Obwohl eine derartige Abweichung
bei vielen Anwendungen möglicherweise
nicht bedenklich ist, kann sie für
die Herstellung von Läufer- und Statorblechpaketen 24, 26 entscheidend
sein, da die geschichteten Blechpakete 24, 26 aufgrund
der veränderlichen
Blechdicken Asymmetrien wie z. B. Schiefe aufweisen können.
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Wie
oben dargestellt, muss das Blechpaket 24 gerade sein, das
heißt,
es muss eine gerade Zylinderform aufweisen, so dass der Läufer 14 innerhalb
des Stators 16 auf koaxiale Weise rotiert, ohne die Seiten
des Stators 16 zu berühren.
Es wurde beobachtet, dass eine wirkungsvolle Weise, den Abweichungen
bei den Blechdicken Rechnung zu tragen, darin besteht, die Bleche 28 bei
ihrer Ausbildung um eine vorgegebene Gradzahl (z. B. 60, 90, 120)
zu drehen, um die Asymmetrien über
die gesamten 360 Grad des Blechpakets 24 zu verteilen.
Dies wird als „Drehen" des Blechpakets 24 bezeichnet.
Der Winkel, um den die Bleche 28 gedreht werden, wird als der
Indexwinkel bezeichnet, was den Drehwinkel und, um der Schrägstellung
gerecht zu werden, jeden zusätzlichen
Winkel umfasst.
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Bei
bekannten Blechpaket-Konfigurationen hängt der Drehwinkel von der
Anzahl der Verriegelungen und der Anzahl der Schlitze in dem Blechpaket
ab. Beispielsweise kann ein Blechpaket mit vierundzwanzig Schlitzen
zwei Verriegelungen und einen Drehwinkel von 180 Grad (oder ein
Vielfaches davon), drei Verriegelungen und einen Drehwinkel von 120
Grad (oder ein Vielfaches davon) oder vier Verriegelungen und einen
Drehwinkel von 90 Grad (oder ein Vielfaches davon) aufweisen. Während dies
eine ausreichende Flexibilität
bei der Blechpaket-Konstruktion zu bieten scheint, ist zu be achten,
dass diese Konfiguration nicht die Herstellung gedrehter Kerne erlaubt,
bei denen die Anzahl der Stäbe
eine Primzahl (z. B. 13, 17, 19, 23, 29, 37, 41, 43 und 47 Stäbe) ist.
Außerdem
wurden, wie oben angegeben, Probleme bei Blechen beobachtet, die
nur um 180 gedreht wurden. Beispielsweise können Blechpakete, die nur um
180 gedreht wurden, eine Exzentrizität aufweisen, was eine unerwünschte Eigenschaft
bei einem Blechpaket ist. Außerdem
haben große
Drehwinkel wie z. B. 180 Grad aufgrund der „Kommunikationszeit" zwischen dem Herstellungssteuersystem
und den Servomotoren des Systems und den Servoantriebssystemen geringere
Druckgeschwindigkeiten zur Folge.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist der Vorsprung 38 einen vorderen Teil 42 und
einen hinteren Teil 44 auf. Der vordere Teil 42 kann
stufenförmig
sein wie in 5 gezeigt. Im Wesentlichen ist der
vordere Teil 42 der Teil, der sich am höchsten aus der Oberfläche 40 des
Blechs 28 erhebt. Der hintere Teil 44 kann von
dem vorderen Teil 42 aus abgeschrägt sein oder nach unten zu
der Oberfläche 40 des
Blechs 28 hin abfallen. Wie es am besten in 4 zu
erkennen ist, definiert der Vorsprung 38 vorzugsweise entlang
seiner Umfangslänge
eine mit Lp bezeichnete gewölbte Form,
so dass die mit 46 bezeichnete Mittellinie in einem festen
Radialabstand von der Achse 20 des Blechs 28 verbleibt.
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Anders
als bei bekannten Verriegelungen, die eine Reihe von Vorsprüngen verwenden,
die in einem feststehenden Verhältnis
und an festen Positionen ineinandergreifen, werden die Vorsprünge 38 der vorliegenden
Erfindung in vorsprungsaufnehmenden Öffnungen oder Bereichen 48 aufgenommen,
die in dem Blech 28 ausgebildet sind. Die aufnehmenden Bereiche 48 sind
länglich,
um die Vorsprünge 38 entlang
der Länge
Lo des Bereichs aufzunehmen, und um so zu
ermöglichen,
dass der Vorsprung 38 sich vollständig innerhalb des Bereichs 48 befindet.
Wie der Vorsprung 38 ist der aufnehmende Bereich 48 vorzugsweise
gewölbt,
so dass eine mit 50 bezeichnete Mittellinie des aufnehmenden
Bereichs 48 sich in einem festen Radialabstand von der
Blechachse 20 befindet. In einer bevorzugten Ausführungsform sind
die Vorsprünge 38 und
die aufnehmenden Bereiche 48 einander paarweise zugeordnet,
und jeder aufnehmende Bereich 48 hat eine Umfangslänge Lo, die etwas länger ist, als die Länge Lp des entsprechenden Vorsprungs 38.
Wie hier noch ausführlicher erörtert wird,
ist die Verlängerung
des aufnehmenden Bereichs 48 dafür angepasst, einen Schrägstellwinkel
z. B. des Läuferblechpakets 24 aufzunehmen, wenn
dies gewünscht
wird.
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Wie
es aus den Figuren ersichtlich ist, befinden sich die Mittellinien
der Vorsprünge
und der aufnehmenden Bereiche 46, 50 in demselben
Radialabstand von der Blechachse 20. Daher befinden sich bei
einer geschichteten Formation der Vorsprung oder die Vorsprünge 38 eines
Blechs 28 vollständig innerhalb
des aufnehmenden Bereichs oder der aufnehmenden Bereiche 48 eines
benachbarten Blechs 28.
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Die
vorliegende Verriegelungskonfiguration wird dafür verwendet, Läufer- und
Statorblechpakete 24, 26 mit einer primzahligen
Anzahl Schlitze 36 auszubilden. Jede Aufnahmeöffnung 48 und
ihr zugehöriger
Vorsprung 38 sind voneinander durch einen Winkel Φ getrennt,
der ein Vielfaches eines Winkels β ist,
der durch 360 Grad/S definiert ist, wobei S für die Anzahl der Schlitze 36 in
dem Blech 28 steht. Mathematisch ausgedrückt ist
das Verhältnis
wie folgt: Φ =
nβund β =
360°/S,wobei Φ der separierende
Winkel zwischen dem Vorsprung 38 und seiner zugehörigen aufnehmenden Öffnung 48 ist,
n eine Ganzzahl, β der
Basiswinkel und S die Anzahl der Schlitze 36 ist.
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Das
Blechpaket 24, 26, das die vorliegende Verriegelungskonfiguration 30 verkörpert, kann
jede praktikable Anzahl von Verriegelungen aufweisen. Jedes Blech 28 kann
einen einzigen Vorsprung 38 und eine einzige Aufnahmeöffnung 48 oder
mehrere Vorsprünge 38 und
Aufnahmeöffnungen 48 aufweisen.
Es wird jedoch angenommen, dass für die Verwendung in kleinen
Motoren 10, wie denjenigen mit Blechpaket-Durchmessern von
unter circa 2 Zoll bis zu neun Verriegelungspaare, d. h. Vorsprünge und entsprechende
Aufnahmebereiche 38, 48 verwendet werden können. Es
ist offensichtlich, dass mit zunehmender Größe des Motors 10 die
Anzahl der Verriegelungen zunehmen kann. Derartige Blechpakte 24 weisen
eine beliebige praktikable primzahlige Anzahl von Schlitzen auf,
darunter mehr als circa 59 und weniger als circa sieben Schlitze.
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Bei
dem in 2 dargestellten Blechpaket 24 ist eine
mit 56 bezeichnete Schrägstellung
der Schlitze 36 vorhanden. Fachleute werden erkennen, dass
eine solche Schrägstellung 56 vorgesehen
werden kann, um beispielsweise den Drehmomentverlust in dem Motor 10 oder
das Motorgeräusch
zu reduzieren. Die Schrägstellung 56 wird
durch das Versetzen der Bleche 28 gegeneinander um einen
im Verhältnis
zum Drehwinkel relativ kleinen Winkel (Blechschrägstellwinkel) bewirkt. Das
heißt,
der Schrägstellwinkel
ist relativ klein im Vergleich zu dem Winkel, um den die Bleche 28 im
Verhältnis
zueinander gedreht werden, um Blech-Asymmetrien Rechnung zu tragen.
Typischerweise ist der Schrägstellwinkel
gleich circa 360 Grad/T, wobei T die Anzahl der Statorschlitze 58 ist.
Beispielsweise kann bei einem Motor 10 mit einem Stator 16 mit
24 Schlitzen 58 der Schrägstellwinkel circa 360 Grad/24
oder 15 Grad betragen. Für
Fachleute ist ersichtlich, dass der Blechschrägstellwinkel für jedes
Blech 28 der Gesamt-Schrägstellwinkel dividiert durch
die Gesamtzahl der Bleche 28 in dem Stator 16 ist.
Daher beträgt bei
dem dargestellten Stator 16, mit einem Schrägstellwinkel
von 15 Grad und 30 Blechen, der Schrägstellwinkel für jedes
Blech ½ Grad.
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Das
dargestellte Verriegelungssystem 30 ermöglicht einen derartigen Schrägstellwinkel
in dem Läuferblechpaket 24.
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Wie
oben erörtert,
sind die aufnehmenden Bereiche 48 in Umfangsrichtung (unter
Lo gezeigt) etwas länger als die ihnen entsprechenden
Vorsprünge (unter
Lp gezeigt), um sich dem geringen Versatz
anzupassen, der die Schrägstellung 56 des
Blechpakets bewirkt. Daher können
einander benachbarte Bleche 28 im Verhältnis zueinander so positioniert werden,
dass sowohl der Drehwinkel als auch der kleinere Schrägstellwinkel
aufgenommen werden. Da die Vorsprünge 38 in den aufnehmenden
Bereichen 48 mit einem geringen Spielraum für die Positionierung
aufgenommen werden können,
kann der Schrägstellwinkel
zwischen benachbarten Blechen 28 leicht untergebracht werden.
Daher können
sowohl schräggestellte
als auch nicht-schräggestellte Blechpakete 24 unter
Verwen dung üblicher
Fertigungsmittel für
Läufer
und einer üblichen
Läuferkonstruktion
hergestellt werden.
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Die 8 und 9a–9e stellen
verschiedene alternative Ausführungsformen
der Vorsprünge
dar, die in unterschiedlichen Formen ausgebildet werden können. Jeder
der Vorsprünge
ist ohne den hinteren Teil ausgebildet, wie es in der Ausführungsform
des Vorsprungs 38 in den 2–7 gezeigt
wird.
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Der
Vorsprung 138 kann beispielsweise, wie in den 8 und 9a gezeigt,
kreisförmig
sein. Die entsprechende aufnehmende Öffnung 148 in einer
solchen Ausführungsform
kann kreisförmig
oder alternativ in einer länglichen
gewölbten
Form (nicht gezeigt) ausgebildet sein, um einen gewissen Spielraum
bei der Positionierung des Vorsprungs 138 in der Öffnung zu
ermöglichen.
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Andere
Formen, wie beispielsweise ein Quadrat 338 (9c),
ein Rechteck 238 (9b), ein länglicher
Vorsprung 438 (9d) und
eine Form mit zwei einander gegenüberliegenden, entgegengesetzt
ausgerichteten Dreiecken 538 (9e) können ebenfalls
verwendet werden. Jede dieser Ausführungsformen des Vorsprungs
kann mit einem abfallenden hinteren Teil ausgebildet sein, oder
der Vorsprung kann als sich in seiner Gänze abwärts erstreckender Streifen
ausgebildet sein. Gleichermaßen können die
entsprechenden aufnehmenden Öffnungen
mit dem ausreichenden Abstand oder der Maßtoleranz für eine „enge" Passung ausgebildet sein, oder die Öffnungen
können
dafür konfiguriert
sein, für die
Positionierung des Vorsprungs innerhalb der Öffnung einen gewissen Spielraum
zuzulassen.
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Wie
es durch die 9a–9e offensichtlich
ist, können
die Vorsprünge 238, 338, 438 und 538 durch
das „Schlagen" einer Oberfläche oder
Seite 140 des Blechs gebildet werden, wodurch auf der anderen
Seite oder Oberfläche 142 des
Blechs 28 der entsprechende Vorsprung ausgebildet wird.
Die entsprechenden Vorsprünge
können
mit quadratischen oder geraden Seiten ausgebildet sein, oder die Vorsprünge können, wie
dargestellt, mit abfallenden oder winkligen Seiten ausgebildet sein.
Alle derartigen Formen und ihre entsprechenden Öffnungskonfigurationen fallen
in den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung.
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In 2 ist
offensichtlich, dass die Endbleche 28e so ausgebildet sein
müssen,
dass sie in nur ein benachbartes Blech 28 eingreifen, oder
dass nur ein benachbartes Blech 28 in sie eingreift. Das
heißt, obwohl
die inneren Bleche 28 in zwei benachbarte Bleche 28 eingreifen,
greifen in die Endbleche 28e nur ihre zugehörigen inneren
Bleche 28 ein oder die Endbleche 28e greifen in
diese ein. In einer bevorzugten Ausführungsform braucht das Endblech 28e nur
die Vorsprünge 38 der
ihm benachbarten Blechs 28 aufzunehmen. Dieses ist leicht
zu erreichen, indem nur aufnehmende Bereiche 48 in dem
Blech 28e ausgebildet werden. Endbleche können jedoch
in einer Vielzahl von Konfigurationen ausgebildet sein. Zum Beispiel
können
die Endbleche 28e mit Vorsprüngen 38 und aufnehmenden
Bereichen 48 ausgebildet sein, und das Blech 28 kann
quer zu seiner Achse gedreht werden (so dass die Vorsprünge 38 eine
gegenüber
den Vorsprüngen
der Paketbleche 28 entgegengesetzte Ausrichtung aufweisen).
In dieser Anordnung erstrecken sich die Vorsprünge 38 in das benachbarte
Blech 28, und die aufnehmenden Bereiche 48 nehmen
die Vorsprünge 38 des
benachbarten Blechs 28 auf. Alternativ kann das Endblech 28e im
Verhältnis
zu seinem benachbarten Blech 28 so ausgerichtet sein, dass
die Vorsprünge 38 in
den Körper
des Blechs 28 zurückgetrieben
werden.
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Wie
oben angegeben, kann das Verriegelungssystem 30 leicht
zur Herstellung von Statorblechpaketen 26 wie auch von
anderen als Paket aus gedrehten Blechen ausgebildeten Kernen verwendet werden,
obwohl das vorliegende Verriegelungssystem 30 teilweise
mit Bezug auf das Läuferblechpaket 24 eines
Motors beschrieben und veranschaulicht wurde.
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Es
wird angenommen, dass Verfahren zur Herstellung von Blechen 28 mit
dem Verriegelungssystem 30 und zur Herstellung von Läuferblechpaketen 24 und
Statorblechpaketen 26, die Bleche 28 mit Verriegelungsvorsprüngen 38 und
aufnehmenden Öffnungen 48 umfassen,
weniger kostspielig, weniger zeitaufwendig und weniger bearbeitungsintensiv als
bekannte Verfahren zur Herstellung von Blechpaketen sind.
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Ein
vorgesehenes Verfahren für
die Formgebung, beispielsweise bei Läuferblechen 28, umfasst die
Positionierung eines Standardmaterials, wie beispielsweise Stahlblech,
in einer Stanzmaschine. Das Standardmaterial wird zentralisiert
und die Läuferschlitze 36 (z.
B. Leiter aufnehmende Bereiche), werden ausgeschnitten, beispielsweise
durch Stanzen. Wenn es gewünscht
wird, können
Lüftungsöffnungen ausgeschnitten
werden, wie auch Führungslöcher zur
Ausrichtung des Werkstücks
auf seinem Weg durch die Maschine.
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Die
Verriegelungsvorsprünge 38 werden
beispielsweise durch Lochen oder Teilschnitt durch das Standardmaterial
ausgebildet. Die vorsprungsaufnehmenden Bereiche 48 und
ei ne Zentralbohrung 60 für eine Welle werden ebenfalls
ausgeschnitten oder gestanzt. Die Endbleche 28e werden
so ausgebildet, dass sie in nur ein einziges benachbartes Blech 28 eingreifen,
oder dass nur ein einziges benachbartes Blech 28 in sie
eingreift. Bei einem bevorzugten Verfahren wird das Endblech 28e durch
Auslassen des den Vorsprung ausbildenden Verfahrensschritts ausgebildet.
Jedoch werden die aufnehmenden Bereiche 48 und die Wellenbohrung 60 in
dem Material so ausgebildet, wie alle anderen Öffnungen, Durchführungen
oder Bohrungen in dem Blech 28. Auch andere Verfahrensschritte
zur Ausbildung der Endbleche 28e können angewendet werden. Zum
Beispiel kann das Endblech 28e durch Drehen des Endblechs 28e quer
um deren Achse (z. B. umgedreht) ausgebildet werden, so dass die
Vorsprünge 38 auf
des Endblechs 28e im Verhältnis zu den anderen Vorsprüngen 38 des
Blechs 28 entgegengesetzt ausgerichtet sind. Alternativ
können
die Vorsprünge 38,
beispielsweise durch Stanzen, in der entgegengesetzten Richtung
ausgebildet werden. Endbleche können auch
durch Stanzen nur von Vorsprüngen 38 ausgebildet
werden, anstelle einer Kombination aus Vorsprüngen 38 und aufnehmenden
Bereichen 48.
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Das
Läuferblech 28 wird
dann aus dem Standardmaterial ausgeschnitten und ausgerichtet. Das Blech 28 wird
von der Schnittposition um einen vorgegebenen Winkel, d. h. den
Indexwinkel, gedreht. Der Indexwinkel wird gewählt, um den gedrehten Kern
zu erstellen. Der Indexwinkel ist gleich dem Drehwinkel, wenn keine
Schrägstellung
vorliegt, und ist gleich dem Drehwinkel plus dem Blechschrägstellwinkel,
wenn eine Schrägstellung
gewünscht
wird. Die Bleche 28 werden anschließend aufeinander geschichtet,
um das Läuferblechpaket 24 zu
bilden.
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Die
Statorbleche können
nach dem Ausschneiden des Läufers
aus dem vorrätigen
Blechmaterial unmittelbar neben und auswärts der Läuferformation ausgebildet werden.
Das Material wird mit Führungslöchern versehen
und, wenn es so gewünscht
wird, kann der innere Teil des Stators beschnitten werden, um den
für den
Luftspalt erforderlichen Raum zu schaffen. Die Statorschlitze werden wie
die Läuferschlitze
ausgeschnitten oder durchgebohrt.
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Verriegelungsvorsprünge werden
beispielsweise durch Durchbohren oder teilweises Schneiden durch
das Standardmaterial ausgebildet. Vorsprungsaufnehmende Bereiche
werden ebenfalls ausgeschnitten oder gestanzt. Die Statorbleche
werden dann aus dem Standardmaterial ausgeschnitten und ausgerichtet.
Die Bleche können
von der Schnittposition um einen vorgegebenen Winkel gedreht werden,
um die Statorbleche zu drehen. Zur Bildung des Stators werden die
Bleche dann aufeinander geschichtet.
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Die
noch verbleibenden erforderlichen Verfahrensschritte zur Ausbildung
des Motors, wie beispielsweise die Ausbildung der elektrisch leitenden Elemente
und die Montage der Komponenten, um den Motor herzustellen, können unter
Anwendung von unter Fachleuten bekannten Verfahren durchgeführt werden.