EP3178151A2 - Blechpaket eines stators oder eines läufers sowie eine elektrische maschine - Google Patents

Blechpaket eines stators oder eines läufers sowie eine elektrische maschine

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Publication number
EP3178151A2
EP3178151A2 EP15747109.5A EP15747109A EP3178151A2 EP 3178151 A2 EP3178151 A2 EP 3178151A2 EP 15747109 A EP15747109 A EP 15747109A EP 3178151 A2 EP3178151 A2 EP 3178151A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sheet metal
metal part
laminated core
teeth
metal parts
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15747109.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Fahrenbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
L Schuler GmbH
Original Assignee
L Schuler GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by L Schuler GmbH filed Critical L Schuler GmbH
Publication of EP3178151A2 publication Critical patent/EP3178151A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • Y10T29/49009—Dynamoelectric machine
    • Y10T29/49012—Rotor

Definitions

  • Laminated core of a stator or a rotor and a stator Laminated core of a stator or a rotor and a stator
  • the invention relates to a laminated core of a plurality of sheet metal parts, which may be part of a stator or a Läu ⁇ fers.
  • the invention also relates to an electric machine with a stator and a rotor, wherein the stator and / or the rotor have a laminated core of a plurality of sheet metal parts.
  • the rotor can rotate about an axis of rotation (rotor of a rotary electric machine) or move linearly along the stator in the case of a translationally operating electrical machine.
  • Sheet metal packages consist of a plurality of sheet metal parts which are connected to each other, for example by stamping, gluing or the like.
  • Each sheet metal part has a connecting part from which several teeth extend away.
  • the connecting part is closed in a circumferential direction about an axis of rotation designed as a ring part.
  • the teeth extend from Verbin ⁇ dung part radially to the axis of rotation either outwardly or inwardly to a respective free end.
  • the connecting part preferably extends straight or curved along the trajectory of the rotor and the teeth preferably extend at right angles to the direction of movement of the rotor away from the connecting part towards a respective free end and in particular are aligned parallel to each other.
  • DE 10 2012 213 239 AI proposes to use two different types of sheet metal parts and to stack these sheet metal parts in the laminated core to each other.
  • the different types of sheet metal parts are made us different materials.
  • sheet metal parts of different materials can be arranged alternately in the laminated core.
  • Sheet metal part may consist of a nickel-iron alloy and the other sheet metal part of an iron-cobalt alloy. This sheet metal parts are to be combined with a low loss ⁇ on the other hand, and on the other hand with high saturation flux density to a laminated core. Based on this prior art, the present invention, the object of the invention to provide a laminated core with which an electric machine can be improved.
  • the laminated core of a stator o- that of a runner on several first sheet metal parts and several second sheet metal parts.
  • the sheet metal parts for a rotary electric machine working have in the circumferential direction about a rotation axis enclosed connecting part and a plurality of teeth, starting radially to the rotation axis to a free end it ⁇ extend from the connecting part.
  • the sheet metal parts for a translationally working electrical machine have a rectilinear or curved along the trajectory of the rotor extending connecting part and the teeth extend preferential ⁇ at right angles to the trajectory of the rotor from Ver ⁇ binding part away.
  • the first sheet metal parts have a first connecting part and first teeth and the second sheet metal parts have a two ⁇ tes connecting part and second teeth.
  • Parallel to or along or coaxial with the direction of extension of the respective connecting part is a reference surface or reference axis.
  • the axis of rotation may be used as the reference axis.
  • a reference axis is present, which runs at right angles to the BEWE ⁇ movement path through the or the connecting parts of Blechpa ⁇ kets, said reference axes define a reference ⁇ area.
  • first and second sheet metal parts By stacking first and second sheet metal parts in the Laminated core can thus be formed a laminated core, wherein the end surfaces formed by the free ends of the first and second teeth two or more to the reference axis or the reference surface offset from each other arranged End vom ⁇ sections had. If the axis of rotation of the laminated core is used as a reference axis for a rotary electric machine, the end surface sections are ra ⁇ dial offset from the axis of rotation.
  • a direction is designated, in which the sheet metal parts are stacked to form the laminated core.
  • the stacking direction extends paral lel ⁇ to the rotational axis.
  • the stack direction is computationally twin ⁇ Kelig to the extending direction of the teeth and rectangular ⁇ lig to the path of movement of the rotor. The stacking direction is thus aligned parallel to the reference plane.
  • This stepped contour is formed in that we ⁇ ips a first sheet metal part group is present, which we ⁇ tendonss comprising a first sheet metal part and at least one second sheet metal parts group is present which has at least a second sheet metal part.
  • the at least one first sheet metal part group is present, which we ⁇ tendonss comprising a first sheet metal part and at least one second sheet metal parts group is present which has at least a second sheet metal part.
  • Sheet metal part group and the at least one second sheet metal parts ⁇ group are arranged alternately successively in a stacking direction. Because the free ends of the first teeth the first sheet metal subgroup having a different distance from the reference axis or the reference surface than the free end of the second teeth of the second sheet metal subgroup formed in the laminated core by the stacked first and second teeth, the described end face with a plurality of stages.
  • the length of the air gap between a sheet ⁇ packet of the stator and a lamination stack of the rotor magnification ⁇ can be ßert without the overall length of the sheet stacks must be increased in Sta ⁇ pelraum.
  • the magnetic flux can be increased due to the longer Heilspal ⁇ tes. If for example, a rotary or linear electric motor working is made with such a plate package, with the same Baugrö ⁇ SSE a greater torque can be achieved.
  • the abutting first and second sheet metal parts are preferably electrically insulated from one another at each contact point, for example by a lacquer or another coating. This allows eddy currents to be reduced.
  • the laminated core has a plurality of first and / or second sheet metal part groups. It is also advantageous if each first sheet metal part group has a plurality of first sheet metal parts and / or each second sheet metal part group has a plurality of second sheet metal parts.
  • At least a number of the existing first sheet metal parts may each have a first thickness.
  • the second sheet metal parts each a second thickness, so that the thickness of the second sheet metal parts is the same size.
  • the first thickness of the first Blechtei ⁇ le and the second thickness of the second sheet metal parts are the same size. It is also possible to choose the amount of the first thickness and the amount of the second thickness to be different.
  • first sheet metal parts are present, which have a third thickness.
  • the third thickness is preferably greater than the first thickness of the other first sheet metal parts.
  • the under ⁇ differently thick first sheet metal parts may be present in a common sheet metal subgroup.
  • one or each first sheet metal part group has a plurality of first sheet metal parts, wherein two of the first sheet metal parts form outer sheet metal parts and at least one further first sheet metal part forms a ⁇ nenes sheet metal part, which is arranged between the two outer sheet metal parts.
  • the stack of the first Blechtei ⁇ le this first sheet metal part group includes therefore in the stacking direction ⁇ viewed at two outer sheet-metal parts between which an inner sheet metal part or a plurality of inner sheet metal parts are arranged.
  • the inner sheet metal parts have in a perennialsbei ⁇ game a first thickness, while at least one of the two outer sheet metal parts has a third thickness which is greater than the first thickness.
  • Sheet metal parts without electrical insulation together ver ⁇ bind. Due to this larger third thickness of at least ei ⁇ nem outer sheet metal part of the entry of magnetic field lines in a direction perpendicular to the stacking direction oriented side surface portion of the first teeth of the outer sheet ⁇ part is improved.
  • sheet metal parts of a laminated core are made of the same material, but if a number of the existing sheet metal parts is made of one material and a number of existing sheet metal parts of a different material.
  • a sheet metal part group both sheet metal parts of a Mate ⁇ material as well as sheet metal parts from another material contained ent th ⁇ .
  • the materials used for the sheet metal parts are preferably soft magnetic. In any case, these are magnetizable materials.
  • the first material in particular is used for producing the outer sheet metal of a first sheet metal part group, a greater saturation magnetization ⁇ tion than the second material that is used for other sheet metal parts of the laminated core.
  • the first material for example, an iron alloy having a content of at least 45% or at least 50% cobalt can be used. Iron alloys containing nickel and / or molybdenum can also be used.
  • so-called “mu-metals” or iron alloys having nickel components and / or silicon components are preferably used.
  • the first material has a saturation magnetization ⁇ to at least 2.0 T or 2.3 T or 2.5 T or 3.0 T is.
  • the saturation magnetization of the second material is preferably at most 1.0 T.
  • the relative Per ⁇ meabiltician of the first material is smaller than that of the second material.
  • the first material has a rela tive ⁇ permeability of at most 20000.
  • the relative Perme ⁇ ABILITY of the second material may be at least 30,000 and are in one embodiment in the range from 100,000 to 200,000.
  • first sheet metal part and / or a second sheet metal part into a plurality of segments and to produce the segments each from a material, in particular the first or the second material.
  • at least one tooth head segment of a first or a two ⁇ th tooth which preferably comprises at least a portion of the free end of the tooth, manufactured from the second material be present.
  • the at the at least one tooth head segment at ⁇ bordering segment of the tooth may be prepared for example from the second material.
  • the volume fraction of the first Materi ⁇ than in the laminated core is smaller than the volume fraction of the second material, which brings a significant cost advantage.
  • the laminated core belongs to a rotor
  • projecting projections of a stator can intervene in this free space at right angles to the stacking direction and to the direction of movement of the rotor.
  • the laminated core belongs to a Sta ⁇ gate, can engage in this free space perpendicular to the stacking direction and to the direction of movement of the rotor projecting projections of a rotor.
  • the first teeth extend farther away from the respective connection part than the second teeth.
  • the first and the second teeth extend, starting from the compound ⁇ part radially outwardly from the axis of rotation away.
  • the first distance may be greater than the second Ab ⁇ stood, so that the free ends of the first teeth have a greater distance from the axis of rotation than the free ends of the second teeth.
  • the first and second teeth may extend radially inwardly from the connecting part towards the axis of rotation. In this case, the first distance may be smaller than the second distance, so that the free ends of the first teeth are arranged closer to the axis of rotation than the free ends of the second teeth.
  • the rotor and / or the stator of such an electric machine may have a laminated core described above.
  • tower above the first teeth of a first sheet metal part group of the rotor in each case a free space between two first sheet metal component parts of the stator in, and / or the first teeth of a first sheet metal part group of the stator extend in each ⁇ wells a free space between two first sheet metal component parts of the rotor inside.
  • the electric machine is perpendicular to the stack ⁇ direction consider a first sheet metal part of the rotor a second sheet metal part of the stator opposite and / or a first sheet metal part of the stator, a second sheet ⁇ partial group of the rotor opposite.
  • first and / or second sheet metal part For the production of the first and / or second sheet metal part can proceed as follows:
  • the first and / or second sheet metal parts are separated out of a starting sheet.
  • the separation can by cutting, punching, laser cutting, water jet cutting or the like. If a sheet metal part consists of several segments, which in turn are made of different materials, the respective segments are punched out of the respective starting sheet and then connected to one another in a material-locking and / or non-positive and / or form-fitting manner.
  • the hardening can take place, for example, by supplying heat at defined locations with the aid of a laser.
  • FIG. 1 shows a schematic partial representation of a first sheet metal part for a runner in side view
  • FIG. 2 shows a schematic partial representation of a two-part th sheet metal part for a runner in side view
  • FIG. 3 a schematic partial representation of a first sheet metal part for a stator in side view
  • Figure 4 is a partial schematic representation of a two ⁇ th sheet member for a stator in a side view
  • Figure 5 is a schematic perspective view of a section of a laminated core in the region of, in Sta ⁇ pelraum, parallel to the axis of rotation, stacked teeth of the sheet-metal parts or sheet-metal part groups
  • FIG. 6 shows a schematic, block diagram-like sectional view through the rotor and the stator of an electrical machine
  • FIG. 7 shows a schematic detail of the region IIV from FIG. 6,
  • FIGS. 8 to 10 each show a schematic representation of first teeth or second teeth of a first sheet metal part or of a second sheet metal part in side view, wherein each tooth has at least two segments made of different materials,
  • FIG. 11 shows a schematic, block diagram-like representation of areas of teeth of two first sheet metal parts by heat influence
  • Figure 12 is a schematic side view of the Blechpa ⁇ kete a rotor and a stator for a translato ⁇ cally operating electric machine.
  • the invention relates to a laminated core 14 from Blechtei ⁇ len 10, which can be used for a stator 15 or a rotor 11.
  • the stator 15 or the rotor 11 can be used for a rotary electrical machine (FIGS. 1 to 10) or a translatory electric machine (FIG. 12).
  • the essential characteristics are by way of example with reference to sheet metal parts 10 and sheet packs 14 explained for a rotary electric machine ar ⁇ beitende.
  • For a transla ⁇ toric working electrical machine OF INVENTION ⁇ to the invention features may be used equally.
  • sintered parts made of a sintered material could alternatively be used.
  • FIG. 1 shows a schematic partial representation of a first sheet-metal part 10 for a rotor 11 of an electric motor 12 (FIG. 7).
  • Figure 2 shows a second sheet metal part 13 for this Läu ⁇ fer 11. From a plurality of first sheet metal parts 10 and a plurality of second sheet metal parts 13, a laminated core 14 is produced.
  • the sheet metal parts 10, 13 are in this case connected by gluing, Stanzpake ⁇ animals or other means to the laminated core fourteenth
  • the laminated core 14 of the rotor 11 is disposed radially outwardly about a stator 15 coaxial with a rotation axis M. It is therefore an electric machine 12 with external rotor. It is understood that in a modification to the example of Figure 6, the rotor 11 could also be arranged radially within the stator 15.
  • the first sheet metal part 10 for the stator 15 of Figure 6 or the laminated core 14 of the stator 15 is illustrated schematically in Figure 3, while Figure 4 shows the second sheet ⁇ part 13 for the laminated core 14 of the stator 15 °.
  • the first sheet-metal part 10 has a first connecting part 18 which is closed annularly in a circumferential direction U about an axis of rotation D.
  • a plurality of first teeth 19 protrude radially from the first connecting part 18 to the rotational axis M up to a respective free end 20.
  • At the free end 20 of each first tooth 19 has an end edge 21.
  • the free ends 20 and the end edges 21 of the first teeth 19 have a first distance R from a reference axis BA, which is formed in accordance with Example ⁇ through the rotation axis M.
  • Preferably be ⁇ all end edges 21 are displayed on a common circular track, or cylinder surface about the reference axis BA and the axis of rotation M, the radius of which speaks ent ⁇ the first distance R ( Figures 1 and 3).
  • each second sheet metal part 13 has a second connecting part 25, starting from which a plurality of second teeth 26 extend radially to the rotation axis M up to a respective free end 27.
  • each second tooth 26 has an end edge 28, which has a two ⁇ th distance R2 from the reference axis BA, thus, for example according to the rotation axis M.
  • the free ends 27 and the end edges 28 of the second teeth 26 of a second sheet metal part 13 on a common circular path or cylinder surface around the rotation axis M whose radius corresponds to the second Ab ⁇ R2 stand ( Figures 2 and 4 ).
  • first and second teeth 19, 26 are constructed so that they have a toothed ridge 30, which is connected to the respectively associated ⁇ first and second connecting part 18, 25.
  • Brightonge ⁇ set end of each tooth 19, 26 is a tooth tip 31 IN ANY ⁇ the projecting in the circumferential direction U on both sides of the toothed ridge 30.
  • the free end 20 or 27 or the respective end edge 21 or 28 of a tooth 19 or 26 is located on the tooth head 31. It goes without saying that other tooth contours or tooth shapes can also be used in a modification to the illustrated exemplary embodiments.
  • a free space is formed between two directly adjacent teeth 19 of a first sheet metal part 10 or the directly adjacent second teeth 26 of a second sheet metal part 13, in which windings of the stator 15 or rotor 11 can be arranged.
  • the first and second sheet metal parts 10, 13 which form a ge ⁇ concomitantly laminated core 14 for a rotor 11 or stator 15, have differently sized first and second distances Rl, R2.
  • first and second distances Rl, R2. In a laminated core 14 with the connection ⁇ part 18, 25 radially outwardly projecting teeth 19, 26, the first distance R is greater than the second distance R2.
  • the first distance Rl To ⁇ swept in a laminated core 14 with the connecting part 18, 25 radially inwardly projecting teeth 19, 26, the first distance Rl smaller than the second distance R2.
  • a laminated core 14 with teeth projecting radially outwards is explained in more detail with reference to FIG. 5 based on the stator-side laminated core 14, for example.
  • a laminated core 14, from the connecting part 18th or 25 radially inwardly projecting teeth 19, 26, can be constructed analogously thereto.
  • Sheet metal parts 10 a first sheet metal part group 35.
  • Stapelrich ⁇ tion A directly adjacent to each other second sheet metal parts 13 form a second sheet metal subgroup 36.
  • At the ⁇ number of first and second sheet metal part groups 35, 36 may vary.
  • the number of first and second sheet metal subgroups 35, 36 of a common laminated core 14 differs by the value 1.
  • the first sheet metal subgroups 35 of the laminated core 14 are constructed identically. Accordingly, the second sheet metal subgroups 36 of the laminated core 14 are preferably constructed identically.
  • first and second sheet subgroups 35, 36 are always arranged alternately. Between two adjacent in the stacking direction A first sheet metal subgroups 35, a second sheet metal part group 36 is arranged or vice versa. Due to the different distances Rl, R2 the free ends 20, 27 and the end edges 21, 28 of the first teeth 19 and second teeth 26 creates a viewed in Sta ⁇ pelraum A stepped profile of the sheet metal 14 to the Pact ⁇ formed by the end edges 21, 28, 37. The end faces directly abutting end edges 21 of the first teeth 19 of a first sheet metal subgroup 35 form a first surface portion 37 a.
  • bil ⁇ directly abutting end edges 28 of the second teeth 26 of a second sheet metal part group 36 has a second surface portion 37b.
  • the number of first and second surface sections 37a, 37b depends on the number of existing first and second component groups 35, 36.
  • the first and second surface portions 37a, 37b move in the stacking direction A, so that ge formed between a first surface portion 37a and the immediately adjoining second surface portion 37b each have a step 38 is ⁇ .
  • All first and second surface portions 37a, 37b of the first and second teeth 19, 26 abutting one another in the stacking direction A form the end surface 37.
  • a free space F is formed following the second surface portion 37b of the second sheet metal subassembly 36 arranged therebetween, as indicated schematically in FIGS. 5 and 6.
  • the free space F extends in the circumferential direction U in an annular manner coaxial with the axis of rotation M. Radial projections of another laminated core 14 of the electric machine 12 can engage in such a free space F.
  • the areas of first teeth 19 of a rotor 15 or 15 adjoining free ends 20 engage Stators 11.
  • the meshing of the teeth 19, 26 and the sheet metal part package 14 of a stator 15 and the Blechteilpa ⁇ ketes 14 of a rotor 11 is strong in Figures 6 and 7 simplified illustrates.
  • the circumferentially U between ⁇ individual teeth 19, 26 existing circumferential gaps are not shown there for the sake of clarity.
  • FIGS. 6 and 7 A significant advantage of the embodiment of the laminated cores 14 according to the invention can be seen from FIGS. 6 and 7.
  • the existing between the rotor 11 and the stator 15 air gap L has perpendicular to the stacking Rich ⁇ tion A extending first air gap sections LR and pa ⁇ rallel to the stacking direction A extending second air ⁇ gap sections LA.
  • At each stage 38 is a first air gap section LR.
  • first air gap sections LR present at the steps 38, a greater overall length of the air gap L is achieved with the same size of the laminated core 14 measured in the stacking direction A, which results from the sum of the existing first and second air gap sections LR, LA. If a maximum flux density is given for the air gap L, by increasing or increasing the air gap L, a larger magnetic flux can be achieved. As a result, higher torques can be achieved, for example, for an electric motor with a constant size.
  • FIG 12 is schematically illustrated a laminated core 14 of a rotor 11 and a stator 15 for a translato ⁇ rically operating electric machine. Since there is no rotation axis M as the reference axis BA, a reference plane BE is defined and the first distance R1 and the second distance R2 between the free ends 20, 27 of the teeth 19, 26 are determined.
  • the reference plane BE is valid in Movement direction V of the rotor 11, which is defined within the Be ⁇ zugsebene BE at each point of a rectilinear or curved trajectory of the rotor 11.
  • the stacking direction A which predefines the second extension component of the reference plane BE, extends at right angles to the movement path or the direction of movement V of the rotor 11.
  • the exact position of the reference plane BE relative to the respective laminated core 14 is not critical, since it depends on the differences of the distances Rl, R2 and not their absolute value.
  • the jewei ⁇ celled BE reference plane of a sheet stack 14 can be achieved by Verbin ⁇ applied parts 18, extend 25th
  • connection ⁇ parts 18, 25 of the laminated core 14 of the stator 15 is not ring ⁇ shaped closed but extend straight or curved along the path of movement of the rotor 11.
  • the connecting parts 18, 25 of the laminated core 14 of the rotor 11 ver ⁇ preferably run in a straight line.
  • the respective teeth 19, 26 protrude at right angles from the associated connection part 18, 25 and extend at right angles to the reference plane ⁇ BE.
  • the formation of the steps 38 in the stacking direction A (perpendicular to the drawing plane in FIG. 12) is as shown in FIG. 7.
  • the features of the sheet metal parts 10 and / or the laminated cores 14 for a rotary electric machine can also be correspondingly illustrated in FIG Sheet metal parts 10 and / or the
  • first sheet metal parts 10 of a first sheet ⁇ partial group 35 may be made of different materials. Accordingly, different second sheet metal parts 13 be made of a second sheet metal part from group 36 differed ⁇ union materials.
  • the first sheet metal parts 10 and the second sheet metal parts 13 each consist of egg ⁇ nem uniform material.
  • the first sheet-metal parts 10 may be made of a different material, such as the second sheet-metal parts 13.
  • Example ⁇ according to a number of first sheet metal parts 10 of a first sheet metal subgroup 35 of a first material and other first sheet metal parts 10 of this first sheet metal subgroup 35 made of a second material.
  • a Eisenle ⁇ Government example which has at least 45% or at least 50% of play cobalt.
  • an iron alloy with nickel contents and / or silicon units may play be used.
  • so-called "mu-metals" come as a second material in question.
  • a material is used as a first material which has a higher saturation magnetization ⁇ than the second material.
  • the saturation magnetization of the first material may be greater than 2.0 T or 2.5 T or 3.0 T.
  • the saturation magnetization of the second material is preferably at most 1.0 T.
  • the relative permeability of the second material is in particular greater than that of the first material.
  • the rela tive ⁇ permeability of the second material may be beispielswei ⁇ se is greater than 30,000 and preferably in the range of 100,000 to 200.0000.
  • the relative permeability of the The first material can be smaller than 20,000.
  • first sheet metal parts 10 each form an outer plate part 10a and arranged in the stacking direction A between the first plate members 10 form inner sheet metal parts LOI.
  • At each outer sheet metal part 10a is so ⁇ with on one side an inner sheet metal part lOi.
  • the teeth 19, 26 have in these embodiments, at least one respective tooth tip segment 40, which is of a different Ma ⁇ TERIAL and, for example in accordance of the first material Herge ⁇ represents than the remaining part of the tooth.
  • the remaining part of the tooth - apart from the at least one Zahnkopfseg ⁇ ment 40 - consists, for example, of the second material.
  • the tooth head 30 is formed overall by the tooth head segment 40 and connected to the toothed bar 30 at a connection point 41.
  • the tooth head 31 can also have two tooth head segments 40.
  • the two tooth head segments 40 are in the circumferential direction U (in a sheet metal part for a rotationally operating electrical machine), or arranged in BEWE ⁇ supply direction V of the rotor (in a sheet metal part for a translatory operating electrical machine) distance from one another, could also touch each other at the end edge 21, 28 in this modification. They form the respec ⁇ gene end portions of a tooth head 31 in the circumferential direction U and seen in the direction of movement V of the rotor. Therefore, each toothed segment 40 forming part of the end edge 21 ei ⁇ nes first tooth 19 and an end edge 28 of a second tooth 26. As in the embodiment of Figure 8 is depending ⁇ the tooth tip segment 40 at a junction 41 with the adjacent portion of the first tooth in question 19 and second tooth 26 connected.
  • a material ⁇ positive connection by welding, laser welding, gluing, or the like stamped packetization is provided at a respective junction 41st
  • a positive and / or non-positive connection can also be provided at each connection point 41.
  • the course of the connection point 41 can be selected so that projections with extensions and associated recesses with undercuts similar to puzzle pieces or a dovetail connection are created.
  • Such connection points 41 are schematically illustrated in FIG. In this way, the tooth-tip segments 40 can also be connected in a form-locking and / or force-locking manner to the remaining part of the relevant tooth 19 or 26, in addition to or as an alternative to a cohesive connection.
  • each tooth head 31 opposite in the circumferential direction U can be made of the material from which the remaining part of the respective tooth 19 or 26 also consists.
  • the ⁇ se variant is advantageous if the rotor relative to the stator has a Hauptstonslegissinn or even exclusively a single direction of movement direction.
  • the tooth head segments 40 of a material having height ⁇ rer saturation magnetization are needed depending on the direction of movement sense only in an end portion of the tooth tip 31st
  • the inner sheet metal parts 10i have a first thickness d1.
  • the thickness of the sheet metal parts 10, 13 is measured in the stacking direction A. In the thickness measurement recesses and projections which serve for fastening or connection of sheet metal parts 10, 13 are not taken into account.
  • the thickness of a sheet metal part 10, 13 corresponds to the thickness of the Ninmateri ⁇ than, from which the sheet metal part 10, 13 is made. Also arranged between the sheet metal parts 10, 13 coatings to the sheet metal parts 10, 13 electrically isolie ⁇ reindeer, from each other not considered.
  • all the second sheet metal parts 13 have a second thickness d2, which may correspond to or be different from the first thickness d1.
  • the outer sheet metal parts 10a of the first sheet metal subgroups 15 each have a third thickness d3.
  • the third thickness d3 is preferably RESIZE ⁇ SSER than the first thickness dl and / or the second thickness d2.
  • Magnetic field lines H pass through the radial section LR of the air gap L arranged therebetween (FIG. 11).
  • these outer sheet metal parts 10a are made of a first material and / or have a different and, in particular, greater thickness (third thickness d3), the saturation magnetization is achieved less quickly even with a large magnetic flux. For example, with an electric motor, a higher magnetic flux and thus a higher torque can be achieved by a higher current.
  • a laminated core 14 may have a first sheet metal subassembly 35 at its two axial ends.
  • the laminated core 14 each delimiting outer plates 10a can be executed in this embodiment as the respective adjacent inner plates lOi.
  • the production of the outer sheets 10a of a first material and / or the provision of a third thickness d3 of the outer sheet metal parts 10a can be limited to the outer sheet metal parts 10a, which are arranged on a Stu ⁇ fe 38 and thus limit a radial section LR of the air gap L.
  • FIG. 11 a detail from FIG. 7 in the region of a step 38 is illustrated in a highly schematic manner. The arrangement corresponds to that as explained in connection with FIGS. 5 to 7, so that reference may be made to the above description. Strongly In FIG. 11, a microstructure change 42 is illustrated at certain points of a sheet metal part and according to the outer sheet metal parts 10 a, for example. Such structure modifiers ⁇ requirements 42 may range from sheet metal parts 10, 13 may be useful, which are adjacent to the air gap L. According to the example, the structural changes were placed several places in the region of the side surfaces of the outer plate members 10a to 42, the angren ⁇ zen to a first air gap portion LR.
  • the Weissian districts in the area of structural change 42 can be modified in their magnetic properties.
  • the entry or exit of magnetic field lines H which are indicated by dashed lines in FIG. 11, can be avoided or reduced in the region of structural changes 42.
  • the structural changes 42 can be generated, for example, by a heat influence, preferably by hardening the material.
  • a heat influence preferably by hardening the material.
  • an electron beam or other appropriate energy or heat source may be used to ⁇ .
  • the use of a laser or an electron beam has the advantage that the heat can be very selectively introduced into small areas.
  • the preparation of the first sheet metal parts 10 and the two ⁇ th sheet metal parts 13 is carried out by separating out the desired sheet metal part contours from a respective output sheet. If a sheet metal part 10, 13 made of a single material is made, the entire sheet metal part 10, 13 can be made integrally by cutting out of the starting sheet. If - as shown in Figures 8 to 10 - a sheet metal part 10, 13 or the first teeth 19 and / second teeth 26 made of several different materials, the respective segments are separated separately from a starting ⁇ sheet and then together with each other Connection points 41 connected.
  • the invention relates to a sheet package 14.
  • a Blechpa ⁇ ket 14 may be included 12 in a runner 11 and / or in a stator 15 of an electric machine.
  • the laminated core 14 has at least one first sheet metal part group 35 and at least one second sheet metal part group 36.
  • the first sheet metal subassembly 35 is formed by stacking a plurality of first sheet metal parts 10.
  • the second sheet metal part group 36 is formed by stacking a plurality of second sheet metal parts 13.
  • the two sheet metal subgroups 35, 36 are alternately arranged adjacent to one another in a stacking direction A.
  • Each first sheet metal part 10 has first teeth that protrude at right angles from a ⁇ Ver connecting part 18 to the stacking direction A away ⁇ and terminate at a free end of the twentieth
  • each second sheet-metal part 13 has second teeth 26 which, starting from a second connecting part 25, protrude at right angles to the stacking direction A and terminate at a free end 27.
  • the free ends 20 of the first teeth 19 have, from a common reference axis or reference plane, a first distance R1 different from the second distance R2 of the free ends 27 of the second teeth 26 from the common reference axis or reference plane.
  • a step 38 is therefore formed as seen in the stacking direction A. That way you can achieve a toothing of the rotor 11 with an associated stator 15 and increase the air gap L formed therebetween without increasing the axial dimension of the laminated cores 14.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Blechpaket (14). Ein Blechpaket (14) kann in einem Läufer (11) und/oder in einem Stator (15) einer elektrischen Maschine (12) enthalten sein. Das Blechpaket (14) weist wenigstens ein erste Blechteilgruppe (35) und wenigstens eine zweite Blechteilgruppe (36) auf. Die erste Blechteilgruppe (35) ist durch Stapeln mehrerer erster Blechteile (10) gebildet. Die zweite Blech¬ teilgruppe (36) ist durch Stapeln mehrerer zweiter Blechteile (13) gebildet. Die beiden Blechteilgruppen (35, 36) sind in einer Stapelrichtung (A) abwechselnd aneinander anliegend angeordnet. Jedes erste Blechteil (10) hat erste Zähne, die ausgehend von einem Verbindungsteil (18) radial zu der Drehachse (M) wegragen und an einem freien Ende (20) enden. Entsprechend hat jedes zweite Blechteil (13) zweite Zähne (26), die ausgehend von einem zweiten Verbindungsteil (25) wegragen und an einem freien Ende (27) enden. Die freien Enden (20) der ersten Zähne (19) haben von der Drehachse (M) einen ersten Abstand der verschieden ist von dem zweiten Abstand (R2) der freien Enden (27) der zweiten Zähne (26) von der Drehachse (M). Zwischen einer ersten Blechteilgruppe (35) und einer zweiten Blechteilgruppe (36), die aneinander anliegen, ist daher eine Stufe (38) gebildet. Auf diese Weise lässt sich eine Verzahnung von dem Läufer (11) mit einem zugeordneten Stator (15) erreichen und der dazwischen gebildete Luftspalt (L) vergrößern ohne die Dimension der Blechpakete (14) in Stapelrichtung (A) zu vergrößern.

Description

Blechpaket eines Stators oder eines Läufers sowie eine
elektrische Maschine
Die Erfindung betrifft ein Blechpaket aus mehreren Blechteilen, das Bestandteil eines Stators oder eines Läu¬ fers sein kann. Die Erfindung betrifft auch eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Läufer, wobei der Stator und/oder der Läufer ein Blechpaket aus mehreren Blechteilen aufweisen. Der Läufer kann um eine Drehachse rotieren (Rotor einer rotatorisch arbeitenden elektrischen Maschine) oder sich im Falle einer translatorisch arbeitenden elektrischen Maschine linear entlang dem Stator bewegen .
Bei elektrischen Maschinen ist es bekannt, Blechpakete für den Stator und/oder den Läufer vorzusehen. Solche
Blechpakete bestehen aus einer Mehrzahl von Blechteilen, die miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Stanzpaktieren, Kleben oder dergleichen.
Jedes Blechteil hat ein Verbindungsteil, von dem aus sich mehrere Zähne wegerstrecken. Für eine rotatorisch arbeitenden elektrische Maschine ist das Verbindungsteil in einer Umfangsrichtung um eine Drehachse geschlossen als Ringteil ausgeführt. Die Zähne erstrecken sich vom Verbin¬ dungsteil radial zur Drehachse entweder nach außen oder nach innen zu einem jeweiligen freien Ende hin. Bei einer translatorisch arbeitenden elektrischen Maschine, bei der sich der Läufer translatorisch auf einer Bewegungsbahn ent- lang des Stators bewegt, erstreckt sich das Verbindungsteil vorzugsweise geradlinig oder auch gekrümmt entlang der Bewegungsbahn des Läufers und die Zähne erstrecken sich vorzugsweise rechtwinkelig zur Bewegungsrichtung des Läufers vom Verbindungsteil weg zu einem jeweiligen freien Ende hin und sind insbesondere parallel zueinander ausgerichtet.
Es wurden schon vielfach Versuche unternommen, die Effizienz von elektrischen Maschinen durch Optimierung der Blechteile bzw. der aus den Blechteilen hergestellten
Blechpakete zu verbessern.
Beispielsweise schlägt DE 10 2012 213 239 AI vor, zwei unterschiedliche Sorten von Blechteilen zu verwenden und diese Blechteile im Blechpaket aufeinander zu stapeln. Die unterschiedlichen Sorten von Blechteilen sind dabei uns unterschiedlichen Materialien hergestellt. Somit können beispielsweise Blechteile aus unterschiedlichen Materialien abwechselnd im Blechpaket angeordnet werden. Das eine
Blechteil kann aus einer Nickel-Eisen-Legierung und das andere Blechteil aus einer Eisen-Kobalt-Legierung bestehen. Dadurch sollen Blechteile mit einerseits niedriger Verlust¬ ziffer und andererseits mit hoher Sättigungsflussdichte zu einem Blechpaket kombiniert werden. Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Blechpaket zu schaffen, mit dem sich eine elektrische Maschine verbessern lässt.
Diese Aufgabe wird durch ein Blechpaket mit den Merk¬ malen des Patentanspruches 1 und durch eine elektrische Ma¬ schine mit den Merkmalen des Patentanspruches 13 gelöst.
Erfindungsgemäß weist das Blechpaket eines Stators o- der eines Läufers mehrere erste Blechteile und mehrere zweite Blechteile auf. Die Blechteile für eine rotatorisch arbeitende elektrische Maschine haben ein in Umfangsrich- tung um eine Drehachse geschlossenes Verbindungsteil und mehrere Zähne, die sich ausgehend von dem Verbindungsteil radial zu der Drehachse bis zu einem freien Ende hin er¬ strecken. Die Blechteile für eine translatorisch arbeitende elektrische Maschine haben ein sich geradlinig oder auch gekrümmt entlang der Bewegungsbahn des Läufers erstreckendes Verbindungsteil und die Zähne erstrecken sich vorzugs¬ weise rechtwinkelig zur Bewegungsbahn des Läufers vom Ver¬ bindungsteil weg.
Die ersten Blechteile haben ein erstes Verbindungsteil und erste Zähne und die zweiten Blechteile haben ein zwei¬ tes Verbindungsteil und zweite Zähne. Parallel oder entlang oder koaxial zu der Erstreckungsrichtung des jeweiligen Verbindungsteils ist eine Bezugsfläche oder Bezugsachse vorhanden. Für eine rotatorisch arbeitende elektrische Ma¬ schine kann die Drehachse als Bezugsachse verwendet werden. Für eine translatorisch arbeitende elektrische Maschine ist beispielsweise an jedem Punkt der Bewegungsbahn des Läufers eine Bezugsachse vorhanden, die rechtwinkelig zu der Bewe¬ gungsbahn durch das bzw. die Verbindungsteile des Blechpa¬ kets verläuft, wobei diese Bezugsachsen eine eine Bezugs¬ fläche definieren.
Die freien Enden der ersten Zähne der ersten Blechteile haben einen ersten Abstand von der Bezugsachse oder der Bezugsfläche, während die freien Enden der zweiten Zähne der zweiten Blechteile einen davon verschiedenen zweiten Abstand von der Bezugsachse oder der Bezugsfläche aufwei¬ sen. Durch Stapeln von ersten und zweiten Blechteilen im Blechpaket kann somit ein Blechpaket gebildet werden, wobei die durch die freien Enden der ersten und zweiten Zähne gebildeten Endflächen zwei oder mehr zur Bezugsachse oder der Bezugsfläche gegeneinander versetzt angeordnete Endflächen¬ abschnitte aufwiesen. Wenn als Bezugsachse die Drehachse des Blechpakets für eine rotatorisch arbeitende elektrische Maschine verwendet wird, sind die Endflächenabschnitte ra¬ dial zur Drehachse versetzt. Die Endflächenabschnitte bil¬ den in Richtung der Drehachse gesehen sozusagen Stufen. Wenn sich die Bezugsfläche des Blechpakets für eine trans¬ latorisch arbeitende elektrische Maschine durch die Verbin¬ dungsteile des Blechpakets erstreckt, bilden die Endflä¬ chenabschnitte Stufen parallel zu dieser Bezugsebene und rechtwinkelig zu der Bewegungsbahn des Läufers betrachtet.
Als Stapelrichtung ist eine Richtung bezeichnet, in der die Blechteile zur Bildung des Blechpakets gestapelt werden. Bei einem Blechpaket für eine rotatorisch arbeitende elektrische Maschine verläuft die Stapelrichtung paral¬ lel zu der Drehachse. Für eine translatorisch arbeitende elektrische Maschine verläuft die Stapelrichtung rechtwin¬ kelig zu der Erstreckungsrichtung der Zähne und rechtwinke¬ lig zu der Bewegungsbahn des Läufers. Die Stapelrichtung ist also parallel zu der Bezugsebene ausgerichtet.
Diese gestufte Kontur ist dadurch gebildet, dass we¬ nigstens eine erste Blechteilgruppe vorhanden ist, die we¬ nigstens ein erstes Blechteil aufweist und wenigstens eine zweite Blechteilegruppe vorhanden ist, die wenigstens ein zweites Blechteil aufweist. Die wenigstens eine erste
Blechteilgruppe und die wenigstens eine zweite Blechteile¬ gruppe werden in einer Stapelrichtung abwechselnd aufeinanderfolgend angeordnet. Da die freien Enden der ersten Zähne der ersten Blechteilgruppe einen anderen Abstand von der Bezugsachse oder der Bezugsfläche aufweisen als die freien Ende der zweiten Zähne der zweiten Blechteilgruppe entsteht im Blechpaket durch die gestapelten ersten und zweiten Zähne die beschriebene Endfläche mit mehreren Stufen.
Durch eine solche Ausbildung der Endflächen am Blechpaket kann die Länge des Luftspaltes zwischen einem Blech¬ paket des Stators und einem Blechpaket des Läufers vergrö¬ ßert werden, ohne dass die Baulänge der Blechpakete in Sta¬ pelrichtung vergrößert werden muss. Bei einer vorgegebenen maximalen Flussdichte des Magnetfeldes im Luftspalt kann daher der magnetische Fluss aufgrund des längeren Luftspal¬ tes vergrößert werden. Wenn beispielsweise ein rotatorisch oder translatorisch arbeitender Elektromotor mit einem solchen Blechpaket hergestellt wird, kann bei gleicher Baugrö¬ ße ein größeres Drehmoment erreicht werden.
Die aneinander anliegenden ersten und zweiten Blechteile sind bevorzugt an jeder Anlagestelle gegeneinander elektrisch isoliert, beispielsweise durch einen Lack oder eine andere Beschichtung . Dadurch lassen sich Wirbelströme reduzieren .
Vorteilhafterweise weist das Blechpaket mehrere erste und/oder zweite Blechteilgruppen auf. Es ist weiter vorteilhaft, wenn jede erste Blechteilgruppe mehrere erste Blechteile und/oder jede zweite Blechteilgruppe mehrere zweite Blechteile aufweist.
Zumindest eine Anzahl der vorhandenen ersten Blechteile kann jeweils eine erste Dicke aufweisen. Bei einem be¬ vorzugten Ausführungsbeispiel haben die zweiten Blechteile jeweils eine zweite Dicke, so dass die Dicke der zweiten Blechteile gleich groß ist. In Abwandlung hierzu ist es auch möglich, zweite Blechteile in einer oder mehreren zweiten Blechteilgruppen vorzusehen, die unterschiedliche Dicken aufweisen.
Vorzugsweise sind die erste Dicke der ersten Blechtei¬ le und die zweite Dicke der zweiten Blechteile gleich groß. Es ist auch möglich, den Betrag der ersten Dicke und den Betrag der zweiten Dicke unterschiedlich groß zu wählen.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist eine Anzahl von ersten Blechteilen vorhanden, die eine dritte Dicke aufweisen. Die dritte Dicke ist bevorzugt größer als die erste Dicke der anderen ersten Blechteile. Die unter¬ schiedlich dicken ersten Blechteile können in einer gemeinsamen Blechteilgruppe vorhanden sein.
Anstelle eines Blechteils mit größerer Dicke ist es auch möglich, zwei oder mehr Blechteile geringerer Dicke ohne elektrische Isolation aneinander anzulegen. Dadurch kann die Herstellung vereinfacht werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist eine oder jede erste Blechteilgruppe mehrere erste Blechteile auf, wobei zwei der ersten Blechteile äußere Blechteile bilden und wenigstens ein weiteres erstes Blechteil ein in¬ neres Blechteil bildet, das zwischen den beiden äußeren Blechteilen angeordnet ist. Der Stapel der ersten Blechtei¬ le dieser ersten Blechteilgruppe weist mithin in Stapel¬ richtung betrachtet zwei äußere Blechteile auf, zwischen denen ein inneres Blechteil oder mehrere innere Blechteile angeordnet sind. Die inneren Blechteile haben bei einem Ausführungsbei¬ spiel eine erste Dicke, während zumindest eines der beiden äußeren Blechteile eine dritte Dicke aufweist, die größer ist als die erste Dicke. Wie erwähnt ist es auch möglich, anstelle des dickeren Blechteils auch mehrere dünnere
Blechteile ohne elektrische Isolation miteinander zu ver¬ binden. Durch diese größere dritte Dicke von wenigstens ei¬ nem äußeren Blechteil ist der Eintritt von Magnetfeldlinien in einen rechtwinklig zur Stapelrichtung ausgerichteten Seitenflächenabschnitt der ersten Zähne des äußeren Blech¬ teils verbessert.
Es ist auch vorteilhaft, wenn nicht alle Blechteile eines Blechpaketes aus demselben Material hergestellt sind, sondern wenn eine Anzahl der vorhandenen Blechteile aus einem Material und eine Anzahl der vorhandenen Blechteile aus einem anderen Material hergestellt ist. Insbesondere kann auch eine Blechteilgruppe sowohl Blechteile aus einem Mate¬ rial als auch Blechteile aus einem anderen Material enthal¬ ten .
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht zu¬ mindest ein äußeres Blechteil der ersten Blechteilgruppe aus einem ersten Material und das wenigstens eine innere Blechteil der ersten Blechteilgruppe aus einem anderen zweiten Material.
Die für die Blechteile verwendeten Materialien sind vorzugsweise weichmagnetisch. Jedenfalls handelt es sich um magnetisierbare Materialien.
Vorzugsweise hat das erste Material, das insbesondere zur Herstellung der äußeren Blechtele einer ersten Blechteilgruppe verwendet wird, eine größere Sättigungsmagneti¬ sierung als das zweite Material, das für andere Blechteile des Blechpaketes verwendet wird. Als erstes Material kann beispielsweise eine Eisenlegierung mit einem Anteil von mindestens 45% oder mindestens 50% Kobalt verwendet werden. Es können auch Eisenlegierungen mit Nickelanteilen und/oder Molybdänanteilen verwendet werden.
Als zweites Material werden vorzugsweise sogenannte „Mu-Metalle" oder Eisenlegierungen mit Nickelbestandteilen und/oder Siliziumbestandteilen verwendet.
Vorzugsweise weist das erste Material eine Sättigungs¬ magnetisierung auf die mindestens 2,0 T oder 2,3 T oder 2,5 T oder 3,0 T beträgt. Die Sättigungsmagnetisierung des zweiten Materials beträgt vorzugsweise maximal 1,0 T. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die relative Per¬ meabilität des ersten Materials kleiner als die des zweiten Materials. Beispielsweise hat das erste Material eine rela¬ tive Permeabilität von höchstens 20000. Die relative Perme¬ abilität des zweiten Materials kann zumindest 30000 sein und bei einem Ausführungsbeispiel im Bereich von 100000 bis 200000 liegen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, ein erstes Blechteil und/oder ein zweites Blechteil in mehrere Segmente zu unterteilen und die Segmente jeweils aus einem Material, insbesondere dem ersten oder dem zweiten Material herzustellen. Insbesondere kann wenigstens ein Zahnkopfsegment eines ersten oder eines zwei¬ ten Zahns, das vorzugsweise zumindest einen Teil des freien Endes des Zahns aufweist, aus dem zweiten Material herge- stellt sein. Das an das wenigstens eine Zahnkopfsegment an¬ grenzende Segment des Zahns kann beispielsweise aus dem zweiten Material hergestellt sein. Beispielsweise kann ab¬ gesehen von dem wenigstens einen Zahnkopfsegment jedes Zahns der gesamte übrige Teil des betreffenden Blechteils aus einem anderen als dem ersten Material und z.B. aus dem zweiten Material hergestellt sein.
Vorzugsweise ist der Volumenanteil des ersten Materi¬ als im Blechpaket kleiner als der Volumenanteil des zweiten Materials, was einen erheblichen Kostenvorteil mit sich bringt .
Vorteilhafterweise ist zwischen zwei in Stapelrichtung benachbarten ersten Blechteilgruppen ein in Bewegungsrichtung des Läufers ringförmig geschlossener Freiraum gebildet. Wenn das Blechpaket zu einem Läufer gehört, können in diesem Freiraum rechtwinkelig zu der Stapelrichtung und zu der Bewegungsrichtung des Läufers vorspringende Vorsprünge eines Stators eingreifen. Wenn das Blechpaket zu einem Sta¬ tor gehört, können in diesem Freiraum rechtwinkelig zu der Stapelrichtung und zu der Bewegungsrichtung des Läufers vorspringende Vorsprünge eines Läufers eingreifen.
Bei allen Ausführungsformen erstrecken sich die ersten Zähne weiter vom jeweiligen Verbindungsteil weg als die zweiten Zähne.
Wenn das Blechpaket für eine rotatorisch arbeitende elektrische Maschine vorgesehen ist bestehen folgende Mög¬ lichkeiten: Bei einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die ersten und die zweite Zähne ausgehend vom Verbindungs¬ teil radial nach außen von der Drehachse weg. In diesem Fall kann der erste Abstand größer sein als der zweite Ab¬ stand, so dass die freien Enden der ersten Zähne einen größeren Abstand von der Drehachse haben als die freien Enden der zweiten Zähne. Alternativ hierzu können sich die ersten und die zweiten Zähne ausgehend vom Verbindungsteil radial nach innen zur Drehachse hin erstrecken. Dabei kann der erste Abstand kleiner sein als der zweite Abstand, so dass die freien Enden der ersten Zähen näher an der Drehachse angeordnet sind als die freien Enden der zweiten Zähne.
Mit Hilfe eines solchen Blechpakets kann eine elektri¬ sche Maschine hergestellt werden. Der Läufer und/oder der Stator einer solchen elektrischen Maschine kann ein vorstehendend beschriebenes Blechpaket aufweisen. Vorzugsweise ragen dabei die ersten Zähne einer ersten Blechteilgruppe des Läufers in jeweils einen Freiraum zwischen zwei ersten Blechteilgruppen des Stators hinein und/oder die ersten Zähne einer ersten Blechteilgruppe des Stators ragen in je¬ weils einen Freiraum zwischen zwei ersten Blechteilgruppen des Läufers hinein.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der elektrischen Maschine liegt rechtwinkelig zu der Stapel¬ richtung betrachte einer ersten Blechteilgruppe des Läufers eine zweite Blechteilgruppe des Stators gegenüber und/oder einer ersten Blechteilgruppe des Stators eine zweite Blech¬ teilgruppe des Läufers gegenüber.
Zur Herstellung des ersten und/oder zweiten Blechteils kann wie folgt vorgegangen werden:
Die ersten und/oder zweiten Blechteile werden aus einem Ausgangsblech herausgetrennt. Das Heraustrennen kann durch Schneiden, Stanzen, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden oder dergleichen erfolgen. Besteht ein Blechteil aus mehreren Segmenten, die wiederum aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, werden die betreffenden Segmente aus dem jeweiligen Ausgangsblech herausgestanzt und anschließend stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/ oder formschlüssig miteinander verbunden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel können einige der ersten und/oder zweiten Blechteile des Blechpakets und vorzugsweise die äußeren Blechteile der ersten Blechteil¬ gruppe zumindest in dem Abschnitt, der bei der Verwendung in einer elektrischen Maschine an den Luftspalt zwischen Läufer und Stator angrenzt, in ihrem Gefüge verändert wer¬ den. Es ist möglich, bestimmte Bereiche und die dort vor¬ handenen Weißschen Bezirke beispielsweise durch gezielten Wärmeeinfluss sozusagen zu härten und dadurch die magneti¬ schen Eigenschaften in diesen Bereichen zu verändern. Durch diese Maßnahme kann eine Vergleichmäßigung der Flussdichte innerhalb des betreffenden Blechteils erreicht werden. Das Härten kann beispielsweise durch Wärmezufuhr an definierten Stellen mit Hilfe eines Lasers erfolgen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausfüh¬ rungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Teildarstellung eines ersten Blechteils für einen Läufer in Seitenansicht,
Figur 2 eine schematische Teildarstellung eines zwei- ten Blechteils für einen Läufer in Seitenansicht,
Figur 3 eine schematische Teildarstellung eines ersten Blechteils für einen Stator in Seitenansicht,
Figur 4 eine schematische Teildarstellung eines zwei¬ ten Blechteils für einen Stator in Seitenansicht,
Figur 5 eine schematische, perspektivische Darstellung eines Ausschnitts eines Blechpakets im Bereich der in Sta¬ pelrichtung, parallel zur Drehachse, gestapelten Zähne der Blechteile bzw. der Blechteilgruppen,
Figur 6 eine schematische, blockschaltbildähnliche Schnittdarstellung durch den Läufer und den Stator einer elektrischen Maschine,
Figur 7 eine schematische Detaildarstellung des Bereichs IIV aus Figur 6,
Figuren 8 bis 10 jeweils eine schematische Darstellung von ersten Zähnen oder zweiten Zähnen eines ersten Blechteils oder eines zweiten Blechteils in Seitenansicht, wobei jeder Zahn wenigstens zwei Segmente aus unterschiedlichen Materialien aufweist,
Figur 11 eine schematische, blockschaltbildähnliche Darstellung von Bereichen von Zähnen zweier erster Blechteile durch Wärmebeeinflussung, und
Figur 12 eine schematische Seitenansicht der Blechpa¬ kete eines Läufers und eines Stators für eine translato¬ risch arbeitende elektrische Maschine. Die Erfindung betrifft ein Blechpaket 14 aus Blechtei¬ len 10, das für einen Stator 15 oder einen Läufer 11 verwendet werden kann. Der Stator 15 oder der Läufer 11 können für eine rotatorisch arbeitende elektrische Maschine (Fig. 1 bis 10) oder eine translatorisch arbeitende elektrische Maschine (Fig. 12) verwendet werden. Die wesentlichen Merkmale werden nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf Blechteile 10 bzw. Blechpakete 14 für eine rotatorisch ar¬ beitende elektrische Maschine erläutert. Für eine transla¬ torisch arbeitende elektrische Maschine können die erfin¬ dungsgemäßen Merkmale gleichermaßen verwendet werden.
Anstelle der hier im Zusammenhang mit der Zeichnung beispielsgemäß verwendeten Blechteile 10 könnten alternativ auch Sinterteile aus einem gesinterten Material verwendet werden .
In Figur 1 ist in einer schematischen Teildarstellung ein erstes Blechteil 10 für einen Läufer 11 eines Elektro¬ motors 12 (Figur 7) veranschaulicht.
Figur 2 zeigt ein zweites Blechteil 13 für diesen Läu¬ fer 11. Aus mehreren ersten Blechteilen 10 und mehreren zweiten Blechteilen 13 wird ein Blechpaket 14 hergestellt. Die Blechteile 10, 13 werden dabei durch Kleben, Stanzpake¬ tieren oder andere Mittel zu dem Blechpaket 14 verbunden. Bei dem hier veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist das Blechpaket 14 des Läufers 11 radial außen um einen Stator 15 koaxial zu einer Drehachse M angeordnet. Es handelt sich mithin um eine elektrische Maschine 12 mit Außenläufer. Es versteht sich, dass in Abwandlung zu dem Beispiel nach Figur 6 der Läufer 11 auch radial innerhalb des Stators 15 angeordnet werden könnte. Das erste Blechteil 10 für den Stator 15 aus Figur 6 bzw. das Blechpaket 14 des Stators 15 ist schematisch in Figur 3 veranschaulicht, während Figur 4 das zweite Blech¬ teil 13 für das Blechpaket 14 des Stators 15 zeigt.
Das erste Blechteil 10 hat ein in einer Umfangsrich- tung U um eine Drehachse D ringförmig geschlossenes erstes Verbindungsteil 18. Von diesem ersten Verbindungsteil 18 ragen mehrere erste Zähne 19 radial zur Drehachse M bis zu einem jeweiligen freien Ende 20 weg. An dem freien Ende 20 hat jeder erste Zahn 19 eine Endkante 21. Die freien Enden 20 bzw. die Endkanten 21 der ersten Zähne 19 haben einen ersten Abstand Rl von einer Bezugsachse BA, die beispiels¬ gemäß durch die Drehachse M gebildet ist. Vorzugsweise be¬ finden sich alle Endkanten 21 auf einer gemeinsamen Kreisbahn bzw. Zylindermantelfläche um die Bezugsachse BA bzw. die Drehachse M, deren Radius dem ersten Abstand Rl ent¬ spricht (Figuren 1 und 3) .
Entsprechend hat jedes zweite Blechteil 13 ein zweites Verbindungsteil 25, ausgehend von dem sich mehrere zweite Zähne 26 radial zu der Drehachse M bis zu einem jeweiligen freien Ende 27 hin erstrecken. An dem freien Ende 27 weist jeder zweite Zahn 26 eine Endkante 28 auf, die einen zwei¬ ten Abstand R2 von der Bezugsachse BA, also beispielsgemäß der Drehachse M, aufweisen. Bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen befinden sich die freien Enden 27 bzw. die Endkanten 28 der zweiten Zähne 26 eines zweiten Blechteils 13 auf einer gemeinsamen Kreisbahn bzw. Zylindermantelfläche um die Drehachse M, deren Radius dem zweiten Ab¬ stand R2 entspricht (Figuren 2 und 4) . Bei den hier veranschaulichten Ausführungsbeispielen sind die ersten und zweiten Zähne 19, 26 so aufgebaut, dass sie einen Zahnsteg 30 aufweisen, der mit dem jeweils zuge¬ ordneten ersten bzw. zweiten Verbindungsteil 18, 25 verbunden ist. An den dem Verbindungsteil 18 bzw. 26 entgegenge¬ setzten Ende jedes Zahns 19, 26 ist ein Zahnkopf 31 vorhan¬ den, der in Umfangsrichtung U zu beiden Seiten über den Zahnsteg 30 hinausragt. An dem Zahnkopf 31 befindet sich das freie Ende 20 bzw. 27 bzw. die jeweilige Endkante 21 bzw. 28 eines Zahns 19 bzw. 26. Es versteht sich, dass auch andere Zahnkonturen bzw. Zahnformen in Abwandlung zu den veranschaulichten Ausführungsbeispielen verwendet werden können. Durch die hier beschriebene Zahnform ist zwischen zwei unmittelbar benachbarten Zähnen 19 eines ersten Blechteils 10 oder den unmittelbar benachbarten zweiten Zähnen 26 eines zweiten Blechteils 13 ein Freiraum gebildet, in dem Wicklungen des Stators 15 bzw. Läufers 11 angeordnet werden können.
Die ersten und zweiten Blechteile 10, 13, die ein ge¬ meinsames Blechpaket 14 für einen Läufer 11 oder Stator 15 bilden, haben unterschiedlich große erste und zweite Abstände Rl, R2. Bei einem Blechpaket 14 mit vom Verbindungs¬ teil 18, 25 radial nach außen ragenden Zähnen 19, 26, ist der erste Abstand Rl größer als der zweite Abstand R2. Um¬ gekehrt ist bei einem Blechpaket 14 mit vom Verbindungsteil 18, 25 radial nach innen ragenden Zähnen 19, 26 der erste Abstand Rl kleiner als der zweite Abstand R2.
Der Aufbau eines Blechpakets 14 mit radial nach außen wegragenden Zähnen wird anhand des beispielsgemäß stator- seitigen Blechpakets 14 unter Bezugnahme auf Figur 5 näher erläutert. Ein Blechpaket 14, das vom Verbindungsteil 18 bzw. 25 radial nach innen ragende Zähne 19, 26 aufweist, kann analog hierzu aufgebaut werden.
Wie in Figur 5 schematisch veranschaulicht, sind die ersten Blechteile 10 und die zweiten Blechteile 13 des Blechpakets 14 in einer Stapelrichtung A, die beim Ausführungsbeispiel parallel zu der Drehachse M verläuft, gesta¬ pelt.
Wie in Figur 5 zu erkennen ist, bilden mehrere in Stapelrichtung A unmittelbar aneinander anliegende erste
Blechteile 10 eine erste Blechteilgruppe 35. In Stapelrich¬ tung A unmittelbar aneinander anliegende zweite Blechteile 13 bilden eine zweite Blechteilgruppe 36. In Figur 5 sind zwei erste Blechteilgruppen 35, eine dazwischen angeordnete zweite Blechteilgruppe 36 und lediglich ein Teil einer wei¬ teren zweiten Blechteilgruppe 36 veranschaulicht. Die An¬ zahl der ersten und zweiten Blechteilgruppen 35, 36 kann variieren. Vorzugsweise unterscheidet sich die Anzahl der ersten und zweiten Blechteilgruppen 35, 36 eines gemeinsamen Blechpakets 14 um den Wert 1.
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die ersten Blechteilgruppen 35 des Blechpaketes 14 identisch aufgebaut. Entsprechend sind vorzugsweise auch die zweiten Blechteilgruppen 36 des Blechpakets 14 identisch aufgebaut .
In Stapelrichtung A sind die ersten und zweiten Blechteilgruppen 35, 36 immer abwechselnd angeordnet. Zwischen zwei in Stapelrichtung A benachbarten ersten Blechteilgruppen 35 ist eine zweite Blechteilgruppe 36 angeordnet bzw. umgekehrt. Aufgrund der unterschiedlichen Abstände Rl, R2 der freien Enden 20, 27 bzw. der Endkanten 21, 28 der ersten Zähne 19 und der zweiten Zähne 26 entsteht ein in Sta¬ pelrichtung A betrachtet stufenförmiges Profil des Blech¬ pakts 14 an den durch die Endkanten 21, 28 gebildeten Endflächen 37. Die unmittelbar aneinander anliegenden Endkanten 21 der ersten Zähne 19 einer ersten Blechteilgruppe 35 bilden einen ersten Flächenabschnitt 37a. Entsprechend bil¬ den die unmittelbar aneinander anliegenden Endkanten 28 der zweiten Zähne 26 einer zweiten Blechteilgruppe 36 einen zweiten Flächenabschnitt 37b. Die Anzahl der ersten und zweiten Flächenabschnitte 37a, 37b hängt von der Anzahl der vorhandenen ersten und zweiten Bauteilgruppen 35, 36 ab. Die ersten und zweiten Flächenabschnitte 37a, 37b wechseln sich in Stapelrichtung A ab, so dass zwischen einem ersten Flächenabschnitt 37a und dem unmittelbar daran anschließenden zweiten Flächenabschnitt 37b jeweils eine Stufe 38 ge¬ bildet ist. Alle ersten und zweiten Flächenabschnitte 37a, 37b der ersten und zweiten Zähne 19, 26, die in Stapelrichtung A aneinander anliegen, bilden die Endfläche 37.
Zwischen zwei benachbarten ersten Blechteilgruppen 35 ist im Anschluss an den zweiten Flächenabschnitt 37b der dazwischen angeordneten zweiten Blechteilgruppe 36 ein Freiraum F gebildet, wie er in den Figuren 5 und 6 schema¬ tisch angedeutet ist. Der Freiraum F erstreckt sich in Um- fangsrichtung U ringförmig geschlossen koaxial zur Drehachse M. In einen solchen Freiraum F können Radialvorsprünge eines anderen Blechpakets 14 der elektrischen Maschine 12 eingreifen, beispielsweise die sich an freie Enden 20 anschließenden Bereiche erster Zähne 19 eines Läufers 15 oder Stators 11. Das Ineinandergreifen der Zähne 19, 26 bzw. des Blechteilpakets 14 eines Stators 15 und des Blechteilpa¬ ketes 14 eines Läufers 11 ist in den Figuren 6 und 7 stark vereinfacht veranschaulicht. Die in Umfangsrichtung U zwi¬ schen einzelnen Zähnen 19, 26 vorhandenen Umfangslücken sind dort der Übersicht halber nicht veranschaulicht.
Anhand der Figuren 6 und 7 ist ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Blechpakete 14 erkennbar. Der zwischen dem Läufer 11 und dem Stator 15 vorhandene Luftspalt L hat rechtwinkelig zu der Stapelrich¬ tung A verlaufende erste Luftspaltabschnitte LR sowie pa¬ rallel zu der Stapelrichtung A verlaufende zweite Luft¬ spaltabschnitte LA. An jeder Stufe 38 befindet sich ein erster Luftspaltabschnitt LR. Zwischen den sich rechtwinke¬ lig zu der Stapelrichtung A gesehen gegenüberliegenden Flächenabschnitten 37a, 37b ist ein zweiter Luftspaltabschnitt LA gebildet. Durch die an den Stufen 38 vorhandenen ersten Luftspaltabschnitte LR wird bei gleichbleibender Baugröße des Blechpakets 14 in Stapelrichtung A gemessen eine größere Gesamtlänge des Luftspaltes L erreicht, die sich aus der Summe der vorhandenen ersten und zweiten Luftspaltabschnitte LR, LA ergibt. Wenn für den Luftspalt L eine maximale Flussdichte gegeben ist, kann durch die Verlängerung bzw. Vergrößerung des Luftspaltes L ein größerer magnetischer Fluss erreicht werden. Dadurch lassen sich beispielsweise für einen Elektromotor bei gleichbleibender Baugröße höhere Drehmomente realisieren.
In der Figur 12 ist schematisch ein Blechpaket 14 eines Läufers 11 sowie eines Stators 15 für eine translato¬ risch arbeitende elektrische Maschine dargestellt. Da hier keine Drehachse M als Bezugsachse BA vorhanden ist, wird eine Bezugsebene BE definiert und der erste Abstand Rl und der zweite Abstand R2 zwischen den freien Enden 20, 27 der Zähne 19, 26 bestimmt. Die Bezugsebene BE erstrecht sich in Bewegungsrichtung V des Läufers 11, die innerhalb der Be¬ zugsebene BE an jeder Stelle einer geradlinig oder gekrümmt verlaufenden Bewegungsbahn des Läufers 11 definiert ist. Rechtwinkelig zu der Bewegungsbahn bzw. der Bewegungsrichtung V des Läufers 11 erstreckt sich die Stapelrichtung A, die die zweite Erstreckungskomponente der Bezugsebene BE vorgibt. Die genaue Lage der Bezugsebene BE gegenüber dem jeweiligen Blechpaket 14 ist nicht entscheidend, da es auf die Differenzen der Abstände Rl, R2 ankommt und nicht auf deren absoluten Betrag. Beispielsweise kann sich die jewei¬ lige Bezugsebene BE eines Blechstapels 14 durch die Verbin¬ dungsteile 18, 25 erstrecken.
Wie in Figur 12 zu erkennen ist, sind die Verbindungs¬ teile 18, 25 des Blechpakets 14 des Stators 15 nicht ring¬ förmig geschlossen, sondern erstrecken sich geradlinig oder gekrümmt entlang der Bewegungsbahn des Läufers 11. Die Verbindungsteile 18, 25 des Blechpakets 14 des Läufers 11 ver¬ laufen vorzugsweise geradlinig. Die jeweiligen Zähne 19, 26 ragen rechtwinkelig von dem zugeordneten Verbindungsteil 18, 25 weg und erstrecken sich rechtwinkelig zu der Bezugs¬ ebene BE . Die Bildung der Stufen 38 in Stapelrichtung A (senkrecht zur Zeichenebene in Figur 12) ist entsprechend der Darstellung in Figur 7. Die Merkmale der Blechteile 10 und/oder der Blechpakete 14 für eine rotatorisch arbeitende elektrische Maschine können entsprechend auch auf die in Figur 12 veranschaulichten Blechteile 10 und/oder der
Blechpakete 14 übertragen werden.
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel können unterschiedliche erste Blechteile 10 einer ersten Blech¬ teilgruppe 35 aus unterschiedlichen Materialen hergestellt sein. Entsprechend können auch verschiedene zweite Blech- teile 13 einer zweiten Blechteilgruppe 36 aus unterschied¬ lichen Materialien hergestellt sein.
Bei einigen Ausführungsbeispielen bestehen die ersten Blechteile 10 und die zweiten Blechteile 13 jeweils aus ei¬ nem einheitlichen Material.
Die ersten Blechteile 10 können aus einem anderen Material bestehen, wie die zweiten Blechteile 13. Beispiels¬ gemäß ist eine Anzahl von ersten Blechteilen 10 einer ersten Blechteilgruppe 35 aus einem ersten Material und andere erste Blechteile 10 dieser ersten Blechteilgruppe 35 aus einem zweiten Material hergestellt.
Als erstes Material wird beispielsweise eine Eisenle¬ gierung verwendet, die mindestens 45% oder mindestens 50% Anteile Kobalt aufweist. Als zweites Material kann bei¬ spielsweise eine Eisenlegierung mit Nickelanteilen und/oder Siliziumanteilen verwendet werden. Prinzipiell kommen sogenannte „Mu-Metalle" als zweites Material in Frage.
Vorzugsweise wird als erstes Material ein Material eingesetzt, das eine höhere Sättigungsmagnetisierung auf¬ weist als das zweite Material. Die Sättigungsmagnetisierung des ersten Materials kann größer sein als 2,0 T oder 2,5 T oder 3,0 T. Die Sättigungsmagnetisierung des zweiten Materials beträgt vorzugsweise höchsten 1,0 T.
Die relative Permeabilität des zweiten Materials ist insbesondere größer als die des ersten Materials. Die rela¬ tive Permeabilität des zweiten Materials kann beispielswei¬ se größer sein als 30.000 und im Bereich von vorzugsweise 100.000 bis 200.0000 liegen. Die relative Permeabilität des ersten Materials kann dabei kleiner sein als 20.000.
In einer ersten Blechteilgruppe 35 bilden die in Sta¬ pelrichtung A endseitig angeordneten ersten Blechteile 10 jeweils ein äußeres Blechteil 10a und die in Stapelrichtung A dazwischen angeordneten ersten Blechteile 10 bilden innere Blechteile lOi. An jedem äußeren Blechteil 10a liegt so¬ mit auf der einen Seite ein inneres Blechteil lOi an.
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel beste¬ hen die äußeren Blechteile 10a aus dem ersten Material, während die inneren Blechteile lOi aus dem zweiten Material hergestellt sind. Aus diesem zweiten Material können auch die zweiten Blechteile 13 hergestellt sein.
In den Figuren 8 bis 10 ist jeweils schematisch eine abgewandelte Ausführungsform eines Blechteils veranschau¬ licht, wobei es sich sowohl um ein erstes Blechteil 10, als auch um ein zweites Blechteils 13 handeln kann. Die Zähne 19, 26 haben bei diesen Ausführungsbeispielen jeweils wenigstens ein Zahnkopfsegment 40, das aus einem anderen Ma¬ terial und beispielsgemäß aus dem ersten Material herge¬ stellt ist als der übrige Teil des Zahns. Der übrige Teil des Zahns - abgesehen von dem wenigstens einen Zahnkopfseg¬ ment 40 - besteht beispielsgemäß aus dem zweiten Material.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 8 ist der Zahnkopf 30 insgesamt durch das Zahnkopfsegment 40 gebildet und mit dem Zahnsteg 30 an einer Verbindungsstelle 41 verbunden.
In Abwandlung hierzu kann der Zahnkopf 31 auch zwei Zahnkopfsegmente 40 aufweisen. Die beiden Zahnkopfsegmente 40 sind in Umfangsrichtung U (bei einem Blechteil für eine rotatorisch arbeitende elektrische Maschine) oder in Bewe¬ gungsrichtung V des Läufers (bei einem Blechteil für eine translatorisch arbeitende elektrische Maschine) mit Abstand zueinander angeordnet, könnten sich in Abwandlung hierzu an der Endkante 21, 28 auch berühren. Sie bilden die jeweili¬ gen Endabschnitte eines Zahnkopfes 31 in Umfangsrichtung U bzw. in Bewegungsrichtung V des Läufers gesehen. Jedes Zahnsegment 40 bildet daher einen Teil der Endkante 21 ei¬ nes ersten Zahns 19 bzw. einer Endkante 28 eines zweiten Zahns 26. Wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 8 ist je¬ des Zahnkopfsegment 40 an einer Verbindungsstelle 41 mit dem angrenzenden Abschnitt des betreffenden ersten Zahns 19 bzw. zweiten Zahns 26 verbunden.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 8 und 9 ist an einer jeweiligen Verbindungsstelle 41 eine stoff¬ schlüssige Verbindung durch Schweißen, Laserschweißen, Kleben, Stanzpaketieren oder dergleichen vorgesehen. Zusätzlich oder alternativ zu dieser Stoffschlüssigen Verbindung kann an jeder Verbindungsstelle 41 auch eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung vorgesehen sein. Hierfür kann der Verlauf der Verbindungsstelle 41 so gewählt werden, dass Vorsprünge mit Erweiterungen und zugeordnete Aussparungen mit Hinterschneidungen ähnlich wie bei Puzzleteilen bzw. einer Schwalbenschwanzverbindung geschaffen werden. Solche Verbindungsstellen 41 sind schematisch in Figur 10 veranschaulicht. Die ZahnkopfSegmente 40 können auf diese Weise zusätzlich oder alternativ zu einer stoffschlüssigen Verbindung auch formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem übrigen Teil des betreffenden Zahns 19 bzw. 26 verbunden werden.
In einer weiteren Abwandlung der Ausführungsbeispiele gemäß der Figuren 9 und 10 kann es ausreichend sein, ledig¬ lich einen der beiden Endabschnitte eines Zahnkopfes 31 durch ein Zahnkopfsegment 40 zu bilden. Der in Umfangsrich- tung U entgegengesetzte Endabschnitt jedes Zahnkopfes 31 kann aus dem Material hergestellt werden, aus dem auch der übrige Teil des betreffenden Zahns 19 bzw. 26 besteht. Die¬ se Variante ist dann vorteilhaft, wenn der Läufer relativ zu dem Stator eine Hauptbewegungsrichtungssinn oder sogar ausschließlich eine einzige Bewegungsrichtungssinn aufweist. Die ZahnkopfSegmente 40 aus einem Material mit höhe¬ rer Sättigungsmagnetisierung werden abhängig von dem Bewegungsrichtungssinn nur in einem Endabschnitt des Zahnkopfes 31 benötigt.
Die inneren Blechteile lOi weisen eine erste Dicke dl auf. Die Dicke der Blechteile 10, 13 wird in Stapelrichtung A gemessen. Bei der Dickenmessung werden Ausnehmungen und Vorsprünge, die zur Befestigung bzw. Verbindung von Blechteilen 10, 13 dienen nicht berücksichtigt. Die Dicke eines Blechteils 10, 13 entspricht der Dicke des Ausgangsmateri¬ als, aus dem das Blechteil 10, 13 hergestellt ist. Auch zwischen den Blechteilen 10, 13 angeordnete Beschichtungen, um die Blechteile 10, 13 elektrisch voneinander zu isolie¬ ren, sind hierbei nicht berücksichtigt.
Beispielsgemäß haben sämtliche zweite Blechteile 13 eine zweite Dicke d2, die der ersten Dicke dl entsprechen oder von dieser verschieden sein kann. Die äußeren Blechteile 10a der ersten Blechteilgruppen 15 haben jeweils eine dritte Dicke d3. Die dritte Dicke d3 ist vorzugsweise grö¬ ßer als die erste Dicke dl und/oder die zweite Dicke d2.
An einer Stufe 38 liegen sich jeweils zwei äußere Ble- che 10a in Stapelrichtung A gegenüber. Magnetfeldlinien H durchsetzen den dazwischen angeordneten Radialabschnitt LR des Luftspalts L (Figur 11) . Wenn diese äußeren Blechteile 10a aus einem ersten Material hergestellt werden und/oder eine andere und insbesondere größere Dicke (dritte Dicke d3) aufweisen, wird die Sättigungsmagnetisierung auch bei einem großen magnetischen Fluss weniger schnell erreicht. Beispielsweise kann daher bei einem Elektromotor durch einen höheren Storm ein größerer magnetischer Fluss und mithin ein höheres Drehmoment erreicht werden.
Wie in den Figuren 6 und 7 veranschaulicht, kann ein Blechpaket 14 an seinen beiden axialen Enden eine erste Blechteilgruppe 35 aufweisen. Die dabei das Blechpaket 14 jeweils begrenzenden äußeren Bleche 10a können bei dieser Ausgestaltung wie die jeweils benachbarten inneren Bleche lOi ausgeführt werden. Das Herstellen der äußeren Bleche 10a aus einem ersten Material und/oder das Vorsehen einer dritten Dicke d3 der äußeren Blechteile 10a kann auf die äußeren Blechteile 10a beschränkt werden, die an einer Stu¬ fe 38 angeordnet sind und mithin einen Radialabschnitt LR des Luftspalts L begrenzen.
Wie erläutert kann anstelle eines integralen dickeren Blechteils alternativ auch eine Anordnung aus mehreren dünneren Blechteilen verwendet werden, die nicht gegeneinander elektrisch isoliert sind.
In Figur 11 ist stark schematisiert ein Ausschnitt aus der Figur 7 im Bereich einer Stufe 38 veranschaulicht. Die Anordnung entspricht derjenigen, wie sie im Zusammenhang mit den Figuren 5 bis 7 erläutert wurde, so dass auf die vorstehende Beschreibung verwiesen werden kann. Stark sche- matisiert ist in Figur 11 eine Gefügeveränderung 42 an bestimmten Stellen eines Blechteils und beispielsgemäß der äußeren Blechteile 10a veranschaulicht. Solche Gefügeverän¬ derungen 42 können im Bereich von Blechteilen 10, 13 sinnvoll sein, die an den Luftspalt L angrenzen. Beispielsgemäß wurden die Gefügeveränderungen 42 an mehrere Stellen im Bereich der Seitenflächen der äußeren Blechteile 10a angebracht, die an einen ersten Luftspaltabschnitt LR angren¬ zen. Durch die Gefügeveränderungen 42 können die Weißschen Bezirke im Bereich der Gefügeveränderung 42 in ihren magnetischen Eigenschaften modifiziert werden. Dadurch lässt sich in den Bereich der Gefügeveränderungen 42 das Eintreten bzw. Austreten von Magnetfeldlinien H, die in Figur 11 lediglich stark schematisiert gestrichelt angedeutet sind, vermeiden bzw. reduzieren. Mit Hilfe dieser Gefügeveränderungen 42 besteht daher die Möglichkeit, die magnetischen Flussdichte innerhalb des betreffenden Blechteils und bei¬ spielsgemäß innerhalb der äußeren Blechteile 10a zu beein¬ flussen und vorzugsweise zu vergleichmäßigen.
Die Gefügeveränderungen 42 können beispielsweise durch eine Wärmebeeinflussung erzeugt werden, vorzugsweise durch Härten des Materials. Zur Erreichung der Gefügeveränderungen kann z.B. ein Laser, ein Elektronenstrahl oder einer anderen geeigneten Energie- bzw. Wärmequelle verwendet wer¬ den. Die Verwendung eines Lasers oder eines Elektronenstrahls hat den Vorteil, dass die Wärme sehr gezielt auch in kleine Bereiche eingebracht werden kann.
Die Herstellung der ersten Blechteile 10 und der zwei¬ ten Blechteile 13 erfolgt durch Heraustrennen der gewünschten Blechteilkonturen aus einem jeweiligen Ausgangsblech. Wenn ein Blechteil 10, 13 aus einem einheitlichen Material besteht, kann das gesamte Blechteil 10, 13 integral durch Heraustrennen aus dem Ausgangsblech hergestellt werden. Wenn - wie in den Figuren 8 bis 10 dargestellt - ein Blechteil 10, 13 bzw. die ersten Zähne 19 und/die zweiten Zähne 26 aus mehreren unterschiedlichen Materialien bestehen, werden die jeweiligen Segmente separat aus einem Ausgangs¬ blech herausgetrennt und anschließend miteinander an den Verbindungsstellen 41 verbunden.
Die Erfindung betrifft ein Blechpaket 14. Ein Blechpa¬ ket 14 kann in einem Läufer 11 und/oder in einem Stator 15 einer elektrischen Maschine 12 enthalten sein. Das Blechpaket 14 weist wenigstens ein erste Blechteilgruppe 35 und wenigstens eine zweite Blechteilgruppe 36 auf. Die erste Blechteilgruppe 35 ist durch Stapeln mehrerer erster Blechteile 10 gebildet. Die zweite Blechteilgruppe 36 ist durch Stapeln mehrerer zweiter Blechteile 13 gebildet. Die beiden Blechteilgruppen 35, 36 sind in einer Stapelrichtung A abwechselnd aneinander anliegend angeordnet. Jedes erste Blechteil 10 hat erste Zähne, die ausgehend von einem Ver¬ bindungsteil 18 rechtwinkelig zu der Stapelrichtung A weg¬ ragen und an einem freien Ende 20 enden. Entsprechend hat jedes zweite Blechteil 13 zweite Zähne 26, die ausgehend von einem zweiten Verbindungsteil 25 rechtwinkelig zu der Stapelrichtung A wegragen und an einem freien Ende 27 enden. Die freien Enden 20 der ersten Zähne 19 haben von einer gemeinsamen Bezugsachse oder Bezugsebene einen ersten Abstand Rl der verschieden ist von dem zweiten Abstand R2 der freien Enden 27 der zweiten Zähne 26 von der gemeinsamen Bezugsachse oder Bezugsebene. Zwischen einer ersten Blechteilgruppe 35 und einer zweiten Blechteilgruppe 36, die aneinander anliegen, ist daher in Stapelrichtung A gesehen eine Stufe 38 gebildet. Auf diese Weise lässt sich eine Verzahnung von dem Läufer 11 mit einem zugeordneten Stator 15 erreichen und der dazwischen gebildete Luftspalt L vergrößern ohne die axiale Dimension der Blechpakete 14 zu vergrößern.
Bezugs zeichenliste :
10 erstes Blechteil
10a äußeres Blechteil
lOi inneres Blechteil
11 Läufer
12 elektrische Maschine
13 zweites Blechteil
14 Blechpaket
15 Stator
18 erstes Verbindungsteil
19 erster Zahn
20 freies Ende des ersten Zahns
21 Endkante des ersten Zahns
25 zweites Verbindungsteil
26 zweiter Zahn
27 freies Ende des zweiten Zahns
28 Endkante des zweiten Zahns
30 Zahnsteg
31 Zahnkopf
35 erste Blechteilgruppe
36 zweite Blechteilgruppe
37 Endfläche
37a erster Flächenabschnitt
37b zweiter Flächenabschnitt
38 Stufe
40 Zahnkopfsegment 41 Verbindungsstelle
42 Gefügeveränderung
A Stapelrichtung
BA Bezugsachse
BE Bezugsebene
F Freiraum
H Magnetfeldlinien
L Luftspalt
LA zweiter Luftspaltabschnitt
LR erster Luftspaltabschnitt
LN Flüssigstickstoff
M Drehachse
Rl erster Abstand
R2 zweiter Abstand
U Umfangsrichtung
V Bewegungsrichtung des Läufers
Z Hubrichtung

Claims

Patentansprüche :
1. Blechpaket (14) eines Stators (15) oder eines Läufers (11) , mit ersten Blechteilen (10), die jeweils ein erstes Verbindungsteil (18) und mehrere erste Zähne (19) auf¬ weisen, wobei sich jeder erste Zahn (19) ausgehend von dem ersten Verbindungsteil (18) bis zu einem freien En¬ de (20) erstreckt, und wobei die freien Enden (20) der ersten Zähne (19) jeweils einen ersten Abstand (Rl) von einer Bezugsachse (BA) oder einer Bezugsebene (BE) des Blechpakets (14) aufweisen, mit zweiten Blechteilen (13), die jeweils ein zweites Verbindungsteil (25) und mehrere zweite Zähne (26) auf¬ weisen, wobei sich jeder zweite Zahn (26) ausgehend von dem zweiten Verbindungsteil (25) bis zu einem freien Ende (27) erstreckt, und wobei die freien Enden (27) der zweiten Zähne (26) jeweils einen zweiten Abstand (R2) von der Bezugsachse (BA) oder der Bezugsebene (BE) aufweisen, wobei wenigstens eine erste Blechteilgruppe (35) vor¬ handen ist, die wenigstens ein erstes Blechteil (10) aufweist und wobei wenigstens eine zweite Blechteil¬ gruppe (36) vorhanden ist, die wenigstens ein zweites Blechteil (13) aufweist, und wobei die wenigstens eine erste Blechteilgruppe (35) und die wenigstens eine zweite Blechteilgruppe (36) in einer Stapelrichtung (A) abwechselnd angeordnet sind.
2. Blechpaket nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass mehrere erste Blechteil¬ gruppen (35) und/oder mehrere zweite Blechteilgruppen (36) vorhanden sind.
3. Blechpaket nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass jede erste Blechteilgruppe (35) mehrere erste Blechteile (10) aufweist und/oder dass jede zweite Blechteilgruppe (36) mehrere zweite Blechteile (13) aufweist.
4. Blechpaket nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der ersten Blechteile (10a) jeweils eine erste Dicke (dl) aufweist und dass die zweiten Blechteile (13) jeweils eine zweite Dicke (d2) aufweisen.
5. Blechpaket nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dicke (dl) und die zweite Dicke (d2) gleich groß sind.
6. Blechpaket nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der ersten Blechteile (10) jeweils eine dritte Dicke (d3) aufweist, die größer ist als die erste Dicke (dl) .
7. Blechpaket nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Blechteilgruppe (35) mehrere erste Blechteile (10) aufweist, wobei zwei der ersten Blechteile (10) äußere Blechteile (10a) bil¬ den und das wenigstens eine weitere erste Blechteil (10) jeweils ein inneres Blechteil bildet (lOi), das zwischen den beiden äußeren Blechteilen (10a) angeord- net ist, dass das wenigstens eine innere Blechteil (lOi) eine erste Dicke (dl) aufweist, und dass zumin¬ dest eines der beiden äußeren Blechteile (10a) eine dritte Dicke (d3) aufweist, die größer ist als die ers¬ te Dicke (dl) .
8. Blechpaket nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei in Stapel¬ richtung (A) benachbarten ersten Blechteilgruppen (35) ein Freiraum (F) gebildet ist.
9. Blechpaket nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsteile (18, 25) ringförmig um die Bezugsachse (BA) geschlossen ausgeführt sind und sich die jeweiligen Zähne (19, 26) ausgehend vom jeweiligen Verbindungsteil (18, 25) radi¬ al zu der Bezugsachse (BA) erstrecken.
10. Blechpaket nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abstand (Rl) größer ist als der zweite Abstand (R2), und dass sich die ersten und die zweiten Zähne (19, 26) ausgehend vom jeweiligen Verbindungsteil (18, 25) radial nach außen, von der Drehachse (M) weg erstrecken.
11. Blechpaket nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abstand (Rl) kleiner ist als der zweite Abstand (R2), und dass sich die ersten und die zweiten Zähne (19, 26) ausgehend vom jeweiligen Verbindungsteil (18, 25) radial nach innen, zu der Drehachse (M) hin erstrecken.
12. Blechpaket nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verbindungsteile (18, 25) geradlinig oder gekrümmt entlang einer Bewegungsbahn des Läufers (11) erstrecken und sich die je¬ weiligen Zähne (19, 26) ausgehend vom jeweiligen Verbindungsteil (18, 25) rechtwinkelig zu der Bezugsebene (BE) erstrecken.
13. Blechpaket nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Blechteilgruppe (35) und/oder die zweiten Blechteilgruppe (36) jeweils wenigstens ein Blechteil (10 oder 13) aus einem Materi¬ al und wenigstens ein Blechteil (10 oder 13) aus einem anderen Material aufweist.
14. Blechpaket nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Blechteilgruppe
(35) mehrere erste Blechteile (10) aufweist, wobei zwei der ersten Blechteile (10) äußere Blechteile (10a) bil¬ den und das wenigstens eine weitere erste Blechteil
(10) jeweils ein inneres Blechteil bildet (lOi), das zwischen den beiden äußeren Blechteilen (10a) angeordnet ist, dass das wenigstens eine innere Blechteil
(lOi) aus einem Material besteht, und dass zumindest eines der beiden äußeren Blechteile (10a) aus einem anderen Material besteht.
15. Elektrische Maschine (12) mit einem Läufer (11) und ei¬ nem Stator (15), wobei der Läufer (11) und/oder der Stator (15) ein Blechpaket (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
16. Elektrische Maschine nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Zähne (19) ei¬ ner ersten Blechteilgruppe (35) des Läufers (11) in je¬ weils einen Freiraum (F) zwischen zwei ersten Blechteilgruppen (35) des Stators (15) hineinragen und/oder dass die ersten Zähne (19) einer ersten Blechteilgruppe
(35) des Stators (15) in jeweils einen Freiraum (F) zwischen zwei ersten Blechteilgruppen (35) des Läufers
(11) hineinragen.
17. Elektrische Maschine nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, dass einer ersten Blechteil¬ gruppe (35) des Stators (15) rechtwinkelig zur Bezugs¬ achse (BA) oder zur Bezugsebene (BE) eine zweite Blech¬ teilgruppe (36) des Läufers (11) gegenüberliegt, und/oder dass einer ersten Blechteilgruppe (35) des Läufers (11) rechtwinkelig zur Bezugsachse (BA) oder zur Bezugsebene (BE) eine zweite Blechteilgruppe (36) des Stators (15) gegenüberliegt.
EP15747109.5A 2014-08-07 2015-07-17 Blechpaket eines stators oder eines läufers sowie eine elektrische maschine Withdrawn EP3178151A2 (de)

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