WO2001069759A2 - Blechlamelle - Google Patents

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WO2001069759A2
WO2001069759A2 PCT/DE2001/000980 DE0100980W WO0169759A2 WO 2001069759 A2 WO2001069759 A2 WO 2001069759A2 DE 0100980 W DE0100980 W DE 0100980W WO 0169759 A2 WO0169759 A2 WO 0169759A2
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stator
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rotor
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Thomas Heese
Joachim Prokscha
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Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K19/00—Synchronous motors or generators
    • H02K19/02—Synchronous motors
    • H02K19/04—Synchronous motors for single-phase current
    • H02K19/06—Motors having windings on the stator and a variable-reluctance soft-iron rotor without windings, e.g. inductor motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction

Definitions

  • the invention relates to a sheet metal lamella according to the preamble of claim 1.
  • Sheet metal lamellae are required for the production of sheet metal packages for stators or rotors, which are components of an electric motor.
  • the individual sheet metal lamellae are lined up, packaged and then form a sheet metal packet.
  • the sheet metal lamella is often produced by stamping from a sheet metal and is then used in the usual way e.g. lined up on poles. This requires a hole or a special groove in the metal plate through which the rod can be inserted.
  • Sheet packets an alignment of the individual sheet metal lamellae takes place with respect to the outside diameter and not with respect to the inside diameter. This is particularly problematic for switched reluctance machines which have to have very small air gaps, since a high degree of accuracy and close tolerance at the air gap between the inner diameter of the stator laminated core and the outer diameter of the inner rotor must be maintained. In general, this applies to an outer part of an engine, i.e. with an inner rotor motor for a stator and with an outer rotor motor for the rotor.
  • a reluctance machine is known from EP 0 414 507 A1, which is improved in that a pole gap between two poles of a stator is filled with a solid projection without a bore in order to improve the thermal conductivity. It is described there that such a pole puck should not contain any magnetic material, since this would increase the small inductance.
  • the sheet metal lamella according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that a sheet metal lamella can be produced in a simple manner for the formation of a laminated core of an electrical machine without the output power of an electrical machine being noticeably reduced.
  • Advantageous further developments and improvements of the sheet metal lamella mentioned in claim 1 are possible through the measures listed in the dependent claims.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a sheet metal lamella designed according to the invention for a
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a metal plate designed according to the invention for a rotor
  • Figure 4 is a laminated core. Description of the exemplary embodiments
  • FIG. 1 shows a stator 4 and a rotor 7 of an electrical machine (not shown in more detail), which can be a motor or a reluctance machine, for example.
  • the stator 4 consists of a laminated core 8, which is formed from at least two laminations 9.
  • the laminated core 8 has at least two stator poles 10. In this example there are six stator poles 10, between each of which there is a stator pole gap 11. A winding 15 is wound around the stator pole 10, which serves to magnetically excite the stator pole 10.
  • the rotor 7 has at least two rotor poles 18, in this example there are four.
  • the rotor 7 is fixed on a shaft 20.
  • An axis of symmetry and axis of rotation 21 of the shaft 20 also forms, for example, an axis of symmetry 21 for the sheet metal lamella 9 and sheet metal stack 8.
  • a protrusion 24 in which, for example, a round tearing hole 25 is made.
  • a web 28 between the tearing hole 25 and the outer boundary line of the projection 24 is made as thin as possible, so that magnetic saturation takes place very quickly when a current flows through the winding 15 and generates a magnetic field.
  • three opening holes 25 are used, which are distributed symmetrically about the axis of rotation 21. If six stator poles 10 are used, a number of two, three, four or six opening holes 25 is expedient. With two opening holes 25, these were directly opposite.
  • Punching hole 25 is shown in FIG. In the case of four opening holes 25, two opening holes 25 follow each other directly in the circumferential direction, then a polling hole 11 follows without projection 24, whereupon again two opening holes 25 are arranged directly one behind the other. At six Each hole 11 is equipped with a projection 24 and an opening hole 25. A number and arrangement of opening holes 25 with a different number of stator poles 10 are designed analogously.
  • FIG. 2a shows a second exemplary embodiment of a sheet metal lamella 9 according to the invention.
  • the same reference numerals as in FIG. 1 are used in FIG. 2 and the following figures for identical or equivalent parts.
  • two tearing holes 25 are used with six stator poles, which are directly opposite one another.
  • the Aukehlocher are thus arranged point symmetrically to the central axis 21.
  • the projection 24 has, for example, a triangular cross section.
  • the cross-section of the tearing hole 25 is matched to that of the projection 24, i. H. also has a triangular cross section, so that the web 28 between the outer boundary line of the projection 24 and the tearing hole 25 is very thin.
  • FIG. 2b shows, as a further exemplary embodiment, a triangular projection 24 and a round opening hole 25.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the sheet metal lamella 9 according to the invention.
  • the lamellae 9 form a rotor 7.
  • the rotor 7 has, for example, four rotor poles 18. It is therefore advisable to use two or four opening holes 25.
  • Both the rotor 7 and the stator 4 can be constructed from sheet metal lamellae and both can each have opening holes 25.
  • the same principle applies as for the distribution about the axis of rotation 21 and the number of opening holes 25 the stator 4 has already been explained in the description of FIG.
  • FIG. 4 shows, for example, how the sheet metal lamella 9 are packaged to form a sheet stack 8.
  • a row bar 32 is used for the stacking holes 25 one above the other.
  • a plurality of sheet metal lamellae 9 with the opening hole 25 are then lined up on the at least one line bar 32.
  • One end of the alignment rods 32 has a larger one
  • the other end of the at least one aligning rod 32 is designed such that a
  • Non-positive connection between the individual sheet metal lamellae 9 and the two ends of the aligning rod 32 occurs, so that the sheet metal lamellae 9 are then packaged. Further options for packaging the sheet metal lamellae 9 are possible, such as e.g. is mentioned in DE 32 37 681 AI, which document should also be part of this disclosure.
  • the opening holes 25 can also be lined up on a row rod 32 and thus used for transporting the sheet-metal fins 9 into an injection mold, in which they are, for example, overmoulded with plastic and held together.

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Abstract

Blechlamellen zur Herstellung eines Blechpakets nach dem Stand der Technik haben Vorsprünge, die sich zwischen zwei Pollücken befinden. Eine spezielle Paketierung der Blechlamellen ist erforderlich. Eine erfindungsgemässe Blechlamelle (9) hat zumindest ein Aufreihloch (25) in einem Vorsprung (24), der sich in einer Pollücke (11) befindet. Der Wirkungsgrad einer elektrischen Maschine, die ein Blechpaket (8) aus Blechlamellen (9) für Stator (4) oder Rotor (7) verwendet, ist nicht beeinträchtigt.

Description

Blechlamelle
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Blechlamelle nach der Gattung des Anspruchs 1.
Blechlamellen werden benotigt zur Herstellung von Blechpaketen für Statoren oder Rotoren, die Bestandteile eines Elektromotors sind. Die einzelnen Blechlamellen werden aufeinander aufgereiht, paketiert und bilden dann ein Blechpaket.
Die Blechlamelle wird oft durch Stanzen aus einem Blech hergestellt und wird dann in üblicher Weise z.B. auf Stangen aufgereiht. Dazu ist eine Bohrung oder eine besondere Nut in der Blechlamelle erforderlich, durch die die Stange gesteckt werden kann.
Es ist bei Lamellen für einen Anker von
Gleichstromkleinmaschinen bekannt, eventuell vorhandene teilweise geschlossenen Nuten als Aufreihloch zu verwenden, so dass keine zusatzlichen Bohrungen notwendig sind. Bei den Nutgeometrien von Statoren oder Rotoren, insbesondere bei geschalteten Reluktanzmaschinen ist dies nicht möglich. Andere Aufreihvorrichtungen, die nicht einer standardisierten Stangenausfuhrung angepasst sind, erhohen deutlich die Materialkosten für die Blechpakete. Die Verwendung von stanzpaketierten Blechpaketen, bei denen keine Aufreihung der Einzelbleche benotigt wird, ist wegen der Abweichung von der Standardpaketierung teurer. Sie werden für die Anwendung dieser Erfindung auch mit schlechteren Toleranzen geliefert, da bei gekauften
Blechpaketen eine Ausrichtung der einzelnen Blechlamellen bzgl. des Aussendurchmessers erfolgt und nicht bzgl. des Innendurchmessers. Dies ist besonders für geschaltete Reluktanzmaschinen, die über sehr kleine Luftspalte verfugen müssen problematisch, da eine hohe Genauigkeit und enge Toleranz am Luftspalt zwischen Innendurchmesser des Statorblechpakets und Aussendurchmesser des Innenrotors eingehalten werden muss. Allgemein gilt das für einen ausseren Teil eines Motors, d.h. bei einem Innenlaufermotor für einen Stator und bei einem Aussenlaufermotor für den Rotor.
Aus der EP 0 414 507 AI ist eine Reluktanzmaschine bekannt, die dadurch verbessert wird, dass eine Pollucke zwischen zwei Polen eines Stators mit einem massiven Vorsprung ohne Bohrung gefüllt wird, um die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern. Es ist dort beschrieben, dass eine solche Pollucke kein magnetisches Material enthalten sollte, da dies die kleine Induktivität steigern wurde.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemasse Blechlamelle mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise eine Blechlamelle für die Bildung eines Blechpakets einer elektrischen Maschine hergestellt werden kann, ohne dass die Abgabeleistung einer elektrischen Maschine merklich reduziert ist. Durch die in den abhangigen Ansprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 genannten Blechlamelle möglich.
Es ist vorteilhaft, dass ein Steg zwischen Aufreihloch und ausserer Begrenzungslinie eines Vorsprungs möglichst dünn ist, weil sich das Material dadurch sehr schnell im magnetischen Fluss sattigt und damit die kleine Induktivität nur sehr geringfügig erhöht.
Weiterhin ist es vorteilhaft, die Aufreihlocher punktsymmetrisch um eine Mittelachse der Blechlamelle zu verteilen, da dadurch Induktivitatsverlaufe symmetrisch und damit das Drehmoment gleichförmig werden.
Zeichnung
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung naher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 ein erstes Ausfuhrungsbeispiel einesr erfindungsgemass ausgebildeten Blechlamelle für einen
Stator, die Figuren 2a, b weitere Ausfuhrungsbeispiele einer erfindungsgemass ausgebildeten Blechlamelle für einen
Stator, Figur 3 ein Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemass ausgebildeten Blechlamelle für einen Rotor, und
Figur 4 ein Blechpaket. Beschreibung der Ausfuhrungsbeispiele
Figur 1 zeigt einen Stator 4 und einen Rotor 7 einer nicht naher dargestellten elektrischen Maschine, die bspw. ein Motor oder eine Reluktanzmaschine sein kann.
Der Stator 4 besteht aus einem Blechpaket 8, das aus zumindest zwei Blechlamellen 9 gebildet ist. Das Blechpaket 8 hat zumindest zwei Statorpole 10. In diesem Beispiel sind es sechs Statorpole 10, zwischen denen sich jeweils eine Statorpollücke 11 befindet. Um den Statorpol 10 ist eine Wicklung 15 gewickelt, die zur magnetischen Erregung des Statorpols 10 dient.
Der Rotor 7 hat zumindest zwei Rotorpole 18, in diesem Beispiel sind es vier. Der Rotor 7 ist auf einer Welle 20 befestigt. Eine Symmetrie- und Drehachse 21 der Welle 20 bildet bspw. auch eine Symmetrieachse 21 für die Blechlamelle 9 und Blechpaket 8.
In zumindest einer Statorpollucke 11 befindet sich ein Vorsprung 24, in dem ein bspw. rundes Aufreihloch 25 eingebracht ist. Ein Steg 28 zwischen Aufreihloch 25 und ausserer Begrenzungslinie des Vorsprungs 24 ist möglichst dünn ausgebildet, damit eine magnetische Sättigung, wenn die Wicklung 15 von einem Strom durchflössen wird und ein Magnetfeld erzeugt, sehr schnell stattfindet. In diesem Beispiel werden drei Aufreihlocher 25 verwendet, die symmetrisch um die Drehachse 21 verteilt sind. Bei der Verwendung von sechs Statorpolen 10 ist eine Anzahl von zwei, drei, vier oder sechs Aufreihlochern 25 sinnvoll. Bei zwei Aufreihlochern 25 wurden diese direkt gegenüberliegen. Das Ausfuhrungsbeispiel für drei
Aufreihlocher 25 ist in der Figur 1 gezeigt. Bei vier Aufreihlochern 25 folgen jeweils zwei Aufreihlocher 25 in Umfangsrichtung direkt aufeinander, dann folgt eine Pollucke 11 ohne Vorsprung 24, worauf dann wieder zwei Aufreihlocher 25 direkt hintereinander angeordnet sind. Bei sechs Aufreihlochern 25 ist jede Pollucke 11 mit einem Vorsprung 24 und einem Aufreihloch 25 ausgestattet. Analog gestaltet sich eine Anzahl und Anordnung von Aufreihlochern 25 bei einer anderen Anzahl von Statorpolen 10.
Figur 2a zeigt ein zweites Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemassen Blechlamelle 9. Für gleiche oder gleichwirkende Teile werden in Figur 2 und den folgenden Figuren die gleichen Bezugszeichen wie in der Figur 1 verwendet .
In diesem Ausfuhrungsbeispiel werden bei sechs Statorpolen zwei Aufreihlocher 25 verwendet, die sich direkt gegenüberliegen. Die Aufreihlocher sind damit punktsymmetrisch zur Mittelachse 21 angeordnet.
Der Vorsprung 24 hat bspw. einen dreiecksformigen Querschnitt. Das Aufreihloch 25 ist in seinem Querschnitt dem des Vorsprungs 24 angepasst, d. h. hat ebenfalls einen dreiecksformigen Querschnitt, so dass der Steg 28 zwischen der ausseren Begrenzungslinie des Vorsprungs 24 und dem Aufreihloch 25 sehr dünn ist.
Figur 2b zeigt als ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel ein dreiecksformigen Vorsprung 24 und ein rundes Aufreihloch 25.
Figur 3 zeigt ein weiteres erfindungsgemasses Ausfuhrungsbeispiel der Blechlamelle 9.
Die Blechlamellen 9 bilden in diesem Beispiel einen Rotor 7. Der Rotor 7 hat bspw. vier Rotorpole 18. Deshalb ist es sinnvoll, zwei oder vier Aufreihlocher 25 zu verwenden.
Sowohl Rotor 7 als auch Stator 4 können aus Blechlamellen aufgebaut sein und beide können jeweils Aufreihlocher 25 aufweisen. Für die Verteilung um die Drehachse 21 und die Anzahl der Aufreihlocher 25 gilt dasselbe Prinzip, wie es beim Stator 4 in der Beschreibung von Figur 1 schon erläutert wurde.
Figur 4 zeigt bspw., wie die Blechlamelle 9 zu einem Blechpaket 8 paketiert sind.
Für die ubereinanderliegenden Aufreihlocher 25 wird jeweils eine Aufreihstange 32 verwendet.
Mehrere Blechlamellen 9 mit den Aufreihlocher 25 werden dann auf der zumindest einen Aufreihstange 32 aufgereiht. Ein Ende der Aufreihstangen 32 hat dabei einen grosseren
Aussendurchmesser als der Innendurchmesser des Aufreihlochs 25, so dass die Blechlamelle 9 durch die Aufreihstange 32 an einem Ende gehalten wird. Das andere Ende der zumindest einen Aufreihstange 32 wird nach dem Stapeln aller benotigten Blechlamellen 9 so gestaltet, dass ein
Kraftschluss zwischen den einzelnen Blechlamellen 9 und den beiden Enden der Aufreihstange 32 entsteht, so dass dann die Blechlamellen 9 paketiert sind. Weitere Möglichkeiten zur Paketierung der Blechlamellen 9 sind möglich, wie es z.B. in der DE 32 37 681 AI erwähnt ist, wobei diese Schrift auch Teil dieser Offenbarung sein soll.
Die Aufreihlocher 25 können auch auf einer Aufreihstange 32 aufgereiht werden und so zum Transport der Blechlamellen 9 in ein Spritzwerkzeug verwendet werden, in dem sie 9 bspw. mit Kunststoff umspritzt werden und zusammengehalten werden.

Claims

Ansprüche
1. Blechlamelle (9) zur Bildung eines Blechpakets (8) für einen Stator (4) oder einen Rotor (7) einer elektrischen Maschine, insbesondere einer geschalteten Reluktanzmaschine, mit zumindest zwei Polen (10, 18), zwischen denen sich eine Pollucke (11) befindet, mit zumindest einem sich zwischen zwei Polen (10,18) in die Pollucke erstreckenden Vorsprung (24)
dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Aufreihloch (25) in zumindest einem Vorsprung (24) befindet.
2. Blechlamelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steg (28) zwischen Aufreihloch (25) und einer ausseren
Begrenzungslinie (26) des Vorsprungs (24) möglichst dünn ist.
3. Blechlamelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechlamelle (9) eine Mittelachse (21) hat, und dass die Aufreihlocher (25) punktsymmetrisch zur Mittelachse (21) verteilt sind.
4. Blechlamelle nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechlamelle (9) zumindest ein Aufreihloch (25) mit runden Querschnitt hat.
5. Blechlamelle nach einem oder mehrerem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechlamelle (9) zumindest einen Vorsprung (24) mit runden Querschnitt hat.
PCT/DE2001/000980 2000-03-14 2001-03-14 Blechlamelle WO2001069759A2 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2451049A1 (de) 2010-11-03 2012-05-09 Brusa Elektronik AG Rotor mit Blechpaket für eine Elektromaschine, insbesondere für eine Synchronmaschine

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