WO2014032872A1 - Blech eines läufers einer elektrischen maschine - Google Patents

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WO2014032872A1
WO2014032872A1 PCT/EP2013/065679 EP2013065679W WO2014032872A1 WO 2014032872 A1 WO2014032872 A1 WO 2014032872A1 EP 2013065679 W EP2013065679 W EP 2013065679W WO 2014032872 A1 WO2014032872 A1 WO 2014032872A1
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WO
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end plate
rotor
segment
webs
recesses
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/065679
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English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes GROSSHAUSER
Valerias Schmidt
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
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    • 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
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/26—Rotor cores with slots for windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02—Asynchronous induction motors
    • H02K17/16—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
    • H02K17/20—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors having deep-bar rotors

Definitions

  • Sheet metal of a rotor of an electric machine The invention relates to a rotor of an electric machine or an end plate of a laminated core of the electric machine.
  • the electric machine is an electric motor or generator. To form the electrical machine, this has a laminated stator and / or a laminated rotor.
  • the stator or the rotor have a laminated core.
  • An object of the invention is to design an end plate of an electric machine such that this or the corresponding laminated core is mechanically improved.
  • An electric machine has a stator and a rotor. Parts of the stator as well as the rotor can be made laminated. By a juxtaposition of sheets a laminated core is formed. As sheets of the sheet metal ⁇ nen electrical sheets (also known as dynamo sheet) are used, since they have improved electrical properties.
  • the electric machine is for example a synchronous machine or an asyn ⁇ chronmaschine.
  • the asynchronous machine has a rotor, which has a cage.
  • the cage has on electrically lei ⁇ tendes material such as copper and / or aluminum.
  • On the front sides of the rotor is in each case a short ⁇ closing ring.
  • An end plate of the laminated core of a rotor of an electrical machine ⁇ rule has a first segment and a second ⁇ Seg ment.
  • the first segment is at least partially distanced from the second segment. At least one recess or one Multiple recesses distance the first segment from the second segment.
  • the recesses are posi ⁇ tioned in particular in a radial band about an axis of the trainees runner.
  • the rotor has in particular radially outer grooves. These grooves are provided for receiving an electrical conductor, wherein the electrical conductors are in particular a part of a cage of a squirrel cage of an electrical ⁇ rule machine.
  • the grooves are formed by teeth (through a tooth structure) which are directed radially outward with respect to the axis of the rotor.
  • the laminated core has an end plate.
  • the one or more end plates of the rotor have grooves and teeth.
  • the teeth of the Läuferendbleches prevent fanning the teeth of the rotor sheets.
  • the end plate may be positioned directly on the shaft between the rotor laminations and the rotor pressure ring.
  • the Lünu- ferendblech is positioned directly on the Laufer horrring.
  • the rotor pressure ring pressure ring
  • the second aspect is particularly important in high-star ⁇ ken electrical machines. Powerful electrical machines have outputs of more than 1 MW.
  • the end plate of the rotor is advantageously designed split.
  • the end plate has by dividing a first segment and a second segment, wherein the division represents a division into segments.
  • the segments of the end ⁇ sheet can still be connected to each other.
  • a one-piece design of the segments of the end plate is ⁇ feasible, the segments are interconnected via Vietnamesesab ⁇ sections.
  • the connection sections are, for example, designed as webs, for example. leads.
  • a connecting portion may also have a plurality of webs.
  • the end plate of a LäufererblechVol may be formed in one embodiment such that it has two interconnected parts (segments). This can be achieved, for example, that is cut with a laser cutter ⁇ a rigid end plate so that two or more of each other or connected segments hen entste- that remain on the connecting portions are composed ver ⁇ prevented.
  • the end plate is in one piece, wherein Ver ⁇ bonding portions, which are installed ⁇ det particular by webs hold the segments of the end plate to each other in Verbin ⁇ dung.
  • the Läuferendblech is divided into two parts, but not completely severed. There are a few bars left. These webs are in particular very soft ges taltet ⁇ , so that they can (second segment) reduce radial stresses of an inner ring.
  • An outer ring forms the first segment. Both segments are connected via webs verbun ⁇ , so that the end plate is one piece despite segmentation. Thanks to the bars, the outer ring does not need to be additionally positioned on other parts. If one or the other web breaks or is, the positioning of the inner ring with the outer ring is ensured by the positive fit in the installed state of the end plate.
  • the segmentation or a cut in the installed state allows independent or easier radial and / or axial movements of the segments, ie, for example, an inner part (inner ring) and an outer part (outer ring).
  • the segmentation ⁇ tion (in particular the at least partial separation of Au foreign and inner) have a positive impact on loads and deformations.
  • the lower inner part is less rigid, where ⁇ reduced by the pressure in the shaft seat.
  • the hub expands radially, however, on. This is However, not relevant for the outer ring, as this is by an elastic connection of the segments (outer part and inner ⁇ part) via webs entkop ⁇ largely pelt from radial movements.
  • centrifugal force loading a similar positive picture appears in different embodiments of the end plate.
  • the centrifugal forces are guided in äuße ⁇ ren ring, whereby no load in the inner part of the sheet are initiated with a suitable design of the webs between the parts (segments).
  • This is advantageous in that the preloaded by the assembly inner part is not additionally loaded, so that the material can be ⁇ equal and better exploited.
  • the end plate Due to the laminating pressure of the laminated core, the end plate is axially pressed on one side. In the area of the pressure ring, this pressure is absorbed by the pressure ring. In an upper, free area, the sheet must support itself. Compared to a non-segmented end plate, the segmentation can result in a narrow ring as one of the segments for edge support between pressure ring, end plate and laminated core. It is advantageous ⁇ adhesion that only the edges are highly loaded, which can degrade by uncritical local plasticizing. In the case of an end plate without segmentation, the axial pressure can lead to a bending stress in the plane of the sheet. This is the result
  • the segmentation of the end plate can also have positive effects on the thermal behavior of the rotor.
  • rods in the grooves of the rotor for example copper rods
  • heat is introduced into the laminated core, in particular during the soldering process during assembly, but also during operation.
  • This sets a temperature gradient in the radial direction in the rotor.
  • This can cause the end plate at the outer periphery has a higher temperature than the inside. This can lead to a different thermal expansion and thus to tensions within the end sheet, if this is not segmented accordingly.
  • the segmentation can therefore also have a positive effect on the thermal behavior.
  • the division of the end plate into segments has a positive effect on the system behavior, since the outer circumference (first segment) and inner circumference (second segment) can not be clamped together so easily or not at all. In return, the two can
  • Rings can perform the thermal expansion unhindered, which can significantly reduce internal stresses in the end plate and throughout the system.
  • the radial deformation advantageously takes place for the most part in the outer ring segment.
  • the influence of the inherent ⁇ re ring segment (inner ring) is hardly noticeable.
  • a first segment is nem second segment connected by a radially directed web and two tangentially oriented webs
  • the radially aligned web is about two points (the two tangen ⁇ tial aligned webs) connected to the other segment.
  • a crack or tear off one of the tangential webs there is consequently no detachment of the segments from one another.
  • a crack or tear one of the tangential webs also a previously critical web is relieved, so that no further damage after a single tear is assumed.
  • the critical areas are advantageously due to a wide variety of configurations of the webs so that an emerging crack can only ever migrate through the adjacent webs, but not through one of the rings (segments). Thus, a threat to the rest of the structure is excluded.
  • the segments of the end plate may have different Kunststoffsab ⁇ sections.
  • a connecting portion may have a combination of webs in the radial and / or tangential direction. Advantageous is a combination of directions of different webs within a connecting portion, wherein also intermediate directions (between radial and tangential) are possible.
  • the segmentation is effected by recesses between the segments.
  • the recesses are formed from webs, by means of de ⁇ rer the segments are connected to each other.
  • the recesses separating the segments are in a same radial position.
  • ring segments are formed by the segmentation and the recesses. In a simple embodiment, this results in an outer ring segment and an inner ring segment.
  • the end plate In one embodiment of the end plate, different recesses lie opposite each other. In this way, webs or web structures can be constructed which advantageously also merge into one another and together form a connecting section.
  • the first segment is connected to the second segment by at least one web, which in particular has a thickness which is smaller than the width of a groove of the laminated core for which the end plate is provided.
  • recesses are positioned in the end plate in such a way that a T-shaped Stegstruk ⁇ tur is formed, which forms a connecting portion between see the segments.
  • a laser cutter for end sheets is used to form the segments.
  • a laser cutter can be small or large recesses (holes) in the
  • the laser cutting device is also suitable for ge ⁇ perform only a single laser cut through which form segments.
  • the material that is removed by the cut is only the material in the cut itself and no material area that is cut out and can be removed after the cut.
  • Structures are formed in particular for webs.
  • the formation of segments in the end plate results in a corresponding sheet metal section.
  • FIG. 1 shows a rotor of an electric machine in a perspective view
  • FIG. 2 shows a rotor of an electric machine in a perspective view with short-circuit ring
  • 5 shows a third cross section through a rotor
  • 6 shows a first sheet section or a plan view of the corresponding end plate
  • FIG 1 shows a rotor 1 of a elekt ⁇ step machine with a shaft 9 and a shaft 33.
  • the rotor 1 has a plurality of axial passages 13 for passing a coolant to.
  • At the end faces are rotor pressure rings 7, between which the laminated core assembly is axially fixed.
  • the laminated core 3 has grooves 19 for receiving an electrical conductor.
  • Passages 11, 13 can be flowed through in the opposite direction. A flow through the rotor in only one direction is possible.
  • the coolant is for example gaseous (eg air).
  • the rotor pressure ring for targeted coolant guidance through the axial bores is configured.
  • the or the rotor pressure rings 7 can be integrated into the air guide device.
  • the axial bores are summarized by at least one of the two rotor pressure rings 7 to several Grup ⁇ pen, so that the coolant flow through the holes of each group is substantially equal.
  • the coolant flow is improved. For example, depending ⁇ wells two, three or four holes in each group, but also any more, summarized.
  • the targeted coolant guide can also be designed so that the holes or groups of holes are cooled in opposite directions with each other. This leads to an equal ⁇ more even cooling of the rotor in the axial direction.
  • the diagram in FIG 2 shows in comparison to FIG 1 to ⁇ additionally bar conductor 34 in the slots and short-circuit rings 32 and 33 of the squirrel cage of the rotor 1
  • FIG. 3 shows in cross-section a possible positioning of rotor end plate 5, rotor pressure ring 7 and metal sheets 15 of the laminated core.
  • the laminated core has channels 17, in particular for the passage of cooling air.
  • the rotor end plate 5 is always positioned between rotor pressure ring 7 and laminated core 3. After 4 shows this is true only for a radially äuße ⁇ ren area.
  • Fi ⁇ gur 4 of the rotor pressure ring 7 is directly adjacent to the Blechpa ⁇ ket 3.
  • FIG 5 shows a segmented rotor ⁇ end plate 7 having a first segment 23 in an outer radial area and a second segment in an inner radial region.
  • the segments are connected by a kausab ⁇ section 50 with each other.
  • FIG 6 shows a rotor end plate 5 with the plate section, the rotor end plate, a first ⁇ Seg ment 23 radially outward and a second segment 25 radially inward having.
  • the first segment has teeth 21 and grooves 19 for, for example, bar conductors.
  • First segment 23 and second segment 25 are in particular ge ⁇ separated by a laser cut 31.
  • the laser section 31 represents a recess.
  • the second segment has even more recesses 27 in a circle ⁇ form.
  • Rod-shaped recesses 26 and 28 form further means to design the sheet metal section and to achieve a segmentation of the end plate.
  • the rod-shaped recesses 26 and 27 and the laser cut 31 are located in a radial band of width 29 about the axis 10.
  • the rod-shaped recesses form webs 43 from.
  • a local group of lands forms a connecting portion 50, 51 and 52 Zvi ⁇ rule the segments.
  • the end plate has three radially ⁇ directed webs.
  • the width 61 of all radially aligned webs 42 (see FIG. 7) is less than 20% of the circumference of the rotor end plate in the radial position of these webs. Also advantageous are embodiments in which the percentage is less than 10%.
  • the diagram of FIG 7 shows a detail of figure 6. Shown is the structure of a T-Veritatisabschnit ⁇ tes 50, which shows a combination of a radially directed web 42 and two with this directly connected tangentially oriented ridges 40 and 41st
  • the illustration according to FIG. 8 shows the connecting section 50 in a 3D representation.
  • FIG 9 shows the cross-section of a Läu ⁇ ferendbleches 5 the thickness 63 having an angled end portion 62 in the outer segment.
  • the deflection results from the deflection 65 of the end region 62. Since ⁇ increased pressure can be exerted on the teeth of the laminated core ⁇ .
  • FIG 10 a resulting therefrom Kan ⁇ tentragen. Shown is the positioning of laminated core 3, Läuferendblech 5 and rotor pressure ring 7. This is the cambered (ie bent at the ends) end plate at the beginning of onneiervorgangs at two points on the laminated core 3 and is pressed on one of the contact points 70 with the pressure ring 7.
  • the inner part of the modified end plate is axially free at this time, but is also pressed axially by the fanning laminated core at the end of the packaging process and ensures the transmission of the packaging pressure from the pressure ring on the laminated core. Due to the yerierdruck the upper part of the end plate is flattened more or less strong. This effect is desirable, as this creates a bias, which ensures that the end plate rests axially on the laminated core even with minimal relief.
  • FIG 11 shows another variation ei ⁇ nes laminate section for end plate.
  • the end plate again has two segments 23 and 25.
  • the segments 23 and 25 by connecting portions 50, 51, 52, 53, etc. with each other verbun ⁇ .
  • a connecting section 50 according to FIG. 11 again has three webs, a radially oriented web and two tangentially oriented webs directly connected to it.
  • To form the webs two S-shaped recesses 70, 71 and a rod-shaped recess 72 are provided. These recesses are laser cuts.
  • the sum of the width of the radially aligned webs 42 is less than 25% of the circumference of the
  • FIG 12 shows another variation ei ⁇ nes laminate section for end plate.
  • the end plate again has two segments 23 and 25.
  • the segments 23 and 25 are interconnected via connecting portions 50.
  • a connecting section 50 according to FIG. 12 again has three webs, a radially oriented web and two tangentially aligned webs directly connected to it.
  • two three tangentially aligned recesses 80, 81 and 82 are provided. These recesses are eg laser cuts or also punched. Punching and laser cutting are possibilities of sheet metal processing and options when recesses are to be placed in a metal sheet.
  • the sum of the widths 83 of the radially aligned webs 42 is less than 25% of the circumference. fangs of the sheet in the radial position of these radial webs 42nd
  • a lamination may have connecting portions of different types (see Figures 6, 11 and 12) to combine advantages of the various types. However, this is not shown in any of the figures.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Endblech (5) eines Blechpaketes (3) eines Läufers (1) einer elektrischen Maschine bzw. eine Läufer, aber auch ein Herstellungsverfahren. Das Endblech (5) weist ein erstes Segment (23) und ein zweites Segment (25) auf, wobei das erste Segment (23) vom zweiten Segment (25) durch eine Ausnehmung (27) distanziert ist, wobei die Ausnehmung (27) insbesondere in einem radialen Band (29) liegt.

Description

Beschreibung
Blech eines Läufers einer elektrischen Maschine Die Erfindung betrifft einen Läufer einer elektrischen Maschine bzw. ein Endblech eines Blechpaketes der elektrischen Maschine. Die elektrische Maschine ist ein elektrischer Motor oder Generator. Zur Ausbildung der elektrischen Maschine weist diese einen geblechten Stator und/oder einen geblechten Läufer auf. Der Stator bzw. der Läufer weisen ein Blechpaket auf .
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Endblech einer elektrischen Maschine derart auszubilden, dass dieses bzw. das entsprechende Blechpaket mechanisch verbessert ist.
Eine Lösung der Aufgabe ergibt sich gemäß einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8. Eine elektrische Maschine weist einen Stator und einen Rotor auf. Teile des Stators wie auch des Rotors können geblecht ausgeführt werden. Durch eine Aneinanderreihung von Blechen ist ein Blechpaket ausgebildet. Als Bleche der Blechung kön¬ nen Elektrobleche (auch Dynamoblech genannt) verwendet wer- den, da diese verbesserte elektrische Eigenschaften haben.
Durch die Blechung können Wirbelströme im Betrieb der elekt¬ rischen Maschine reduziert werden. Die elektrische Maschine ist beispielsweise eine Synchronmaschine oder auch eine Asyn¬ chronmaschine. Die Asynchronmaschine weist einen Läufer auf, welcher einen Käfig aufweist. Der Käfig weist elektrisch lei¬ tendes Material wie Kupfer und/oder Aluminium auf. An den Stirnseiten des Läufers befindet sich jeweils ein Kurz¬ schlussring . Ein Endblech des Blechpaketes eines Läufers einer elektri¬ schen Maschine, weist ein erstes Segment und ein zweites Seg¬ ment auf. Das erste Segment ist vom zweiten Segment zumindest teilweise distanziert. Zumindest eine Ausnehmung oder eine Vielzahl Ausnehmungen distanzieren das erste Segment vom zweiten Segment. Die Ausnehmungen sind insbesondere in einem radialen Band um eine Achse des auszubildenden Läufers posi¬ tioniert. Der Läufer weist insbesondere radial außen liegende Nuten auf. Diese Nuten sind zur Aufnahme eines elektrischen Leiters vorgesehen, wobei die elektrischen Leiter insbesondere einen Teil eines Käfigs eines Käfigläufers einer elektri¬ schen Maschine sind. Die Nuten werden durch Zähne (durch eine Zahnstruktur) ausgebildet, welche bezüglich der Achse des Läufers radial nach außen gerichtet sind.
In einer Ausgestaltung des Läufers weist das Blechpaket ein Endblech auf. Das oder die Endbleche des Läufers weisen Nuten und Zähne auf. Die Zähne des Läuferendbleches verhindern ein Ausfächern der Zähne der Läuferbleche. Für die Positionierung der Läuferendbleche gibt es verschiedene Möglichkeiten. In einer ersten Ausgestaltung kann das Endblech direkt an der Welle zwischen den Läuferblechen und dem Läuferdruckring positioniert sein. In einer zweiten Ausgestaltung ist das Läu- ferendblech direkt am Lauferdruckring positioniert. Dabei kann der Läuferdruckring (Druckring) von der Welle beabstandet sein und keinen direkten Kontakt mit dieser aufweisen. Die zweite Ausgestaltung ist insbesondere bei leistungsstar¬ ken elektrischen Maschinen. Leistungsstarke elektrische Ma- schinen weisen Leistungen von größer 1 MW auf.
Es gibt aber Fälle, bei denen es konstruktiv schwierig ist, das Läuferendblech am Läuferdruckring zu positionieren. Um Probleme bei der Positionierung des Endblechs direkt an der Welle zu verringern, ist das Endblech des Läufers vorteilhaft geteilt ausgeführt. Das Endblech weist durch die Teilung ein erstes Segment und ein zweites Segment auf, wobei die Teilung eine Teilung in Segmente darstellt. Die Segmente des End¬ blechs können weiterhin miteinander verbunden sein. Auch eine einteilige Ausgestaltung der Segmente des Endblechs ist aus¬ führbar, wobei die Segmente untereinander über Verbindungsab¬ schnitte miteinander verbunden sind. Die Verbindungsabschnit¬ te sind beispielsweise sind beispielsweise als Stege ausge- führt. In einer Ausgestaltung kann ein Verbindungsabschnitt auch eine Vielzahl von Stegen aufweisen.
Das Endblech eines Läuferblechpaketes (Läuferendblech) kann in einer Ausgestaltung derart ausgebildet sein, dass es zwei miteinander verbunden Teile (Segmente) aufweist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass mit einem Laser¬ schneider ein steifes Endblech so eingeschnitten wird, dass zwei oder mehr miteinander noch verbundene Segmente entste- hen, die über Verbindungsabschnitte die bestehen bleiben ver¬ bunden sind. Somit bleibt das Endblech einteilig, wobei Ver¬ bindungsabschnitte, welche insbesondere durch Stege ausgebil¬ det sind, die Segmente des Endbleches miteinander in Verbin¬ dung halten.
In einer Ausgestaltung ist das Läuferendblech in zwei Teile geteilt, aber nicht komplett durchtrennt. Es werden ein paar Stege gelassen. Diese Stege sind insbesondere sehr weich ges¬ taltet, so dass sie radiale Spannungen aus einem Innenring (zweites Segment) abbauen können. Ein sich Außenring bildet das erste Segment aus. Beide Segmente sind über Stege verbun¬ den, so dass das Endblech trotz Segmentierung einstückig ist. Der Außenring braucht dank der Stege nicht zusätzlich an anderen Teilen positioniert werden. Sollte der ein oder anderer Steg gebrochen werden oder sein, wird weiterhin die Positionierung des Innenringes mit dem Außenring durch den Form- schluss im verbauten Zustand des Endbleches gewährleistet. Die Segmentierung bzw. eine Durchtrennung im eingebauten Zustand ermöglicht unabhängige oder erleichterte radiale und/oder axiale Bewegungen der Segmente, also z.B. eines Innenteils (Innenring) und eines Außenteiles (Außenring).
Bereits bei einer Montage des Rotors kann sich die Segmentie¬ rung (insbesondere die zumindest teilweise Trennung von Au- ßen- und Innenteil) positiv auf Belastungen und Verformungen auswirken. Der niedrigere Innenteil ist weniger steif, wo¬ durch sich die Pressung im Wellensitz reduziert. Im Gegenzug weitet sich die Nabe radial allerdings weiter auf. Dies ist jedoch für den äußeren Ring nicht relevant, da dieser durch eine elastische Verbindung der Segmente (Außenteil und Innen¬ teil) über Stege weitgehend von radialen Bewegungen entkop¬ pelt ist.
Bei der Fliehkraftbelastung zeigt sich bei verschiedenen Ausgestaltungen des Endbleches ein ähnliches positives Bild. Hier ist es jedoch umgekehrt, die Fliehkräfte werden im äuße¬ ren Ring geführt, wodurch bei entsprechender Auslegung der Stege zwischen den Teilen (Segmenten) keine Lasten in den inneren Teil des Blechs eingeleitet werden. Dies ist insofern von Vorteil, da der durch die Montage vorgespannte Innenteil nicht zusätzlich belastet wird, wodurch der Werkstoff gleich¬ mäßiger und besser ausgenutzt werden kann.
Neben positiver Auswirkungen der Segmentierung bei der Flieh- kraftbelastung ist auch eine positive Beeinflussung in Bezug auf den Paketierdruck möglich. Durch den Paketierdruck des Blechpakets wird das Endblech einseitig axial gepresst. Im Bereich des Druckrings wird dieser Druck durch den Druckring abgefangen. In einem oberen, freien Bereich, muss sich das Blech selbst stützen. Im Vergleich zu einem nicht segmentierten Endblech kann es durch die Segmentierung bei einem schmalen Ring als einem der Segmente zum Kantentragen zwischen Druckring, Endblech und Blechpaket kommen. Dabei ist vorteil¬ haft, dass nur die Kanten hoch belastet sind, was sich durch unkritisches örtliches Plastifizieren abbauen kann. Bei einem Endblech ohne Segmentierung kann der axiale Druck zu einer Biegespannung in der Blechebene führen. Dadurch ist die
Blechstruktur stärker belastet. Dies ist zusätzlich ungünstig, da auch die Spannungen die aus der Fliehkraft resultie¬ ren in diesem Bereich hoch sind. Auch in dieser Hinsicht führt die modifizierte Geometrie, also die Segmentierung, zu einer gewissen Entkopplung der Lasten. Zusätzlich reagiert das modifizierte Endblech weicher auf axiale Belastungen.
Dies führt z.B. dazu, dass nach dem Paketieren ein größerer elastischer Federweg in axialer Richtung verbleibt. Die elas- tische Wirkung einer Bombierung der Endblechzähne wird da¬ durch unterstützt.
Die Segmentierung des Endbleches kann auch positive Auswir- kungen auf das thermische Verhalten des Läufers haben. Über Stäbe in den Nuten des Läufers (z.B. Kupferstäbe) wird Wärme in das Blechpaket eingetragen, vor allem beim Lotvorgang wahrend der Montage, aber auch im Betrieb. Dadurch stellt sich ein Temperaturgradient in radialer Richtung im Läufer ein. Dies kann dazu führen, dass das Endblech am äußeren Umfang eine höhere Temperatur aufweist als innen. Dies kann dazu führen, dass es zu einer unterschiedlichen thermischen Dehnungen und somit zu Verspannungen innerhalb des Endblechs kommt, wenn dieses nicht entsprechend segmentiert ist. Die Segmentierung kann sich also auch in Bezug auf das thermische Verhalten positiv auswirken. Die Unterteilung des Endblechs in Segmente wirkt sich positiv auf das Systemverhalten aus, da sich äußerer Umfang (erstes Segment) und innerer Umfang (zweites Segment) nicht so leicht oder überhaupt nicht gegen- einander verspannen können. Im Gegenzug können die beiden
Ringe (erstes und zweites Segment) die thermischen Dehnungen ungehindert ausführen, wodurch die inneren Spannungen im Endblech und im gesamten System deutlich reduziert werden kann. Durch die Segmentierung in ein äußeres Ringsegment (erstes Segment) und ein inneres Ringsegment (zweites Segment) kann findet die radiale Verformung vorteilhaft zum größten Teil im äußeren Ringsegment statt. Eine Beeinflussung durch das inne¬ re Ringsegment (innerer Ring) ist kaum feststellbar. Durch die Segmentierung des Endbleches ist neben den thermischen Veränderungen auch die Dauerfestigkeit des Endbleches näher zu betrachten. Durch die unterschiedlichen Verformungen zwischen Außenring (erstes Segment) und Innenring (zweites Segment) werden die Verbindungsstege belastet. Im schlimmsten Fall kommt es an einer der kritischen Stellen zu einem An- riss, bis hin zum Durchriss. Dies ist insbesondere dann un¬ kritisch, wenn in einer Ausgestaltung Entlastungsstrukturen vorhanden sind. Ist beispielsweise ein erstes Segment mit ei- nem zweiten Segment über einen radial ausgerichteten Steg und zwei tangential ausgerichteten Stegen verbunden, so ist der radial ausgerichtete Steg über zwei Stellen (die zwei tangen¬ tial ausgerichtete Stege) mit dem weiteren Segment verbunden. Mit einem Anriss oder Abriss einer der tangentialen Stege ergibt sich folglich keine Loslösung der Segmente voneinander. Durch einen Anriss oder Abriss einer der tangentialen Stege wird zudem ein vorher kritischer Steg entlastet, so dass von keiner weiteren Schädigung nach einem einmaligen Durchriss auszugehen ist. Die kritischen Bereiche liegen vorteilhaft durch verschiedenste Ausgestaltungen der Stege so, dass ein entstehender Riss immer nur durch die anliegenden Stege, aber nicht durch einen der Ringe (Segmente) wandern kann. Somit ist eine Gefährdung der restlichen Struktur ausgeschlossen.
Die Segmente des Endbleches können verschieden Verbindungsab¬ schnitte aufweisen. Ein Verbindungsabschnitt kann eine Kombi¬ nation von Stegen in radialer und/oder tangentialer Richtung aufweisen. Vorteilhaft ist eine Kombination von Richtungen verschiedener Stege innerhalb eines Verbindungsabschnittes, wobei auch Zwischenrichtungen (zwischen radial und tangential) möglich sind.
In einer Ausgestaltung des Endblechs erfolgt die Segmentie- rung durch Ausnehmungen zwischen den Segmenten. Mittels der Ausnehmungen bilden sich insbesondere Stege aus, mittels de¬ rer die Segmente miteinander verbunden sind. In einer Ausgestaltung sind die Ausnehmungen, welche die Segmente trennen in einer gleichen radialen Position. Damit bilden sich durch die Segmentierung und die Ausnehmungen Ringsegmente auf. In einer einfachen Ausgestaltung ergibt sich so ein äußeres Ringsegment und ein inneres Ringsegment.
In einer Ausgestaltung des Endblechs liegen sich unterschied- liehe Ausnehmungen gegenüber. Damit lassen sich Stege bzw. Stegstrukturen aufbauen, welche vorteilhaft auch ineinander übergehen und zusammen einen Verbindungsabschnitt ausbilden. In einer Ausgestaltung des Endbleches ist das erste Segment mit dem zweiten Segment durch zumindest einen Steg verbunden, wobei dieser insbesondere eine Dicke aufweist, die kleiner ist als die Breite einer Nut des Blechpaketes für welches das Endblech vorgesehen ist.
In einer Ausgestaltung des Endblechs sind Ausnehmungen im Endblech derart positioniert, dass eine T-förmige Stegstruk¬ tur ausgebildet ist, welche einen Verbindungsabschnitt zwi- sehen den Segmenten bildet.
In einem Verfahren zur Ausbildung eines Bleches mit Segmenten wird zur Ausbildung der Segmente ein Laserschneidegerät für Endbleche verwendet. Mit einem derartigen Laserschneidegerät lassen sich kleine oder große Ausnehmungen (Löcher) in das
Endblech schneiden. Das Laserschneidegerät ist auch dafür ge¬ eignet nur einen einzelnen Laserschnitt auszuführen, durch welchen sich Segmente ausbilden. Das Material das durch den Schnitt entfernt wird ist nur das Material im Schnitt selbst und kein Materialbereich das ausgeschnitten wird und nach dem Schnitt entfernt werden kann. Durch Ausnehmungen im Endblech die nur durch den Schnitt alleine erfolgen können feine
Strukturen insbesondere für Stege gebildet werden. Durch die Ausbildung von Segmenten im Endblech ergibt sich ein entsprechender Blechschnitt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbei¬ spielen beschrieben. Dabei zeigt schematisch:
FIG 1 einen Läufer einer elektrischen Maschine in einer perspektivischen Darstellung;
FIG 2 einen Läufer einer elektrischen Maschine in einer perspektivischen Darstellung mit Kurzschlussring;
FIG 3 einen ersten Querschnitt durch einen Läufer;
FIG 4 einen zweiten Querschnitt durch einen Läufer;
FIG 5 einen dritten Querschnitt durch einen Läufer; FIG 6 einen ersten Blechschnitt bzw. eine Aufsicht auf das entsprechende Endblech;
FIG 7 einen Ausschnitt aus dem ersten Blechschnitt;
FIG 8 einen Verbindungsabschnitt;
FIG 9 einen Querschnitt durch ein Endblech;
FIG 10 eine Positionierung des Endbleches;
FIG 11 einen zweiten Blechschnitt bzw. eine Aufsicht auf das entsprechende Endblech;
FIG 12 einen dritten Blechschnitt bzw. eine Aufsicht auf das entsprechende Endblech;
In den nachfolgend beschriebenen Figuren werden dabei für g- leichartige Elemente dieselben Bezugszeichen verwendet. Die Darstellung gemäß FIG 1 zeigt eine Läufer 1 einer elekt¬ rischen Maschine mit einer Welle 9 und einer Achse 33. Der Läufer 1 weist mehrere axiale Durchlässe 13 zum Durchleiten eines Kühlmittels auf. An den Stirnseiten befinden sich Läuferdruckringe 7, zwischen denen die Blechpaketanordnung axial fixiert ist. Zwischen dem Druckring 7 und dem Blechpaket 3 befindet sich ein Läuferendblech 5. Das Blechpaket 3 weist Nuten 19 zur Aufnahme eines elektrischen Leiters auf. Um die Lüftung in axialer Richtung gleichmäßig auszuführen, kann eine beidseitige Belüftung des Läufers vorgesehen sein. Durch- lässe 11, 13 können in entgegengesetzter Richtung durchströmt werden. Auch eine Durchströmung des Läufers in nur eine Richtung ist möglich. Das Kühlmittel ist beispielsweise gasförmig (z.B. Luft) . Bei dem Läufer 1 mit einer Blechpaketanordnung, die über mehrere axiale Bohrungen zum Durchleiten eines Kühl- mittels verfügt, und zwei Läuferdruckringen, zwischen denen die Blechpaketanordnung axial fixiert ist, ist der Läuferdruckring zur gezielten Kühlmittelführung durch die axialen Bohrungen ausgestaltet. In einer vorteilhaften Ausgestaltung damit eine Trennung der Lufteintrittslöcher von den Luftaus- trittslöchern der Läuferkühlführung bei einer gegenläufigen Kühlung verhältnismäßig kostengünstig zu erreichen. Der oder die Läuferdruckringe 7 können in die Luftführungseinrichtung integriert werden. In einer Ausgestaltung sind die axialen Bohrungen durch mindestens eine der beiden Läuferdruckringe 7 zu mehreren Grup¬ pen zusammengefasst , so dass der Kühlmittelstrom durch die Bohrungen jeder Gruppe im Wesentlichen gleich ist. Durch die Gruppierung der einzelnen Bohrungen wird die Kühlmittelströmung verbessert. Beispielsweise können in jeder Gruppe je¬ weils zwei, drei oder vier Bohrungen, aber auch beliebig mehr, zusammengefasst werden. Die gezielte Kühlmittelführung kann ferner so ausgestaltet sein, dass die Bohrungen oder Gruppen von Bohrungen untereinander gegenläufig gekühlt werden. Dies führt zu einer gleich¬ mäßigeren Kühlung des Läufers in axialer Richtung. Die Darstellung gemäß FIG 2 zeigt im Vergleich zu FIG 1 zu¬ sätzlich Stableiter 34 in den Nuten und Kurzschlussringe 32 und 33 des Kurzschlusskäfigs des Läufers 1
Die Darstellung gemäß FIG 3 zeigt im Querschnitt eine mögli- che Positionierung von Läuferendblech 5, Läuferdruckring 7 und Blechen 15 des Blechpaketes. Das Blechpaket weist Kanäle 17 insbesondere zur Durchleitung von Kühlluft auf. Im Querschnitt nach Figur 3 ist zu sehen, dass zwischen Läuferdruckring 7 und Blechpaket 3 stets das Läuferendblech 5 positio- niert ist. Nach FIG 4 trifft dies nur für einen radial äuße¬ ren Bereich zu. An der Welle 9 mit der Achse 10 ist gemäß Fi¬ gur 4 der Läuferdruckring 7 direkt anliegend an das Blechpa¬ ket 3. Die Darstellung gemäß FIG 5 zeigt ein segmentiertes Läufer¬ endblech 7 mit einem ersten Segment 23 in einem äußeren radialen Bereich und einem zweiten Segment in einem inneren radialen Bereich. Die Segmente sind durch einen Verbindungsab¬ schnitt 50 miteinander verbunden.
Die Darstellung gemäß FIG 6 zeigt ein Läuferendblech 5 mit dessen Blechschnitt, wobei das Läuferendblech ein erstes Seg¬ ment 23 radial außen und ein zweites Segment 25 radial innen aufweist. Das erste Segment weist Zähne 21 und Nuten 19 für beispielsweise Stableiter auf. Erstes Segment 23 und zweites Segment 25 sind insbesondere durch einen Laserschnitt 31 ge¬ trennt. Der Laserschnitt 31 stellt eine Ausnehmung dar. Das zweite Segment weist noch weitere Ausnehmungen 27 in Kreis¬ form auf. Stabförmige Ausnehmungen 26 und 28 bilden weitere Mittel den Blechschnitt auszugestalten und eine Segmentierung des Endblechs zu erreichen. Die stabförmigen Ausnehmungen 26 und 27 sowie der Laserschnitt 31 befinden sich in einem radi- alen Band der Breite 29 um die Achse 10. Die stabförmigen Ausnehmungen bilden Stege 43 aus. Eine örtliche Gruppe von Stegen bildet einen Verbindungsabschnitt 50, 51 und 52 zwi¬ schen den Segmenten aus. Das Endblech weist drei radial aus¬ gerichtete Stege auf. Vorteilhaft ist die Breite 61 aller ra- dial ausgerichteter Stege 42 (siehe FIG 7) weniger als 20% des Umfangs des Läuferendblechs in der radialen Position die¬ ser Stege. Vorteilhaft sind auch Ausgestaltungen bei denen der Prozentsatz unter 10% liegt. Die Darstellung gemäß FIG 7 zeigt einen Ausschnitt aus Figur 6. Dargestellt ist die T-Struktur eines Verbindungsabschnit¬ tes 50, welcher eine Kombination aus einem radial ausgerichteten Steg 42 und zwei mit diesem direkt verbundenen tangential ausgerichteten Stegen 40 und 41 zeigt. Die Darstellung gemäß FIG 8 zeigt den Verbindungsabschnitt 50 in einer 3D- Darstellung .
Die Darstellung nach FIG 9 zeigt den Querschnitt eines Läu¬ ferendbleches 5 der Dicke 63, welches einen abgewinkelten Endbereich 62 im äußeren Segment aufweist. Die Abwinkelung ergibt sich durch die Auslenkung 65 des Endbereiches 62. Da¬ mit kann erhöhter Druck auf die Zähne des Blechpaketes ausge¬ übt werden. Die Darstellung gemäß FIG 10 ein sich daraus ergebendes Kan¬ tentragen. Dargestellt ist die Positionierung von Blechpaket 3, Läuferendblech 5 und Läuferdruckring 7. Dabei liegt das bombierte (also an den Enden gebogene) Endblech zu Beginn des Paketiervorgangs an zwei Stellen am Blechpaket 3 an und wird über eine der Kontaktstellen 70 mit dem Druckring 7 ange- presst. Der innere Teil des modifizierten Endblechs ist zu diesem Zeitpunkt axial frei, wird aber durch das auffächernde Blechpaket am Ende des Paketiervorgangs ebenfalls axial ge- presst und stellt die Übertragung des Paketierdrucks vom Druckring auf das Blechpaket sicher. Durch den Paketierdruck wird der obere Teil des Endblechs mehr oder weniger stark plattgedrückt. Dieser Effekt ist erwünscht, da dadurch eine Vorspannung entsteht, welche sicherstellt, dass das Endblech auch bei minimaler Entlastung axial am Blechpaket anliegt.
Die Darstellung gemäß FIG 11 zeigt eine weitere Variation ei¬ nes Blechschnitts für ein Endblech. Das Endblech weist wieder zwei Segmente 23 und 25 auf. Die Segmente 23 und 25 sind über Verbindungsabschnitte 50, 51, 52, 53 usw. miteinander verbun¬ den. Ein Verbindungsabschnitt 50 nach Figur 11 weist wieder drei Stege auf, einen radial ausgerichteten Steg und zwei mit diesem direkt verbundene tangential ausgerichtete Stege. Zur Ausbildung der Stege sind zwei S-förmige Ausnehmungen 70, 71 und eine stabförmige Ausnehmung 72 vorgesehen. Diese Ausnehmungen sind Laserschnitte. Die Summe der Breite der radial ausgerichteten Stege 42 ist kleiner 25% des Umfangs des
Blechs in der radialen Position dieser Stege.
Die Darstellung gemäß FIG 12 zeigt eine weitere Variation ei¬ nes Blechschnitts für ein Endblech. Das Endblech weist wieder zwei Segmente 23 und 25 auf. Die Segmente 23 und 25 sind über Verbindungsabschnitte 50. miteinander verbunden. Ein Verbin- dungsabschnitt 50 nach FIG 12 weist wieder drei Stege auf, einen radial ausgerichteten Steg und zwei mit diesem direkt verbundene tangential ausgerichtete Stege. Zur Ausbildung der Stege sind zwei drei tangential ausgerichtete Ausnehmungen 80, 81 und 82 vorgesehen. Diese Ausnehmungen sind z.B. Laser- schnitte oder auch gestanzt. Stanzen und Laserschneiden sind Möglichkeiten der Blechbearbeitung und Optionen, wenn Ausnehmungen in ein Blech zu bringen sind. Die Summe der Breite 83 der radial ausgerichteten Stege 42 ist kleiner 25% des Um- fangs des Blechs in der radialen Position dieser radialen Stege 42.
Ein Blechschnitt kann Verbindungsabschnitte unterschiedlichen Typs aufweisen (siehe Figuren 6, 11 und 12) um Vorteile der verschiedenen Typen zu kombinieren. Dies ist jedoch in keiner der Figuren dargestellt.

Claims

Patentansprüche
1. Endblech (5) eines Blechpaketes (3) eines Läufers (1) ei¬ ner elektrischen Maschine, wobei das Endblech (5) ein erstes Segment (23) und ein zweites Segment (25) aufweist, wobei das erste Segment (23) vom zweiten Segment (25) durch eine Aus¬ nehmung (27), insbesondere eine Vielzahl von Ausnehmungen (26,27,28), distanziert ist, wobei insbesondere die Ausneh¬ mungen (27) in einem radialen Band (29) zwischen dem ersten Segment (23) und dem zweiten Segment (25) positioniert sind.
2. Endblech (5) nach Anspruch 1, wobei Bereiche unterschied¬ licher Ausnehmungen (26,27,28) eine gleiche radiale Position aufweisen .
3. Endblech (5) nach Anspruch 1 oder 2, wobei Bereiche unterschiedlicher Ausnehmungen (26,27,28) sich gegenüber liegen.
4. Endblech (5) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Seg- ment (23) mit dem zweiten Segment (25) durch Stege (40) ver¬ bunden ist, welche eine Dicke (83) aufweisen, die kleiner ist als die Breite der Nuten (19) .
5. Endblech (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Ausnehmungen eine T-förmige Stegstruktur ausbilden.
6. Verfahren zur Ausbildung eines Bleches (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 wobei zur Ausbildung zumindest einer Aus¬ nehmung (26,27,28) ein Laserschnitt durchgeführt wird.
7. Blechschnitt eines Bleches nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
8. Läufer (1) einer elektrischen Maschine, welche ein Endblech (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist, wobei der Läufer (1) einen Läuferdruckring (7) aufweist.
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