WO2021043354A1 - Rotorblechpaket für einen rotor und verfahren zur herstellung eines rotorblechpakets - Google Patents

Rotorblechpaket für einen rotor und verfahren zur herstellung eines rotorblechpakets Download PDF

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WO2021043354A1
WO2021043354A1 PCT/DE2020/100601 DE2020100601W WO2021043354A1 WO 2021043354 A1 WO2021043354 A1 WO 2021043354A1 DE 2020100601 W DE2020100601 W DE 2020100601W WO 2021043354 A1 WO2021043354 A1 WO 2021043354A1
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WO
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sheet metal
rotor core
rotor
segments
metal rings
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PCT/DE2020/100601
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Wilfried Schwenk
Michael Schlosser
Patrick Wisbar
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
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    • H02K2201/00Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/15Sectional machines

Definitions

  • the invention relates to a laminated rotor core for a rotor of a permanently excited electrical machine.
  • the rotor core consists of a large number of sheet metal rings.
  • Each of the sheet metal rings itself consists of a large number of circular segments.
  • Each of the circular segments has a first end face with a connection system and a second end face with a complementary connection system in the circumferential direction.
  • the invention also relates to a method for producing a laminated rotor core for a rotor of a permanently excited electrical machine.
  • German patent application DE 102009052 596 A1 relates to a rotor of an electrical machine which is formed from individual segments.
  • Each individual segment has a first part which, in the assembled state, is positively connected to a second corresponding part of the adjacent individual segment, so that a self-supporting ring structure of the assembled rotor is formed in the circumferential direction.
  • Each individual segment has an opening for a permanent magnet.
  • German patent application DE 102010005490 A1 discloses a rotor of an electrical machine which has individual segments and a rotor carrier. The individual segments are positively connected to the rotor arm.
  • the German laid-open specification DE 102011 018619 A1 relates to a laminated core arrangement for a rotor of an electrical machine, in particular a permanent magnet synchronous machine of a vehicle, with a plurality of sheet metal layers stacked on top of one another.
  • Each sheet metal layer consists of at least two sheet metal parts in the shape of a circular ring segment, which are connected to one another in the circumferential direction via respective end faces by means of a connecting arrangement.
  • the connection of the individual sheet metal layers of the laminated core arrangement can be done by riveting or screwing.
  • the German patent application DE 102011 115 159 A1 relates to a ring element for an electrical machine.
  • the first ring segment and at least one second ring segment are connected to one another to hold at least one magnet of the electrical machine.
  • the ring segments are connected to one another by means of the magnet.
  • connecting elements interacting in a form-fitting manner can be formed at the joints of the adjacent ring segments.
  • German patent application DE 102012019 182 A1 relates to a connection arrangement of at least one first ring segment on at least one second ring segment of a ring element for an electrical machine.
  • the ring segments are mutually fixed by means of at least one respective plastic deformation of the ring segments of the ring element.
  • the German patent application DE 102013000404 A1 relates to a rotor with a divisible core for an electric motor.
  • a rotor has an annular support member and a plurality of shaft portions which are positioned on the support member in a circumferential direction at regular intervals.
  • Each of the multiple divided cores has a hole portion that is adapted to each of the shaft portions.
  • By joining the split cores annularly, a generally annular core is formed.
  • Each divided core has connecting portions at both of its peripheral ends, and each connecting portion is configured to be connected to a connecting portion of an adjacent divided core.
  • the German patent application DE 102013204790 A1 discloses a rotor arrangement.
  • the arrangement comprises a hub and a rotor core with a first rotor core lamination that is at least partially positioned around the hub.
  • the first rotor core lamination is at least partially defined by a first segment and a second segment, which are designed to be connected or interlocked with one another.
  • the first segment includes a protrusion that extends from a first body.
  • the protrusion is configured to engage a corresponding notch in the second segment to connect the first segment to the second segment.
  • At least one first mounting tab extends from the first body and is for engagement in a corresponding first groove on one configured outer periphery of the hub to connect the first segment to the hub.
  • the German patent application DE 102015206974 discloses a rotor for an electrical machine with at least one first rotor segment and at least one second rotor segment.
  • the two rotor segments are positively connected to one another at the respective end faces, so that an annular rotor can be formed.
  • the first rotor segment and the second rotor segment are positively connected along their inner circumference with a rotor arm, the first rotor segment and the second rotor segment each having a plurality of first receiving openings on their inner circumference and the rotor arm being able to be mounted.
  • the European patent EP 2466732 B1 discloses a manufacturing method for a laminated rotor body.
  • the band-shaped core laminations have a multiplicity of pole sections which protrude radially outward. Around a ring shape forming section, each is bent in a spiral shape.
  • the band-shaped core sheets are placed one on top of the other in such a way that the pole sections are aligned with one another.
  • the German patent application DE 102017201438 discloses a laminated core disk for a rotor of an electrical machine.
  • the laminated core disk comprises a plurality of laminated core disk segments, with each laminated core disk segment having a connecting element at a first distal end and a mating connecting element for positive connection to the connecting element of another at a second distal end opposite the first distal end
  • a magnet receiving recess for forming a magnet receiving pocket for receiving a magnet is formed on the end faces of the two distal ends of each laminated core disk segment.
  • the Japanese laid-open specification JP 2012-019623 A1 relates to a rotor core in which several segment parts are coupled to form a ring by means of a form fit.
  • the rotor core is configured by laminating a plurality of segment parts.
  • a large number of permanent magnets are embedded in the Extending the lamination direction of the core pieces so that the magnets are arranged at intervals in the circumferential direction.
  • the Chinese utility model CN 207939332 U discloses an electrical machine.
  • a rotor core is mounted on a rotating shaft.
  • An unbalance in the motor can be compensated for via a filling opening.
  • the Chinese utility model CN 207339463 U discloses a permanent magnet rotor.
  • Japanese patent application JPH08168222 discloses a rotor for synchronous motors.
  • the rotor consists of a large number of permanent magnets which are arranged on the circumference of a rotor shaft.
  • a large number of core elements hold the individual permanent magnets between them in the circumferential direction.
  • German translation DE 502016003319 T1 of the European patent EP 3306786 B1 discloses an electric motor.
  • the rotor has a rotor shaft onto which a rotor package is slipped and connected to the rotor shaft in a rotationally fixed manner.
  • the rotor package consists of rotor segments stacked on top of one another in the axial direction and a centering disk as well as a press connection means.
  • the stack formed from the rotor segments is arranged between the centering disk and the press connection means.
  • the individual metal sheets of the rotor stack are designed as full rings due to the types of assembly such as cross interference fit, screwing, riveting and the like. This means enormously high punching cuts in the production of these individual sheets.
  • the object of the invention is therefore to create a laminated rotor core for a rotor of a permanent-magnet electrical machine, which can be produced in a resource-saving manner and is easy to assemble, requires a reduced number of different parts and ensures operational reliability of the rotor.
  • a further object of the invention is to create a method for producing a laminated rotor core for a rotor of a permanent-magnet electrical machine that manages with a reduced number of different parts and simplifies the production process for the rotor.
  • a possible embodiment of a laminated rotor core according to the invention for a rotor of a permanently excited electrical machine is characterized in that each circular segment has punched out or cut out several receiving openings for permanent magnets arranged in pairs and in a V-shape to one another. Furthermore, a plurality of passages are formed, a fixing means of the laminated rotor core being guided in each of the passages.
  • the receiving openings for permanent magnets and the multiple passages for the fixing means are arranged symmetrically about a central axis of the circular segment and homogeneously along an arc length of the circular segment. The number of paired receiving openings is greater than the number of passages.
  • the greatest advantage is an additional segmentation of the rotor laminations of the rotor laminated core in combination with the fixing means, which are guided through corresponding passages in the rotor laminated core.
  • the fixing means are preferably designed as screws or rivets. These improvements are distributed radially evenly divided in a segment, depending on the number of magnetic pole pairs to be accommodated in the rotor core and the number of screws to be used. This enables a significantly higher utilization of the punched sheet to be achieved. Since all segments consist of the geometrically identical stamped part, each of the segments can be installed in any position in the rotor core. This keeps handling and logistics simple.
  • the first connection system has formed a first connection element, a second connection element and a third connection element, which differ in their shape.
  • the second The connecting system has formed a first complementary connecting element, a second complementary connecting element and a third complementary connecting element, which differ in their shape.
  • the first connecting element acts with the first complementary connecting element of a subsequent circular segment, the second connecting element with the second complementary connecting element of the subsequent circular segment and the third connecting element with the third complementary connecting element of the subsequent circular segment form-fitting together.
  • the passages in the rotor core are arranged in such a way that the passages are aligned and a fixing means runs in each of the passages of the rotor core.
  • the fixing means can all be fixed on a folded disc for the rotor core.
  • the sheet metal rings consisting of the circular segments are stacked individually or in groups in such a way that the joints of the sheet metal rings are aligned in the direction of an axis of the laminated rotor core.
  • the sheet metal rings consisting of the circular segments are stacked in such a way that Joints of all sheet metal rings are offset from one another by half an angular amount of the circular segment.
  • the sheet metal rings consisting of the circular segments are stacked in groups.
  • the sheet metal rings consisting of the circular segments are arranged in such a way that the joints between the sheet metal rings are aligned in the direction of an axis of the laminated rotor core.
  • the groups are arranged in the stack of laminations in such a way that the joints in the direction of the axis of successive groups are offset from one another by half an angular amount of the circular segment.
  • connection of the individual segments to the sheet metal ring can, for example, be positively locked.
  • the position of the individual segment planes can be changed rotationally after each individual sheet metal layer in order to distribute the joints in the best possible way, which entails a high level of handling effort.
  • An alternative embodiment would be to stack a certain number of segmented sheet metal rings in a group. The resulting group of segmented sheet metal rings (several individual sheet metal rings) can be rotated with respect to a subsequent group. The joints are not twisted within the individual sheet metal rings of the group, but form a good compromise between handling and minimizing losses.
  • the segmented sheet metal ring of the present invention can be constructed from three segments or from five segments.
  • the number of segments per sheet metal ring is essentially based on the number of passages and the number of receiving openings for permanent magnets per segment.
  • the number of passages and the number of receiving openings for permanent magnets should be distributed homogeneously over the circumference of the segmented sheet metal ring.
  • the core idea of the present invention lies in the "key-hole connection" (positive connection) of the individual segments in the sheet metal ring and the rotation of the successive sheet metal rings (masonry function of the successive sheet metal rings).
  • the sheet metal ring can consist of 3 circular segments with 120 degrees each.
  • the individual circular segments are clinched to form a sheet metal ring.
  • Two successive sheet metal rings are then rotated by half the number of degrees of the circular segment.
  • each individual sheet metal ring or each group of sheet metal rings is rotated by 60 degrees with respect to the neighboring sheet metal rings or each group of sheet metal rings.
  • the passages for the fixing means and the receiving openings for the permanent magnets are aligned.
  • the above-mentioned "masonry function" results from the rotation.
  • a plurality of annular and identical segments are first punched out of a sheet metal.
  • Each of the circular segments has a connection system in the circumferential direction on a first end face and a complementary connection system on a second end face.
  • a plurality of receiving openings for permanent magnets, arranged in pairs and in a V-shape, and a plurality of passages for a respective fixing means are formed in each of the identical segments.
  • a sheet metal ring can be formed from a defined number of the several circular and identical segments (e.g. by clinching the segments).
  • connection system of the first end face of an annular segment interacts in a form-fitting manner with the complementary connection system on the second end face of the subsequent annular segments.
  • the sheet metal rings completed from the circular segments are stacked in such a way that the receiving openings for permanent magnets and the passages for the fixing means of all sheet metal rings stacked in the rotor core are aligned.
  • the laminated rotor core can be fixed to a holding disk with a respective fixing means through one of the passages of the laminated rotor core.
  • the advantage of the method according to the invention is that a completely cylindrical rotor carrier is not necessary for fixing (screwing or riveting) the laminated rotor core. It is sufficient if only one for the rotor core Centering seat is formed. The centering can also be carried out completely during the assembly of the laminated rotor core using a suitable tool.
  • Another embodiment can be to completely omit the rotor arm as a tubular carrier element and to fasten the laminated rotor core to a holding disk. Other parts of a hybrid module can also be attached to it.
  • the retaining disk could also be used as a pressure plate for the clutch. This increases the proportion of functional integration and the radial installation space that has been developed could be used to increase the torque of the electric machine.
  • Another advantage of the method according to the invention is the deformation of the assembly, which is caused only by the centrifugal force.
  • the type of fastening of the screw connection does not cause any deformation, as is the case with a cross interference fit.
  • FIG. 1 shows a plan view of a sheet metal from which a sheet metal ring is punched according to the prior art for a laminated rotor core.
  • FIG. 2 shows a side view of the laminated rotor core, which is formed from several sheet metal rings from FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of a sheet metal ring which is formed from a plurality of circular segments.
  • FIG. 4 shows a schematic plan view of a metal sheet; from which, according to the invention, the circular segments for the sheet metal ring of FIG. 3 are punched out.
  • FIG. 5 shows a plan view of a sheet metal ring which is formed from several circular segments according to the invention.
  • FIG. 6 shows a perspective view of the sheet metal ring which is formed from the several circular segments according to the invention.
  • FIG. 7 shows a plan view of an annular segment according to the invention.
  • FIG. 8 shows a side view of the laminated rotor core which, according to one embodiment, is formed from a plurality of segmented sheet metal rings from FIG. 5.
  • FIG. 9 shows a side view of the laminated rotor core which, according to a further embodiment, is formed from a plurality of segmented sheet metal rings from FIG. 5.
  • FIG. 10 shows a perspective view of an assembled rotor core.
  • FIG. 11 shows a sectional view of an assembled laminated rotor core.
  • FIG. 12 shows a perspective view of an assembled laminated rotor core from FIG. 11.
  • FIG. 1 shows a plan view of a sheet metal 9, from which a sheet metal ring 10 according to the prior art for the removal of a rotor core 1 is punched.
  • a side view of the rotor core 1 is shown, which is formed from the plurality of sheet metal rings 10 of the prior art. Due to the assembly conditions, such as cross interference fit, screwing, riveting and the like, the sheet metal rings 10 of the laminated rotor core 1 are designed as full rings. However, this means extremely high punching cuts in the production of these full rings (individual sheets).
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of a sheet metal ring 10, which is formed from a plurality of circular ring segments 12.
  • FIG. 4 shows a schematic plan view of a metal sheet 9; from which, according to the invention, the Annular segments 12 for the sheet metal ring 10 of FIG. 3 are punched out. All of the punched out circular ring segments 12 are identical.
  • the sheet metal ring 10 is created from the circular ring segments 12.
  • the arrangement of the circular ring segments 12 enables a significantly higher utilization of the sheet metal 9. It is possible, for example, to use a punching tool (not shown) with several nests, or to move the sheet metal 9 under the punching tool. All circular ring segments 12 are designed to be geometrically identical.
  • FIG. 5 shows a plan view of two sheet metal rings 10 arranged one above the other, both of which are formed from several circular ring segments 12 according to the invention.
  • the top view shows two segment levels.
  • the circular ring segments 12 of the upper sheet metal ring 10 are identified by the dashed lines.
  • the circular ring segments 12 of the lower sheet metal ring 10 are identified by the dashed and dotted lines.
  • the passages 22 for the fixing means (not shown here) and the receiving openings 20 arranged in pairs for the permanent magnets are distributed rotationally symmetrically on each of the sheet metal rings 10.
  • each of the sheet metal rings 10 consists of five circular segments 12.
  • the upper sheet metal ring 10 is rotated by half an angular range (arc length B) of the circular segment 12 with respect to the lower sheet metal ring 10. From FIG. 5 it can be clearly seen that, despite the rotation, the passages 22 of the stacked two sheet metal rings 10 consisting of the circular segments 12 are aligned. The receiving openings 20 for permanent magnets (not shown here), which are arranged in pairs, are also aligned. By rotating the upper sheet metal ring 10 with respect to the lower sheet metal ring 10, the joints 25 between the circular segments 12 of the upper sheet metal ring 10 and the circular segments 12 of the lower sheet metal ring 10 are correspondingly rotated.
  • FIG. 6 shows a perspective view of the sheet metal ring 10, which is formed from the several circular ring segments 12 according to the invention.
  • the dashed lines mark one of the several circular ring segments 12.
  • the receiving openings 20, which are arranged in pairs and are evenly distributed along the circumference of the sheet metal ring 10, and the passages 22 can also be seen.
  • FIG. 7 shows a plan view of a possible embodiment of an annular segment 12 according to the invention.
  • Each annular segment 12 has a first end face 14 with a connection system 4 in the circumferential direction U.
  • the circular segment 12 also has a second end face 16.
  • the first end face 14 has a connection system 4 that is formed during the punching process.
  • the second end face 16 has a connection system 6 which is complementary to the connection system 4 and which is also formed during the punching process.
  • the first connection system 4 consists of a first connection element 5i, a second connection element 52 and a third connection element 53, which differ in their shape.
  • the second connection system 6 consists of a first complementary connection element? [, a second complementary connecting element 72 and a third complementary connecting element 73, which also differ in their shape.
  • the first connecting element 5i acts with the first complementary connecting element ⁇ ! a subsequent circular segment 12 together in a form-fitting manner.
  • the second connecting element 52 interacts with the second complementary connecting element 72 of the following circular segment 12 in a form-fitting manner.
  • the third connecting element 53 interacts with the third complementary connecting element 73 of the following circular segment 12 in a form-fitting manner.
  • Each of the circular segments 12 has punched-out receiving openings 20 for permanent magnets and the multiple passages 22, which are arranged symmetrically about a central axis M of the circular segment 12. Furthermore, the receiving openings 20 for permanent magnets and the multiple passages 22 are arranged homogeneously along an arc length B of the circular segment 12.
  • FIG. 8 shows a side view of the laminated rotor core 1 which, according to one embodiment, is formed from a plurality of segmented sheet metal rings 10 from FIG. 5.
  • the sheet metal rings 10 consisting of the individual circular segments 12 that were assembled according to the invention are thus individually or in Groups stacked so that the joints 25 of all sheet metal rings 10 are aligned in the direction of an axis A of the laminated rotor core 1.
  • FIG. 9 shows a side view of the laminated rotor core 1 which, according to a further embodiment, is formed from a plurality of segmented sheet metal rings 10 from FIG. 5.
  • the sheet metal rings 10 consisting of the circular segments 12 can be stacked individually or in groups. In the embodiment shown here, the sheet metal rings 10 are stacked in such a way that the joints 25 of all sheet metal rings 10 of the laminated rotor core are offset from one another by half an angular amount of the annular segment 12.
  • FIG. 10 shows a perspective view of an assembled laminated rotor core 1.
  • screws are used as fixing means 23, which fix the sheet metal rings 10 of the laminated rotor core 1, consisting of the circular segments 12 (see FIG. 7), on a flanged disk 11.
  • the sheet metal rings 10 consisting of the circular segments 12 (see FIG. 7) can be used.
  • a cylindrical rotor arm 30 can be used, which merely represents a centering seat for the sheet metal rings 10. A completely cylindrical rotor arm 30 is therefore no longer necessary for the assembly of the sheet metal rings 10.
  • the individual sheet metal rings 10 are stacked in such a way that the passages 22 for the fixing means 23 and the receiving openings 20 for permanent magnets are aligned over the entire axial length of the laminated rotor core 1.
  • FIG. 11 shows a sectional view of an assembled rotor core 1
  • FIG. 12 shows a perspective view of an assembled rotor core 1 from FIG. 11.
  • the rotor arm 30 is to be completely omitted as a tubular support element and the rotor core 1 is on the retaining plate 11 fasten.
  • the fixing means 23 are designed as screws. The screws 23 run in the passages 22 of the stacked sheet metal rings 10 and cooperate with the holding disk 11 to fix the laminated rotor core 1.

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Abstract

Es ist ein Rotorblechpaket (1) für einen Rotor einer permanenterregten elektrischen Maschine und ein Verfahren zu dessen Herstellung offenbart. Das Rotorblechpaket (1) besteht aus einer Vielzahl von gestapelten Blechringen (10), wobei jeder der Blechringe (10) aus einer Vielzahl von kreisringförmigen Segmenten (12) besteht. Jedes kreisringförmige Segment (12) besitzt mehrere paarweise und V-förmig zueinander angeordnete Aufnahmeöffnungen (20) für Permanentmagnete und mehrere Durchgänge (22) für jeweils ein Fixiermittel (23). Mit den in den Durchgängen (22) des Rotorblechpakets (1) verlaufenden Fixiermitteln (23) wird das Rotorblechpaket (1) an einer Haltescheibe (10) montiert.

Description

Rotorblechpaket für einen Rotor und Verfahren zur Herstellung eines
Rotorblechpakets
Die Erfindung betrifft ein Rotorblechpaket für einen Rotor einer permanenterregten elektrischen Maschine. Das Rotorblechpaket besteht aus einer Vielzahl von Blechringen. Jeder der Blechringe selbst besteht aus einer Vielzahl von kreisringförmigen Segmenten. Jedes der kreisringförmigen Segmente weist in Umfangsrichtung eine erste Stirnseite mit einem Verbindungsystem und eine zweite Stirnseite mit einem komplementären Verbindungssystem auf.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Rotorblechpakets für einen Rotor einer permanenterregten elektrischen Maschine.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 102009052 596 A1 betrifft einen Rotor einer elektrischen Maschine, der aus Einzelsegmenten gebildet ist. Jedes Einzelsegment weist einen ersten Teil auf, der in zusammengebautem Zustand mit einem zweiten korrespondierenden Teil des benachbarten Einzelsegments formschlüssig verbunden ist, so dass sich in Umfangsrichtung eine selbsttragende Ringstruktur des zusammengebauten Rotors ausbildet. Jedes Einzelsegment besitzt eine Öffnung für einen Permanentmagneten.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 102010005490 A1 offenbart einen Rotor einer elektrischen Maschine, der über Einzelsegmente und einen Rotorträger verfügt. Die Einzelsegmente sind formschlüssig mit dem Rotorträger verbunden.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 102011 018619 A1 betrifft eine Blechpaketanordnung für einen Rotor einer elektrischen Maschine, insbesondere einer permanentmagneterregten Synchronmaschine, eines Fahrzeugs, mit einer Vielzahl von aufeinander gestapelten Blechschichten. Jede Blechschicht besteht aus zumindest zwei kreisringsegmentförmigen Blechteilen, die in Umfangsrichtung über jeweilige Stirnseiten mittels einer Verbindungsanordnung miteinander verbunden sind. Die Verbindung der einzelnen Blechschichten der Blechpaketanordnung kann über eine Vernietung oder Verschraubung erfolgen. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 102011 115 159 A1 betrifft ein Ringelement für eine elektrische Maschine. Das erste Ringsegment und wenigstens ein zweites Ringsegment sind zum Haltern wenigstens eines Magneten der elektrischen Maschine miteinander verbunden. Die Ringsegmente sind mittels des Magneten miteinander verbunden. Ferner können an den Stoßstellen der benachbarten Ringsegmente formschlüssig zusammenwirkende Verbindungselemente ausgebildet sein.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 102012019 182 A1 betrifft eine Verbindungsanordnung wenigstens eines ersten Ringsegments an wenigstens einem zweiten Ringsegment eines Ringelements für eine elektrische Maschine. In axialer Richtung werden die Ringsegmente mittels wenigstens einer jeweiligen plastischen Verformung der Ringsegmente des Ringelements gegenseitig fixiert.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 102013000404 A1 betrifft einen Rotor mit teilbarem Kern für einen Elektromotor. Ein Rotor besitzt ein ringförmiges Trägerelement und mehrere Wellenabschnitte, die auf dem Trägerelement in einer Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen positioniert sind. Von den mehreren geteilten Kernen weist jeder einen Lochabschnitt auf, der an jeden der Wellenabschnitte angepasst wird. Durch ringförmiges Verbinden der geteilten Kerne wird ein im Allgemeinen ringförmiger Kern gebildet. Jeder geteilte Kern weist Verbindungsabschnitte an beiden seiner Umfangsenden auf und jeder Verbindungsabschnitt ist dazu konfiguriert, um mit einem Verbindungsabschnitt eines benachbarten geteilten Kerns verbunden zu werden.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 102013204790 A1 offenbart eine Rotoranordnung. Die Anordnung umfasst eine Nabe und einen Rotorkern mit einem ersten Rotorkernblech, das zumindest teilweise um die Nabe herum positioniert ist. Das erste Rotorkernblech ist zumindest teilweise durch ein erstes Segment und ein zweites Segment definiert, die zur Verbindung oder Verriegelung miteinander ausgestaltet sind. Das erste Segment umfasst einen Vorsprung, der sich von einem ersten Körper aus erstreckt. Der Vorsprung ist zum Eingriff in eine entsprechende Kerbe in dem zweiten Segment ausgestaltet, um das erste Segment mit dem zweiten Segment zu verbinden. Mindestens eine erste Montagezunge erstreckt sich vom ersten Körper aus und ist zum Eingriff in eine entsprechende erste Rille an einem äußeren Umfang der Nabe ausgestaltet, um das erste Segment mit der Nabe zu verbinden.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 102015206974 offenbart einen Rotor für eine elektrische Maschine mit zumindest einem ersten Rotorsegment und zumindest einem zweiten Rotorsegment. Die beiden Rotorsegmente sind an den jeweiligen Stirnseiten miteinander formschlüssig verbunden, so dass ein ringförmiger Rotor ausgebildet werden kann. Das erste Rotorsegment und das zweite Rotorsegment sind entlang ihres Innenumfangs mit einem Rotorträger formschlüssig verbunden, wobei das erste Rotorsegment und das zweite Rotorsegment an ihrem Innenumfang jeweils mehrere erste Aufnahmeöffnungen aufweisen und der Rotorträger montiert werden kann.
Das europäische Patent EP 2466732 B1 offenbart ein Herstellungsverfahren eines laminierten Rotorkörpers. Die bandförmigen Kernbleche weisen eine Vielzahl von Pol-Abschnitten auf, die radial nach außen vorstehen. Um einen Ringformbildungsabschnitt werden in einer Spiralform die einzelnen gebogen. Die bandförmigen Kernbleche werden in der Weise übereinander gelegt, dass die Pol- Abschnitte miteinander ausgerichtet sind.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 102017201438 offenbart eine Blechpaketscheibe für einen Rotor einer elektrischen Maschine. Die Blechpaketscheibe umfasst eine Mehrzahl an Blechpaketscheibensegmenten, wobei jedes Blechpaketscheibensegment an einem ersten distalen Ende ein Verbindungselement und an einem dem ersten distalen Ende gegenüberliegendem zweiten distalen Ende ein Verbindungsgegenelement zum formschlüssigen Verbinden mit dem Verbindungselement eines weiteren
Blechpaketscheibensegmentes zur Erzeugung der Blechpaketscheibe aufweist. An den Stirnseiten der beiden distalen Enden eines jeden Blechpaketscheibensegments ist eine Magnetaufnahmeaussparung zur Bildung einer Magnetaufnahmetasche zur Aufnahme eines Magneten ausgebildet ist.
Die japanische Offenlegungsschrift JP 2012-019623 A1 betrifft einen Rotorkern, bei dem mehrere Segmentteile zu einem Ring mittels Formschluss gekoppelt sind. Der Rotorkern ist durch Laminieren einer Mehrzahl von Segmentteilen konfiguriert. Eine Vielzahl von Permanentmagneten ist so eingebettet, dass sie sich in der Laminierungsrichtung der Kernstücke erstrecken, so dass die Magnete in Abständen in Umfangsrichtung angeordnet sind.
Das chinesische Gebrauchsmuster CN 207939332 U offenbart eine elektrische Maschine. Auf einer rotierenden Welle ist ein Rotorkern montiert. Über eine Einfüll öffnung kann eine Unwucht des Motors ausgeglichen werden.
Das chinesische Gebrauchsmuster CN 207339463 U offenbart einen Permanentmagnetrotor.
Die japanische Patentanmeldung JPH08168222 offenbart einen Rotor für Synchronmotoren. Der Rotor besteht aus einer Vielzahl von Permanentmagneten, die am Umfang einer Rotorwelle angeordnet sind. Eine Vielzahl von Kernelementen hält die die einzelnen Permanentmagnete in Umfangsrichtung zwischen sich.
Die deutsche Übersetzung DE 502016003319 T1 der europäischen Patentschrift EP 3306786 B1 offenbart einen Elektromotor. Der Rotor weist eine Rotorwelle auf, auf die ein Rotorpaket aufgesteckt und mit der Rotorwelle drehfest verbunden ist.
Das Rotorpaket besteht aus in axialer Richtung aufeinander gestapelten Rotorsegmenten und einer Zentrierscheibe sowie ein Pressverbindungsmittel. Der aus den Rotorsegmenten gebildete Stapel ist zwischen der Zentrierscheibe und dem Pressverbindungsmittel angeordnet.
Gemäß dem Stand der Technik sind durch die Montagearten, wie z.B. Querpressverband, Verschraubung, Vernietung und Ähnlichem, die Einzelbleche des Rotorstapels (Rotorstacks) als Vollringe ausgeführt. Dies bedeutet enorm hohe Stanzverschnitte bei der Fertigung dieser Einzelbleche.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Rotorblechpaket für einen Rotor einer permanenterregten elektrischen Maschine zu schaffen, das ressourcenschonend herzustellen und einfach zu montieren ist sowie mit einer reduzierten Anzahl verschiedenartiger Teile auskommt und eine Betriebssicherheit des Rotors gewährleistet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Rotorblechpaket für einen Rotor einer permanenterregten elektrischen Maschine, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Rotorblechpakets für einen Rotor einer permanenterregten elektrischen Maschine zu schaffen, das mit einer reduzierten Anzahl verschiedenartiger Teile auskommt und den Fertigungsprozess für den Rotor vereinfacht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Rotorblechpakets für einen Rotor einer permanenterregten elektrischen Maschine, das die Merkmale des Anspruchs 8 umfasst.
Eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rotorblechpakets für einen Rotor einer permanenterregten elektrischen Maschine zeichnet sich dadurch aus, dass jedes kreisringförmige Segment mehrere paarweise und V-förmig zueinander angeordnete Aufnahmeöffnungen für Permanentmagnete ausgestanzt bzw. ausgeschnitten hat. Ferner sind mehrere Durchgänge ausgebildet, wobei in jedem der Durchgänge jeweils ein Fixiermittel des Rotorblechpakets geführt ist. Die Aufnahmeöffnungen für Permanentmagnete und die mehreren Durchgänge für die Fixiermittel sind symmetrisch um eine Mittenachse des kreisringförmigen Segments und homogen entlang einer Bogenlänge des kreisringförmigen Segments angeordnet. Die Anzahl der paarweisen Aufnahmeöffnungen ist größer als die Anzahl der Durchgänge.
Den größten Vorteil bringt eine zusätzliche Segmentierung der Rotorbleche des Rotorblechpakets in Kombination mit den Fixiermitteln, die durch entsprechende Durchgänge des Rotorblechpakets geführt sind. Bevorzugt sind die Fixiermittel als Schrauben oder Nieten ausgebildet. Diese Verbesserungen werden abhängig von der Anzahl der im Rotorblechpaket unterzubringenden Magnetpolpaare und der Anzahl der zu verwendenden Schrauben radial gleichmäßig geteilt in einem Segment verteilt. Dadurch kann eine deutlich höhere Ausnutzung des Stanzbleches erreicht werden. Da alle Segmente aus dem geometrisch gleichen Stanzteil bestehen, kann jedes der Segmente in jeder Lage im Rotorblechpaket verbaut werden. Dies hält das Handling und die Logistik einfach.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform hat das erste Verbindungssystem ein erstes Verbindungselement, ein zweites Verbindungselement und ein drittes Verbindungselement ausgeformt, die sich in ihrer Form unterscheiden. Das zweite Verbindungssystem hat ein erstes komplementäres Verbindungselement, ein zweites komplementäres Verbindungselement und ein drittes komplementäres Verbindungselement ausgeformt, die sich in ihrer Form unterscheiden. Für die Verbindung der einzelnen Segmente zu einem geschlossenen Kreisring, wirkt das erste Verbindungselement mit dem erste komplementären Verbindungselement eines nachfolgenden kreisringförmigen Segments, das zweite Verbindungselement mit dem zweiten komplementären Verbindungselement des nachfolgenden kreisringförmigen Segments und das dritte Verbindungselement mit dem dritten komplementären Verbindungselement des nachfolgenden kreisringförmigen Segments formschlüssig zusammen.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform der gestapelten und aus den kreisringförmigen Segmenten bestehenden Blechringe, sind die Durchgänge im Rotorblechpaket derartig angeordnet, dass die Durchgänge fluchten und in jedem der Durchgänge des Rotorblechpakets jeweils ein Fixiermittel verläuft. Die Fixiermittel können alle an einer Flaltescheibe für das Rotorblechpaket fixiert werden.
Durch Verwendung einer Fixierung mittels Verschraubung oder Vernietung sind keine Vollringe (durchgehende Blechringe) mehr notwendig. Den größten Vorteil bringt die Segmentierung des Rotorblechpakets (Rotorstacks) in Kombination mit genannter Verschraubung oder Vernietung. Diese Verbesserungen sind abhängig von der Anzahl der Magnetpolpaare und der zu verwendenden Schrauben oder Nieten pro Segment. Die Schrauben oder Nieten sind radial gleichmäßig verteilt und versprechen eine deutlich höhere Ausnutzung des Bleches, aus dem die einzelnen Segmente gestanzt werden. Da alle Segmente aus dem geometrisch gleichen Stanzteil bestehen, kann das Segment beliebig und in jeder Lage im Rotor verbaut werden, was das Handling und die Logistik einfach hält.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung sind die aus den kreisringförmigen Segmenten bestehenden Blechringe derart einzeln oder in Gruppen gestapelt, dass die Stoßstellen der Blechringe in Richtung einer Achse des Rotorblechpakets fluchten.
Gemäß einer möglichen weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die aus den kreisringförmigen Segmenten bestehenden Blechringe derart gestapelt, dass Stoßstellen aller Blechringe gegeneinander um einen halben Winkelbetrag des kreisringförmigen Segments versetzt sind.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die aus den kreisringförmigen Segmenten bestehenden Blechringe in Gruppen gestapelt. In jeweils einer Gruppe sind die aus den kreisringförmigen Segmenten bestehenden Blechringe derart angeordnet, dass die Stoßstellen der Blechringe in Richtung einer Achse des Rotorblechpakets fluchten. Die Gruppen sind derart im Blechpaketstapel angeordnet, dass die Stoßstellen in Richtung der Achse aufeinanderfolgender Gruppen gegeneinander um einen halben Winkelbetrag des kreisringförmigen Segments versetzt sind.
Bei der Stapelung der Blechringe aus den einzelnen, kreisringförmigen Segmenten gibt es verschiedene mögliche Konzepte, wie dies z.B. oben beschrieben wurde (Stoß auf Stoß, oder alternierend segmentiert). Die Verbindung der einzelnen Segmente zum Blechring kann dabei beispielsweise formschlüssig erfolgen. Die einzelnen Segmentebenen können hierbei nach jeder einzelnen Blechlage rotatorisch in ihrer Lage verändert werden, um die Stoßstellen bestmöglich zu verteilen, was einen hohen Handlings-Aufwand mit sich bringt. Eine alternative Ausführungsform wäre es, eine bestimmte Anzahl an segmentierten Blechringen zu einer Gruppe zu stapeln. Die so entstandene Gruppe aus segmentierten Blechringen (mehrere einzelne Blechringe) kann gegenüber einer nachfolgenden Gruppe verdreht werden. Dabei sind die Stoßstellen nicht innerhalb der einzelnen Blechringe der Gruppe verdreht, bilden aber einen guten Kompromiss aus Handling und Verlustminimierung.
Gemäß möglichen Ausführungsformen des segmentierten Blechrings der gegenwärtigen Erfindung kann dieses aus drei Segmenten oder aus fünf Segmenten aufgebaut sein. Die Anzahl der Segmente pro Blechring richtet sich in Wesentlichen nach der Anzahl der Durchgänge und der Anzahl der Aufnahmeöffnungen für Permanentmagnete pro Segment. Zusätzlich sollte die Zahl der Durchgänge und die Anzahl der Aufnahmeöffnungen für Permanentmagnete über den Umfang des segmentierten Blechrings homogen verteilt sein.
Der Kerngedanke der gegenwärtigen Erfindung liegt in der „Schlüssel-Loch- Verbindung“ (formschlüssige Verbindung) der einzelnen Segmente im Blechring und der Verdrehung der aufeinanderfolgenden Blechringe (Mauerwerksfunktion der aufeinanderfolgenden Blechringe).
Gemäß einem möglichen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Blechring aus 3 kreisringförmigen Segmenten mit jeweils 120 Grad bestehen. In einem Werkzeug werden die einzelnen kreisringförmigen Segmente zu einem Blechring verklinscht. Zwei aufeinanderfolgende Blechringe werden anschließend um die halbe Gradzahl des kreisringförmigen Segments verdreht. Dadurch liegt jeder einzelne Blechring oder jede Gruppe an Blechringen um 60 Grad verdreht gegenüber den benachbarten Blechringen oder jeder Gruppe von Blechringen. Dabei fluchten die Durchgänge für die Fixiermittel und die Aufnahmeöffnungen für die Permanentmagnete. Durch die Verdrehung entsteht die oben erwähnte "Mauerwerksfunktion".
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Rotorblechpakets für einen Rotor einer permanenterregten elektrischen Maschine werden zunächst mehrere kreisringförmige und identische Segmente aus einem Blech ausgestanzt. Dabei hat jedes der kreisringförmigen Segmente in Umfangsrichtung an einer ersten Stirnseite ein Verbindungsystem und an einer zweiten Stirnseite ein komplementäres Verbindungssystem. Ebenso sind in jedem der identischen Segmente mehrere paarweise und V-förmig zueinander angeordnete Aufnahmeöffnungen für Permanentmagnete und mehrere Durchgänge für jeweils ein Fixiermittel ausgebildet. Aus einer definierten Anzahl der mehreren kreisringförmigen und identischen Segmente kann ein Blechring (z.B. durch Verklinschen der Segmente) gebildet werden. Hierzu wirkt das Verbindungsystem der ersten Stirnseite eines kreisringförmigen Segments formschlüssig mit dem komplementären Verbindungsystem an der zweiten Stirnseite der nachfolgenden kreisringförmigen Segmente zusammen. Die aus den kreisringförmigen Segmenten komplettierten Blechringe werden derart gestapelt, dass die Aufnahmeöffnungen für Permanentmagnete und die Durchgänge für die Fixiermittel aller im Rotorblechpaket gestapelten Blechringe fluchten. Das Rotorblechpaket kann gemäß einer möglichen Ausführungsform mit jeweils einem Fixiermittel durch je einen der Durchgänge des Rotorblechpakets an einer Haltescheibe fixiert werden.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass zur Fixierung (Verschraubung oder Vernietung) des Rotorblechpakets kein vollständig zylindrischer Rotorträger notwendig ist. Es reicht, wenn für das Rotorblechpaket lediglich ein Zentriersitz ausgebildet ist. Die Zentrierung kann aber auch komplett während der Montage des Rotorblechpakets über ein passendes Werkzeug ausgeführt werden.
Eine weitere Ausführungsform kann sein, den Rotorträger als rohrförmiges Trägerelement vollständig wegzulassen und das Rotorblechpaket an einer Haltescheibe zu befestigen. Daran können auch weitere Teile eines Hybridmoduls befestigt werden. Die Haltescheibe könnte ebenso als Druckplatte der Kupplung genutzt werden. Dadurch steigt der Anteil der Funktionsintegration und der erschlossene radiale Bauraum könnte für eine Drehmomentsteigerung der E- Maschine genutzt werden.
Weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Verformung der Baugruppe, welche lediglich durch die Fliehkraft verursacht wird. Die Befestigungsart der VerschraubungA/ernietung verursacht keine Verformung, wie es hingegen bei einem Querpressverband der Fall ist.
Anhand der beigefügten Zeichnungen werden nun die Erfindung und ihre Vorteile durch Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dadurch die Erfindung auf das gezeigte Ausführungsbeispiel zu beschränken. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Blech, aus dem ein Blechring gemäß dem Stand der Technik für ein Rotorblechpaket ausgestanzt wird.
Figur 2 zeigt eine Seitenansicht des Rotorblechpakets, das aus mehreren Blechringen der Fig. 1 gebildet ist.
Figur 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Blechring, der aus einer Vielzahl von kreisringförmigen Segmenten gebildet ist.
Figur 4 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Blech; aus dem, gemäß der Erfindung, die kreisringförmigen Segmente für den Blechring der Fig. 3 ausgestanzt werden.
Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf einen Blechring, der aus mehreren kreisringförmigen Segmenten gemäß der Erfindung gebildet ist. Figur 6 eine perspektivische Ansicht des Blechrings, der aus den mehreren kreisringförmigen Segmenten gemäß der Erfindung gebildet ist.
Figur 7 zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes kreisringförmiges Segment. Figur 8 zeigt eine Seitenansicht des Rotorblechpakets, das gemäß einer Ausführungsform aus mehreren segmentierten Blechringen der Fig. 5 gebildet ist.
Figur 9 zeigt eine Seitenansicht des Rotorblechpakets, das gemäß einer weiteren Ausführungsform aus mehreren segmentierten Blechringen der Fig. 5 gebildet ist.
Figur 10 zeigt eine perspektivische Ansicht eines montierten Rotorblechpakets. Figur 11 zeigt eine Schnittansicht eines montierten Rotorblechpakets Figur 12 zeigt eine perspektivische Ansicht eines montierten Rotorblechpakets aus Fig. 11. Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische
Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die Figuren stellen lediglich Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, ohne jedoch die Erfindung auf die dargestellten Ausführungsbeispiele zu beschränken.
Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Blech 9, aus dem ein Blechring 10 gemäß dem Stand der Technik für den Ausbau eines Rotorblechpakets 1 ausgestanzt wird. In Figur 2 ist eine Seitenansicht des Rotorblechpakets 1 dargestellt, das aus den mehreren Blechringen 10 des Standes der Technik gebildet ist. Aufgrund der Montagebedingungen, wie z.B. durch Querpressverband, Verschraubung, Vernietung und Ähnlichem, sind die Blechringe 10 des Rotorblechpakets 1 als Vollringe ausgeführt. Dies bedeutet aber enorm hohe Stanzverschnitte bei der Fertigung dieser Vollringe (Einzelbleche).
Figur 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Blechring 10, der aus einer Vielzahl von Kreisringsegmenten 12 gebildet ist. In Figur 4 ist eine schematische Draufsicht auf ein Blech 9 dargestellt; aus dem, gemäß der Erfindung, die Kreisringsegmente 12 für den Blechring 10 der Fig. 3 ausgestanzt werden. Alle der ausgestanzten Kreisringsegmente 12 sind identisch. Aus den Kreisringsegmenten 12 wird der Blechring 10 erstellt. Durch die Anordnung der Kreisringsegmente 12 ist eine deutlich höhere Ausnutzung des Bleches 9 möglich. Es besteht z.B. die Möglichkeit, ein Stanzwerkzeug (nicht dargestellt) mit mehreren Nestern zu verwenden, oder aber, das Blech 9 unter dem Stanzwerkzeug zu verschieben. Alle Kreisringsegmente 12 sind geometrisch identisch ausgeführt.
Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf zwei übereinander angeordnete Blechringe 10, die beide aus mehreren Kreisringsegmenten 12 gemäß der Erfindung gebildet sind. Die Draufsicht zeigt zwei Segmentebenen. Die Kreisringsegmente 12 des oberen Blechrings 10 sind durch die gestrichelten Linien gekennzeichnet. Die Kreisringsegmente 12 des unteren Blechrings 10 sind durch die gestrichelt gepunkteten Linien gekennzeichnet. Die Durchgänge 22 für die Fixiermittel (hier nicht dargestellt) und die paarweise angeordneten Aufnahmeöffnungen 20 für die Permanentmagnete sind rotationssymmetrisch an jedem der Blechringe 10 verteilt. Bei der hier dargestellten Ausführungsform besteht jeder der Blechringe 10 aus fünf kreisringförmigen Segmenten 12. Der obere Blechring 10 ist gegenüber dem unteren Blechring 10 um einen halben Winkelbereich (Bogenlänge B) des kreisringförmigen Segmentes 12 verdreht. Aus Figur 5 ist eindeutig zu erkennen, dass trotz der Verdrehung die Durchgänge 22 der gestapelten beiden, aus den kreisringförmigen Segmenten 12 bestehenden, Blechringe 10 fluchten. Ebenso fluchten die paarweise angeordneten Aufnahmeöffnungen 20 für Permanentmagnete (hier nicht dargestellt). Durch die Verdrehung des oberen Blechrings 10 gegenüber dem unteren Blechring 10, sind die Stoßstellen 25 zwischen den kreisringförmigen Segmenten 12 des oberen Blechrings 10 und den kreisringförmigen Segmenten 12 des unteren Blechrings 10 entsprechend verdreht.
Figur 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Blechrings 10, der aus den mehreren Kreisringsegmenten 12 gemäß der Erfindung gebildet ist. Die gestrichelten Linien markieren eines der mehreren Kreisringsegmente 12. Ebenso sind die entlang des Umfangs des Blechrings 10 gleich verteilten, paarweise angeordneten Aufnahmeöffnungen 20 und die Durchgänge 22 zu erkennen. Figur 7 zeigt eine Draufsicht auf eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen kreisringförmigen Segments 12. Jedes kreisringförmige Segment 12 weist in Umfangsrichtung U eine erste Stirnseite 14 mit einem Verbindungsystem 4 auf. Ferner weist das kreisringförmige Segment 12 eine zweite Stirnseite 16 auf. Die erste Stirnseite 14 hat ein Verbindungsystem 4 ausgebildet, dass während des Stanzprozesses gebildet wird. Die zweite Stirnseite 16 hat ein zum Verbindungssystem 4 komplementäres Verbindungsystem 6 ausgebildet, das ebenfalls während des Stanzprozesses gebildet wird.
Bei der hier dargestellten Ausführungsform, welche nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden soll, besteht das erste Verbindungssystem 4 aus einem ersten Verbindungselement 5i, einem zweiten Verbindungselement 52 und einem dritten Verbindungselement 53, die sich in ihrer Form unterscheiden. Das zweite Verbindungssystem 6 besteht aus einem ersten komplementären Verbindungselement ? [, einem zweiten komplementären Verbindungselement 72 und einem dritten komplementären Verbindungselement 73, die sich ebenfalls in ihrer Form unterscheiden. Das erste Verbindungselement 5i wirkt mit dem ersten komplementären Verbindungselement Ί ! eines nachfolgenden kreisringförmigen Segments 12 formschlüssig zusammen. Das zweite Verbindungselement 52 wirkt mit dem zweiten komplementären Verbindungselement 72 des nachfolgenden kreisringförmigen Segmentes 12 formschlüssig zusammen. Das dritte Verbindungselement 53 wirkt mit dem dritten komplementären Verbindungselement 73 des nachfolgenden kreisringförmigen Segments 12 formschlüssig zusammen.
Jedes der kreisringförmigen Segmente 12 hat ausgestanzte Aufnahmeöffnungen 20 für Permanentmagnete und die mehreren Durchgänge 22 ausgebildet, die symmetrisch um eine Mittenachse M des kreisringförmigen Segments 12 angeordnet sind. Ferner sind die Aufnahmeöffnungen 20 für Permanentmagnete und die mehreren Durchgänge 22 homogen entlang einer Bogenlänge B des kreisringförmigen Segments 12 angeordnet.
Figur 8 zeigt eine Seitenansicht des Rotorblechpakets 1 , das gemäß einer Ausführungsform aus mehreren segmentierten Blechringen 10 der Fig. 5 gebildet ist. Die aus den einzelnen kreisringförmigen Segmenten 12, die erfindungsgemäß zusammengebaut wurden, bestehenden Blechringe 10 sind derart einzeln oder in Gruppen gestapelt, dass die Stoßstellen 25 aller Blechringe 10 in Richtung einer Achse A des Rotorblechpakets 1 fluchten.
Figur 9 zeigt eine Seitenansicht des Rotorblechpakets 1 , das gemäß einer weiteren Ausführungsform aus mehreren segmentierten Blechringen 10 der Fig. 5 gebildet ist. Die aus den kreisringförmigen Segmenten 12 bestehenden Blechringe 10 können einzeln oder in Gruppen gestapelt sein. Bei hier gezeigten Ausführungsform sind die Blechringe 10 derart gestapelt, dass die Stoßstellen 25 aller Blechringe 10 des Rotorblechpakets gegeneinander um einen halben Winkelbetrag des kreisringförmigen Segmentes 12 versetzt sind.
Figur 10 zeigt eine perspektivische Ansicht eines montierten Rotorblechpakets 1. Bei der hier dargestellten Ausführungsform werden als Fixiermittel 23 Schrauben verwendet, die die aus den kreisringförmigen Segmenten 12 (siehe Fig. 7) bestehenden Blechringe 10 des Rotorblechpakets 1 auf einer Flaltescheibe 11 fixieren. Durch die Verwendung einer Verschraubung oder Vernietung können die aus den kreisringförmigen Segmenten 12 (siehe Fig. 7) bestehenden Blechringe 10 verwendet werden. Zur Stapelung der einzelnen Blechringe 10 kann ein zylindrischer Rotorträger 30 verwendet werden, der lediglich einen Zentriersitz für die Blechringe 10 darstellt. Es ist für die Montage der Blechringe 10 somit kein vollständig zylindrischer Rotorträger 30 mehr notwendig. Wie bereits oben erwähnt, werden die einzelnen Blechringe 10 derart gestapelt, dass die Durchgänge 22 für die Fixiermittel 23 und die Aufnahmeöffnungen 20 für Permanentmagnete über die gesamte axiale Länge des Rotorblechpakets 1 fluchten.
Figur 11 zeigt eine Schnittansicht eines montierten Rotorblechpakets 1 und Figur 12 zeigt eine perspektivische Ansicht eines montierten Rotorblechpakets 1 aus Fig. 11. Bei der in den Figuren 11 und 12 gezeigten Ausführungsformen ist der Rotorträger 30 als rohrförmiges Trägerelement vollständig wegzulassen und das Rotorblechpaket 1 ist an der Haltescheibe 11 befestig. Wie aus Figur 11 ersichtlich, sind die Fixiermittel 23 als Schrauben ausgeführt. Die Schrauben 23 verlaufen in den Durchgängen 22 der gestapelten Blechringe 10 und wirken zur Fixierung des Rotorblechpakets 1 mit der Haltescheibe 11 zusammen.
Es wird angenommen, dass die vorliegende Offenbarung und viele der darin erwähnten Vorteile durch die vorhergehende Beschreibung verständlich werden. Es ist offensichtlich, dass verschiedene Änderungen in Form, Konstruktion und Anordnung der Bauteile durchgeführt werden können, ohne von dem offenbarten Gegenstand abzuweichen. Die beschriebene Form ist lediglich erklärend, und es ist die Absicht der beigefügten Ansprüche, solche Änderungen zu umfassen und einzuschließen. Dementsprechend sollte der Umfang der Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche beschränkt sein.
Bezuqszeichenliste
1 Rotorblechpaket
4 Verbindungssystem
5i erstes Verbindungselement
52 zweites Verbindungselement
5s drittes Verbindungselement
6 komplementäres Verbindungssystem
7i erstes komplementäres Verbindungselement
72 zweites komplementäres Verbindungselement
7s drittes komplementäres Verbindungselement
9 Blech
10 Blechring
11 Haltescheibe
12 kreisringförmiges Segment
14 erste Stirnseite
16 zweite Stirnseite
20 Aufnahmeöffnungen für Permanentmagnete
22 Durchgang
23 Fixiermittel
25 Stoßstelle
30 Rotorträger
A Achse
B Bogenlänge
M Mittenachse
U Umfangsrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Rotorblechpaket (1 ) für einen Rotor einer permanenterregten elektrischen Maschine, wobei das Rotorblechpaket (1) aus einer Vielzahl von Blechringen (10) besteht, jeder der Blechringe (10) aus einer Vielzahl von kreisringförmigen Segmenten (12) besteht, und jedes der kreisringförmigen Segmente (12) in Umfangsrichtung (U) eine erste Stirnseite (14) mit einem Verbindungsystem (4) und eine zweite Stirnseite (16) mit einem komplementären Verbindungssystem (6) aufweist; dadurch gekennzeichnet,
- dass jedes kreisringförmige Segment (12) mehrere paarweise und V-förmig zueinander angeordnete Aufnahmeöffnungen (20) für Permanentmagnete aufweist; und
- dass mehrere Durchgänge (22), für jeweils ein Fixiermittel (23) des Rotorblechpakets (1) vorgesehen sind, wobei die Aufnahmeöffnungen (20) für Permanentmagnete und die mehreren Durchgänge (22) symmetrisch um eine Mittenachse (M) des kreisringförmigen Segments (12) und homogen entlang einer Bogenlänge (B) des kreisringförmigen Segments (12) angeordnet sind und die Anzahl der paarweisen Aufnahmeöffnungen (20) größer ist als die Anzahl der Durchgänge (22).
2. Rotorblechpaket (1 ) nach Anspruch 1 , wobei das erste Verbindungssystem (4) ein erstes Verbindungselement (5i), ein zweites Verbindungselement (52) und ein drittes Verbindungselement (53) ausgeformt hat, die sich in ihrer Form unterscheiden, das zweite komplementäre Verbindungssystem (6) ein erstes komplementäres Verbindungselement (7i), ein zweites komplementäres Verbindungselement (72) und ein drittes komplementäres Verbindungselement (73) ausgeformt hat, die sich in ihrer Form unterscheiden und das erste Verbindungselement (5i) mit dem ersten komplementären Verbindungselement (7i) eines nachfolgenden kreisringförmigen Segments (12), das zweite Verbindungselement (52) mit dem zweiten komplementären Verbindungselement (72) des nachfolgenden kreisringförmigen Segments (12) und das dritte Verbindungselement (53) mit dem dritten komplementären Verbindungselement (73) des nachfolgenden kreisringförmigen Segments (12) formschlüssig zusammenwirkt.
3. Rotorblechpaket (1 ) für einen Rotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Durchgänge (22) der gestapelten, aus den kreisringförmigen Segmenten (12) bestehenden Blechringen (10) fluchten und durch jeden der Durchgänge (22) des Rotorblechpakets (1) jeweils ein Fixiermittel (23) verläuft, die alle an einer Haltescheibe (11) für das Rotorblechpaket (1) fixiert sind.
4. Rotorblechpaket (1 ) für einen Rotor nach Anspruch 3, wobei die Fixiermittel (23) Schrauben oder Nieten sind.
5. Rotorblechpaket (1 ) für einen Rotor nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die aus den kreisringförmigen Segmenten (12) bestehenden
Blechringe (10) derart einzeln oder in Gruppen gestapelt sind, dass Stoßstellen (25) der Blechringe (10) in Richtung einer Achse (A) des Rotorblechpakets (1) fluchten.
6. Rotorblechpaket (1 ) für einen Rotor nach einem der voranstehenden Ansprüche
1 - 4, wobei die aus den kreisringförmigen Segmenten (12) bestehenden Blechringe (10) derart einzeln oder in Gruppen gestapelt sind, dass Stoßstellen (25) aller Blechringe (10) des Rotorblechpakets (1) oder die Stoßstellen (25) der Gruppen gegeneinander um einen halben Winkelbetrag des kreisringförmigen Segments (12) versetzt sind.
7. Rotorblechpaket (1 ) für einen Rotor nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei jeder Blechring (10) des Rotorblechpakets (1) aus drei Segmenten (12) oder aus fünf Segmenten (12) aufgebaut ist.
8. Verfahren zur Herstellung eines Rotorblechpakets (1 ) für einen Rotor einer permanenterregten elektrischen Maschine, umfassend die folgenden Schritte:
- dass mehrere kreisringförmige und identische Segmente (12) aus einem Blech (9) ausgestanzt werden, so dass jedes der kreisringförmigen Segmente (12) in Umfangsrichtung (U) an einer ersten Stirnseite (14) ein Verbindungsystem (4), an einer zweiten Stirnseite (16) ein komplementäres Verbindungssystem (6), mehrere paarweise und V-förmig zueinander angeordnete Aufnahmeöffnungen (20) für Permanentmagnete und mehrere Durchgänge (22) für jeweils ein Fixiermittel (23) ausgebildet hat;
- dass aus einer definierten Anzahl der mehreren kreisringförmigen und identischen Segmente (12) ein Blechring (10) dadurch gebildet wird, dass das Verbindungsystem (4) der ersten Stirnseite (14) eines kreisringförmigen Segmentes (12) formschlüssig mit dem komplementären Verbindungsystem (6) an der zweiten Stirnseite (16) des nachfolgenden kreisringförmigen Segments (12) zusammenwirkt;
- dass die mit den kreisringförmigen Segmenten (12) komplettierten Blechringe (10) derart gestapelt werden, dass die Aufnahmeöffnungen (20) für Permanentmagnete und die Durchgänge (22) für die Fixiermittel (23) aller im Rotorblechpaket (1) gestapelten Blechringe (10) fluchten; und
- dass das Rotorblechpaket (1) mit jeweils einem Fixiermittel (23) durch je einen der Durchgänge (22) des Rotorblechpakets (1) an einer Haltescheibe (11) fixiert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die aus den kreisringförmigen Segmenten (12) bestehenden Blechringe (10) derart einzeln oder in Gruppen gestapelt werden, dass Stoßstellen (25) der Blechringe (10) des Rotorblechpakets (1) in Richtung einer Achse (A) des Rotorblechpakets (1) fluchten.
10 Verfahren nach Anspruch 8, wobei die aus den kreisringförmigen Segmenten (12) bestehenden Blechringe (10) derart einzeln oder in Gruppen gestapelt werden, dass Stoßstellen (25) aller Blechringe (10) des Rotorblechpakets (1) oder die Stoßstellen (25) der Gruppen gegeneinander um einen halben Winkelbetrag des kreisringförmigen Segments (12) versetzt sind.
PCT/DE2020/100601 2019-09-02 2020-07-09 Rotorblechpaket für einen rotor und verfahren zur herstellung eines rotorblechpakets WO2021043354A1 (de)

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