DE102009003228B4

DE102009003228B4 - Elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102009003228B4
Application number: DE102009003228.2A
Authority: DE
Inventors: Quang-Ngoc Tran; Holger Klatte; Bruno Holzwarth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2020-11-05
Anticipated expiration: 2029-05-20
Also published as: DE102009003228A1

Abstract

Elektrische Maschine (1), insbesondere Elektromotor, mit einem Rotor (2) und einer Welle (8), wobei der Rotor (2) mehrere Lamellen (5, 7) aufweist, wobei die Lamellen (5, 7) zur Ausbildung eines Lamellenpakets (6) auf die Welle (8) gefügt sind, und wobei die Lamellen (5,7) zumindest mittelbar mit der Welle (8) verbunden sind, wobei an zumindest einer Lamelle (5, 7) ein Klemmnäschen (10, 11, 12, 20) ausgebildet ist, das zur zumindest mittelbaren Befestigung des Lamellenpakets (6) an der Welle (8) dient, und dass an der Lamelle (5, 7) ein Zentriernäschen (13, 14, 15, 16, 21) ausgebildet ist, das zur zumindest im Wesentlichen radialen Zentrierung des Lamellenpakets (6) relativ zu der Welle (8) dient, wobei die Klemmnäschen (10, 11, 12, 20) in einer nach innen gerichteten, radialen Richtung eine abnehmende tangentiale Breite und damit eine abnehmende Steifigkeit aufweisen, und die Zentriernäschen (13, 14, 15, 16, 21) zur Wellenoberfläche der Welle (8) hin eine Einbuchtung oder Aussparung aufweisen, so dass die Zentriernäschen (13, 14, 15, 16, 21) mit zwei getrennten Anlageflächen an der Welle (8) anliegen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor mit einem Rotor und einer Welle. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Elektromotoren für Kraftfahrzeuge, insbesondere der als elektrische Hilfsantriebe dienenden Elektromotoren zur fremdkraftbetätigten Verstellung oder zur Unterstützung einer Verstellung von Elementen eines Kraftfahrzeugs.
Aus der DE 195 23 789 A1 ist ein Elektromotor mit einem Rotor, einem Stator und weiteren Komponenten, die in einem Gehäuse des Elektromotors untergebracht sind, bekannt. Auf dem Stator befinden sich mehrere Statorwicklungen auf einem Statorkern. Solch ein Statorkern ist am Außenumfang einer Traghülse fest angebracht und besteht aus magnetischem beziehungsweise magnetisierbarem Material. Ferner ist der Rotor auf einer Welle des Elektromotors fest angebracht. Im Betrieb wird der Regelstrom zu den verschiedenen Statorwicklungen auf dem Anker des Stators mittels eines Steuerschaltkreises so gesteuert, dass sich ein rotierendes Magnetfeld im Inneren des Motors ergibt. Dieses nimmt dann den Rotor mit.
Der aus der DE 195 23 789 A1 bekannte Elektromotor hat den Nachteil, dass die Befestigung der Lamellen und/oder der Lamellenpakete an der Welle aufwändig ist.
Aus der EP 1 309 066 A2 ist ein Speichenrotor bekannt.
Mit den Offenlegungsschriften DE 10 2007 000 213 A1 , US 2007 / 0 132 335 A1 , JP 2000 - 125 523 A und JP H02- 36 748 A sind weitere elektrische Maschinen bekannt geworden, bei denen ein Rotorkörper auf einer Rotorwelle befestigt ist.
Rotoren können aus einem oder mehreren Lamellenpaketen oder aus Einzellamellen und weiteren Bauteilen aufgebaut sein. Die Lamellen oder Lamellenpakete sind axial auf die Welle geschoben, so dass sie unmittelbar aneinander grenzen.
Denkbar ist es, dass die Befestigung der Lamellen und/oder der Lamellenpakete an der Welle durch eine zylindrische Presspassung ausgeführt wird. Damit beim Aufpressen der Lamellenpakete auf die Welle die Kräfte nicht allzu sehr ansteigen, müssen die Fügepartner eng toleriert werden. Dies bedeutet allerdings hohe Fertigungskosten, die für viele Anwendungen zu teuer sind. Bei Verbindungen, bei denen die Befestigung ausschließlich durch eine Presspassung erzeugt wird, entstehen in Folge der hohen Überdeckung beim Fügen an der Welle und den Paketen Riefen. Die Form und Tiefe der Riefen haben eine hohe Streuung, wodurch im montierten Zustand Fehler in der Koaxialität und eine ungenügend große Haltekraft auftreten. Zudem können diese Werte stark streuen.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine Herstellung der elektrischen Maschine erleichtert ist. Speziell kann eine verbesserte Funktionsweise bei relativ kostengünstiger Herstellung ermöglicht werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen elektrischen Maschine möglich.
In vorteilhafter Weise können in den Rotor eingesetzte Magnete mittels Klemmnäschen, die im Paket bereits vorhanden sind, positioniert und fixiert werden. Speziell bei einem als Speichenrotor ausgestalteten Rotor besteht der Vorteil, dass eine elektrische Maschine mit einer hohen Leistungsdichte des Speichenrotors hergestellt werden kann, wobei der Speichenrotor viele Pole aufweist.
Außerdem kann in vorteilhafter Weise eine verbesserte Montage des Rotors an der Welle ermöglicht werden. Speziell kann eine relativ kostengünstige Herstellung ermöglicht werden, bei der die gewünschte radiale Zentrierung eines oder mehrerer Lamellenpakete zu der Welle der elektrischen Maschine gewährleistet ist.
Vorteilhaft ist es, dass an mehreren Lamellen des Lamellenpakets Klemmnäschen ausgebildet sind und dass nicht hinter jedem Klemmnäschen der Lamelle ein Freiraum vorgesehen ist. Hierdurch kann eine hohe Haltekraft erzielt werden. Ein hinter einem Klemmnäschen vorgesehener Freiraum erleichtert zwar die Montage durch Umbiegen des Klemmnäschens, ermöglicht aber im fertig montierten Zustand auch, dass das Klemmnäschen in einem relativ stark verbogenen Zustand bleibt. Das Klemmnäschen erzeugt dann eine relativ kleine Haltekraft. Durch einen Freiraum kann es gegebenenfalls auch zu einer gewissen plastischen Verformung des Klemmnäschens kommen, so dass die Haltekraft ebenfalls gering ist. Sofern zumindest nicht hinter jedem Klemmnäschen der Lamelle ein Freiraum vorgesehen ist, wird die Steifigkeit der Klemmnäschen erhöht. Außerdem ist eine zusätzliche Abstützung des Klemmnäschens ermöglicht.
Vorteilhaft ist es auch, dass zumindest zwei Lamellen vorgesehen sind, die unterschiedlich ausgestaltet sind. Ferner ist es vorteilhaft, dass zumindest zwei Lamellenpakete vorgesehen sind, die hintereinander verbaut sind. Hierdurch ist ein Aufbau möglich, bei dem unterschiedlich ausgestaltete Lamellen so ergänzt werden, dass mehrere Vorteile kombiniert werden können. Beispielsweise können endständige Lamellen in Bezug an eine Befestigung an der Welle optimiert ausgestaltet sein, während ein oder mehrere dazwischen angeordnete Lamellen im Hinblick auf eine Befestigung der Magnete oder dergleichen optimiert sind. Dadurch ergibt sich zum einen eine zuverlässige Befestigung an der Welle und zum anderen eine zuverlässige Befestigung der Magnete, wobei Luftspalte oder dergleichen zwischen den einzelnen Lamellen, die montagebedingt auftreten können, vermieden sind.
Vorteilhaft ist es auch, dass einzelne Lamellen ein oder mehrere Klemmnäschen zur Befestigung der Magnete aufweisen. Somit kann eine zuverlässige Befestigung mittels Klemmnäschen erfolgen.
Vorteilhaft ist es, dass die Lamellen mit Steg an einer Magnettasche und/oder ohne Steg an einer Magnettasche ausgeführt sind. Ferner ist es vorteilhaft, dass die Lamellen mit Steg am Luftspalt und/oder ohne Steg am Luftspalt ausgeführt sind. Vorteilhaft ist es ferner, dass die Breite eines außen angeordneten Stegs und/oder die Breite eines innen angeordneten Stegs an der Magnettasche sehr gering ist oder dass keine Stege an der Magnettasche vorhanden sind und zusätzlich zur kraftschlüssigen Verbindung zwischen der Welle und dem Lamellenpaket ein Klebstoff eingebracht ist. Des weiteren ist es vorteilhaft, dass in zumindest eine Magnettasche zur Erhöhung der Stabilität des Rotors in die Freiräume zwischen dem Lamellenpaket und dem Magnet ein Klebstoff eingebracht ist und/oder dass zur Erhöhung der Stabilität die Freiräume zwischen dem Lamellenpaket und der Welle und/oder die Freiräume zwischen dem Lamellenpaket und dem Magnet mit Kunststoff ausgefüllt sind. Hierdurch kann zum einen eine zuverlässige Befestigung an der Welle sowie eine zuverlässige Befestigung der Magnete erfolgen. Luftspalte, die in Bezug auf eine zuverlässige Befestigung und einen vorteilhaften Magnetfluss unerwünscht sind, können dabei zumindest weitgehend vermieden und der Streufluss minimiert werden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass das Lamellenpaket mit Kunststoff ummantelt ist. Hierbei kann der Kunststoff in vorteilhafter Weise ein Duroplast oder ein Thermoplast sein. Hierbei ist es ferner möglich, dass das Lamellenpaket mit einem hohlzylinderförmigen Mantel ummantelt ist, wobei der hohlzylinderförmige Mantel vorzugsweise aus einem nicht ferromagnetischen Werkstoff, insbesondere einem nicht ferromagnetischen Stahl, gebildet ist. Hierdurch kann zum einen die Stabilität des Rotors weiter verbessert werden. Zum anderen kann ein möglicher Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator optimiert werden, so dass dieser möglichst klein ist.
Ferner ist es vorteilhaft, dass eine Kontur der Lamellen am Luftspalt sinuspolförmig ausgeführt ist. Hierdurch kann ein vorteilhafter Feldkurvenverlauf zur Minimierung des Rastmoments erzielt werden. Möglich ist es auch, dass eine Kontur der Lamellen am Luftspalt zylinderförmig ausgeführt ist. Dies hat den Vorteil, dass im Bereich der Kontur ein möglichst kleiner Luftspalt gebildet ist, wodurch sich eine höhere Leistungsdichte ergeben kann.
Vorteilhaft ist es auch, dass die Lamellenpakete eine Schränkung zueinander aufweisen. Durch solch eine Schränkung kann die Momentenwelligkeit und das Rastmoment des Elektromotors reduziert werden.
Vorteilhaft ist es ferner, dass an zumindest einer Lamelle an zumindest einer Magnettasche ein federndes, bogenförmiges Klemmnäschen vorgesehen ist, das zum Befestigen eines Magneten in der Magnettasche dient. Solch ein bogenförmiges Klemmnäschen ermöglicht zum einen eine vorteilhafte und einfache Montage des Magneten in der Magnettasche. Zum anderen wird auch im gebogenen Zustand des Klemmnäschens eine zuverlässige Haltekraft auf den Magneten ausgeübt.
Vorteilhaft ist es auch, dass die Lamellen zum Ausrichten der Lamellen auf der Welle jeweils zumindest eine Bohrung aufweisen. Hierbei ist ferner vorteilhaft, dass die Bohrung an einem Zentriernäschen der Lamelle vorgesehen ist. Durch solche hintereinander liegenden Bohrungen mehrerer Lamellen kann beispielsweise ein stiftförmiges Element eines Montagewerkzeugs geführt werden. Bei der Montage sind die einzelnen Lamellen dann bezüglich der Welle in einer Umfangsrichtung, das heißt tangential, zueinander ausgerichtet. Dies erleichtert eine präzise Montage der elektrischen Maschine. Ferner können die Lamellen auch jeweils zumindest einen Verknüpfungspunkt aufweisen.
Ferner kann die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 auch durch weitere Maßnahmen, die zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein können, weitergebildet werden.
Vorteilhaft ist es, dass das Klemmnäschen nasenförmig ausgebildet ist. Solch ein Klemmnäschen kann bei der Montage etwas verbogen werden, so dass sich eine zuverlässige radiale Zentrierung ergibt und außerdem eine gewisse Vorspannung in einer radialen Richtung ermöglicht ist.
Vorteilhaft ist es auch, dass das Klemmnäschen zumindest in einer radialen Richtung vorgespannt ist und dadurch die Lamellen und/oder die Lamellenpakete kraftschlüssig auf der Welle fixiert sind.
Ferner ist es vorteilhaft, dass an mehreren Lamellen des Lamellenpakets Klemmnäschen ausgebildet sind und dass zumindest in einer axialen Richtung ein Freiraum hinter einem Klemmnäschen vorgesehen ist. Dies ermöglicht ein gewisses Verbiegen des Klemmnäschens während der Montage.
Vorteilhaft ist es auch, dass das Zentriernäschen zu der Welle hin mit einer Spiel- oder Übergangspassung ausgelegt ist. Dabei können die Zentriernäschen am Umfang verteilt auf einer Kreisbahn angeordnet sein. Die Zentriernäschen bilden dabei zusammen einen zylinderförmigen Absatz, der die Lamellen des Lamellenpakets konzentrisch zur Welle positioniert. Der zylindrische Absatz ist hierbei am Umfang nicht geschlossen.
Möglich ist es auch, dass das Zentriernäschen zu der Welle hin mit einer positiven Überdeckung ausgelegt ist und dass der Zentrierabsatz zumindest teilweise elastisch verformbar ausgestaltet ist. Hierbei können die Zentriernäschen am Umfang verteilt auf einer Kreisbahn angeordnet sein. Die Zentriernäschen bilden zusammen einen zylinderförmigen Absatz, der die Lamellen des Lamellenpakets konzentrisch zur Welle positioniert. Dieser zylinderförmige Absatz ist am Umfang nicht geschlossen.
In vorteilhafter Weise ist die Welle zumindest in einem Bereich des Lamellenpakets stufenlos ausgestaltet.
Vorteilhaft ist es ferner, dass die Klemmnäschen in einer nach innen gerichteten, radialen Richtung eine abnehmende Steifigkeit aufweisen. Hierbei ist es insbesondere möglich, dass die Klemmnäschen in der nach innen gerichteten, radialen Richtung eine abnehmende tangentiale Breite aufweisen. Möglich ist es auch, dass die Klemmnäschen in der nach innen gerichteten, radialen Richtung eine zumindest abschnittsweise abnehmende Materialstärke aufweisen.
Vorteilhaft ist es, dass die Klemmnäschen zu der Welle hin zumindest im Wesentlichen gleichmäßig gekrümmt umgebogen sind.
Ferner ist es vorteilhaft, dass eine tangentiale Position zumindest im Wesentlichen hintereinander angeordneter Klemmnäschen mehrerer Lamellen variiert.
Vorteilhaft ist es auch, dass jede Einzellamelle mindestens zwei sich radial gegenüberliegende Zentrierabsätze aufweist.
Die Klemmnäschen weisen vorzugsweise einen kleineren Radius zur Wellenoberfläche hin auf als die Zentriernäschen. Oder die Zentriernäschen weisen zur Wellenoberfläche hin eine Einbuchtung oder Aussparung auf, so dass die Zentriernäschen mit zwei getrennten Anlageflächen an der Welle anliegen. Beispielsweise weisen die Zentriernäschen in vorteilhafter Weise Durchgangsbohrungen auf, die zur tangentialen Ausrichtung der unterschiedlichen Zentriernäschen zueinander dienen. Die Lamellen weisen bevorzugt Aussparungen auf, in die Permanentmagnete axial eingeschoben und insbesondere darin festgeklemmt werden können. Zwischen dem Permanentmagneten und der Welle können in vorteilhafter Weise dünne Stege in der Umfangsrichtung ausgebildet sein. Dadurch wird ein Hohlraum zwischen den Stegen und der Welle gebildet, wobei der Streufluss minimiert ist. Die Klemm- und Fixiernäschen sind bezüglich der Umfangsrichtung vorzugsweise zwischen den Magneten angeordnet.
Somit kann beispielsweise eine elektrische Maschine, insbesondere ein Elektromotor, geschaffen werden, der den auf der Welle angeordneten Rotorkörper aufweist, wobei der Rotorkörper ein oder mehrere Blechlamellen aufweist, in denen Ausformungen für Permanentmagnete ausgeformt sind, die sich in radialer Richtung zur Welle erstrecken. Der Rotorkörper ist hierbei mittels einer Klemmverbindung zumindest mittelbar mit der Welle verbunden. Der Rotorkörper weist zumindest ein Klemmnäschen zur zumindest mittelbaren Befestigung an der Welle auf. Ferner weist der Rotorkörper zumindest zwei Zentriernäschen zur radialen Zentrierung des Rotorkörpers relativ zu der Welle auf.
Je nach Ausgestaltung der elektrischen Maschine können insbesondere die folgenden Vorteile erzielt werden.
Es kann ein Rotor mit einer hohen Leistungsdichte geschaffen werden. Ein als Lamellenpaket dienendes Blechpaket kann hierbei im Rahmen einer Serienfertigung kostengünstig hergestellt werden. Beispielsweise können die Blechlamellen durch Stanzen einfach hergestellt werden und durch Stanzpaketieren zu einem Blechpaket zusammengefasst werden. Beim Stanzpaketieren werden die einzelnen Bleche mittels Stanznoppen verbunden. Eine Nachbearbeitung des Blechpakets mittels eines spanabtragenden Verfahrens ist hierbei nicht notwendig. Solche Blechpakete können sowohl für Rotoren mit großer als auch mit kleiner Baugröße ausgestaltet werden. Zur radialen Positionierung und zur Fixierung können die Magnete mittels federnden Klemmnäschen gegen einen festen Anschlag gedrückt werden. Dadurch ist die Positionierung eindeutig bestimmt und die Befestigung der Magnete ist sehr einfach gelöst. Durch die Kontur der Lamellen und den Aufbau des Lamellenpakets mit unterschiedlichen Lamellen kann der magnetische Streufluss minimiert werden.
Figurenliste
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:

1 eine elektrische Maschine in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine Lamelle eines Rotors der in 1 dargestellten elektrischen Maschine entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 eine Lamelle eines Rotors der in 1 dargestellten elektrischen Maschine entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel und
4 eine Lamelle eines Rotors der in 1 dargestellten elektrischen Maschine entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine elektrische Maschine 1 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel. Die elektrische Maschine 1 kann insbesondere als Elektromotor ausgestaltet sein und für ein Kraftfahrzeug dienen. Speziell eignet sich die elektrische Maschine 1 zur fremdkraftbetätigten Verstellung von Elementen eines Kraftfahrzeugs, beispielsweises eines Schiebedachs, eines Fensters oder eines Sitzelements. Ferner kann die elektrische Maschine 1 als Elektromotor zur Lenkkraftunterstützung dienen. Die erfindungsgemäße elektrische Maschine 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
Die elektrische Maschine 1 weist einen Rotor 2 und einen Stator 3 auf, die innerhalb eines Gehäuses 4 angeordnet sind. Dabei ist der Stator 3 fest mit dem Gehäuse 4 verbunden, während der Rotor 2 drehbar in dem Gehäuse 4 gelagert ist. Der Stator 3 kann mehrere Statorpakete aufweisen, um ein Magnetfeld mit wechselnder Polarisation im Bereich des Rotors 2 zu erzeugen.
In 1 ist eine Lamelle 5 eines Lamellenpakets 6 des Rotors 2 dargestellt. Hinter der Lamelle 5 ist eine weitere Lamelle 7 des Lamellenpakets 6 dargestellt. Die Lamellen 5, 7 und eine Vielzahl weiterer Lamellen bilden den Rotor 2, wobei diese zu einem oder mehreren Lamellenpaketen zusammengefasst sind. Das Lamellenpaket 6 ist auf eine Welle 8 montiert. Hierbei ist das Lamellenpaket 6 in diesem Ausführungsbeispiel mittelbar mit der Welle 8 verbunden. Hierbei ist zwischen die Welle 8 und das Lamellenpaket 6 eine Buchse 9 aus einem nicht ferromagnetischen Werkstoff gefügt. Die Buchse 9 ist hierbei hohlzylinderförmig ausgestaltet. Die Buchse 9 ist mit der Welle 8 verbunden. Ferner ist das Lamellenpaket 6 auf die Buchse 9 geklemmt. Die Welle 8 kann ebenfalls aus einem nicht ferromagnetischen Werkstoff gebildet sein. Durch solch eine Ausgestaltung der Welle 8 und der Buchse 9 können magnetische Flussverluste minimiert werden.
An der Lamelle 5 sind mehrere Klemmnäschen 10, 11, 12 ausgebildet. Die Klemmnäschen 10, 11, 12 dienen zur Befestigung des Lamellenpakets 6 an der Welle 8. Ferner sind an der Lamelle 5 mehrere Zentriernäschen 13, 14, 15, 16 ausgebildet. Die Zentriernäschen 13 bis 16 dienen zur radialen Zentrierung des Lamellenpakets 5 relativ zu der Welle 8.
Die weitere Lamelle 7 weist ebenfalls Klemmnäschen 20 und Zentriernäschen 21 auf, von denen in der 1 zur Vereinfachung der Darstellung nur das Klemmnäschen 20 und das Zentriernäschen 21 gekennzeichnet sind. Hierbei ist das Klemmnäschen 20 der weiteren Lamelle 7 hinter dem Zentriernäschen 15 der Lamelle 5 angeordnet und das Zentriernäschen 21 der weiteren Lamelle 7 ist hinter dem Klemmnäschen 11 der Lamelle 5 angeordnet.
Durch diese Ausgestaltung sind hinter den Klemmnäschen 10, 11, 12 der Lamelle 5 Zentriernäschen 21 der weiteren Lamelle 7 angeordnet, so dass hinter jedem Klemmnäschen 10, 11, 12 der Lamelle 5 kein Freiraum vorgesehen ist. Die Lamelle 5 und die weitere Lamelle 7 sind in diesem Fall Teile eines Lamellenpakets 6. Es ist allerdings auch möglich, dass die Lamellen 5, 7 vor der Montage zu unterschiedlichen Lamellenpaketen gehören und beim Montieren in Anlage zueinander gelangen. Dadurch können zwei oder mehr Lamellenpakete vorgesehen sein, die dann hintereinander verbaut sind. Solche Lamellenpakete können zueinander identisch oder auch unterschiedlich ausgestaltet sein.
Die Lamellen 5, 7 und weitere Lamellen des Lamellenpakets 6 weisen Aussparungen auf, die Magnettaschen 22, 23 bilden. Dabei sind in der 1 nur die Magnettaschen 22, 23 gekennzeichnet. In den Magnettaschen 22, 23 sind Magnete 24, 25 angeordnet, die als Permanentmagnete ausgestaltet sind. Hierbei werden mehrere Magnete 24, 25 in Magnettaschen 22, 23 eingebracht, wodurch sich Nord- und Südpole an dem Lamellenpaket 6 ergeben, die in der 1 durch „N“ für Nordpol und „S“ für Südpol gekennzeichnet sind.
Die Lamelle 5 weist hierbei an den Magnettaschen 22, 23 Stege 26, 27 auf. Die Stege 26, 27 sind an einem Luftspalt 28 zwischen dem Lamellenpaket 6 und dem Stator 3 vorgesehen. Ferner weist die Lamelle 5 an den Magnettaschen 22, 23 Stege 29, 30 auf, die zu der Welle 8 hin an den Magnettaschen 22, 23 vorgesehen sind.
In die Magnettaschen 22, 23 kann zur Erhöhung der Stabilität des Rotors 2 in gegebenenfalls verbleibende Freiräume zwischen dem Lamellenpaket 6 und den Magneten 24, 25 ein Klebstoff eingebracht sein. Zur Erhöhung der Stabilität können solche Freiräume vollständig mit dem Klebstoff ausgefüllt sein. Ferner kann auch ein Kunststoff vorgesehen sein, der zum Ausfüllen dient. Außerdem kann auch ein verbleibender Freiraum 31 zwischen dem Lamellenpaket 6 und der Buchse 9 beziehungsweise der Welle 8 mit Kunststoff ausgefüllt sein, um die Stabilität des Rotors 2 zu verbessern. Solch ein Kunststoff kann ein Duroplast oder ein Thermoplast sein.
Die Lamelle 5 weist Bohrungen 32 auf, von denen in der 1 zur Vereinfachung der Darstellung nur die Bohrung 32 gekennzeichnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Bohrung 32 an der Lamelle 5 vorgesehen. Dabei können mehrere der Lamelle 5 entsprechende Lamellen hintereinander paketiert sein, wobei stiftförmige Elemente eines Ausricht- und Montagewerkzeugs in solche Bohrungen 32 eingreifen. Dadurch kann die Lamelle 5 zusammen mit weiteren Lamellen bezüglich der Welle 8 ausgerichtet werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Bohrung 32 an dem Zentriernäschen 14 vorgesehen.
2 zeigt eine Lamelle 5 eines Rotors 2 der in 1 dargestellten elektrischen Maschine 1 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Lamelle 5 an der Magnettasche 22 zum Luftspalt 28 hin ohne Steg ausgestaltet. Dabei sind Ansätze 35, 36 vorgesehen, die einen in der Magnettasche 22 angeordneten Magneten nach außen hin halten.
Die Ansätze 35, 36 sind nicht an jeder Lamelle notwendig. Um allerdings die Anzahl unterschiedlicher Lamellen zu reduzieren, sind vorzugsweise alle Lamellen mit Ansätzen 35, 36 ausgeführt.
3 zeigt eine Lamelle 5 eines Rotors 2 der in 1 dargestellten elektrischen Maschine 1 entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel. Hierbei sind mehrere Klemmnäschen 10, 11, 12 vorgesehen, von denen in der 3 nur die Klemmnäschen 10, 11, 12 gekennzeichnet sind. Ferner sind mehrere Zentriernäschen 13, 14, 15 vorgesehen, von denen in der 3 nur die Zentriernäschen 13, 14, 15 gekennzeichnet sind. Bei dieser Anordnung ist zwischen jeweils zwei benachbarten Magnettaschen jeweils entweder ein Klemmnäschen oder ein Zentriernäschen angeordnet. Beispielsweise ist zwischen den Magnettaschen 22, 23 das Klemmnäschen 11 vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Lamelle 5 an den Magnettaschen abwechselnd mit Steg und ohne Steg am Luftspalt 28 ausgeführt. Beispielsweise ist die Lamelle 5 an der Magnettasche 22 ohne Steg zum Luftspalt 28 ausgeführt, wobei die Ansätze 35, 36 zum Halten eines Magneten vorgesehen sind. Ferner ist die Lamelle 5 an der Magnettasche 23 mit Steg 27 zum Luftspalt 28 ausgeführt. Nach innen ist die Lamelle 5 an allen Magnettaschen 22, 23 mit Stegen 29, 30 ausgeführt.
4 zeigt eine Lamelle 5 eines Rotors 2 der in 1 dargestellten elektrischen Maschine 1 entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Lamelle 5 mehrere Verknüpfungspunkte 32 auf. Dabei ist in der 4 nur der Verknüpfungspunkt 32 gekennzeichnet. Die Verknüpfungspunkte 32 dienen zum Verbinden der Lamelle 5 mit mehreren weiteren Lamellen zu dem Lamellenpaket 6. Die Lamelle 5 ist an den Magnettaschen 22, 23 nach innen hin ohne Steg ausgeführt. Dabei sind Öffnungen 37, 38 vorgesehen, die einen Luftspalt zwischen dem Nord- und dem Südpol im montierten Zustand der Magnete 24, 25 bilden. Außerdem weist die Lamelle 5 an der Magnettasche 22 ein federndes, bogenförmiges Klemmnäschen 39 auf, das zum Befestigen des Magneten 24 in der Magnettasche 22 dient. Entsprechend weist die Lamelle 5 auch an der Magnettasche 23 ein Klemmnäschen 40 auf. In entsprechender Weise können an allen Magnettaschen, insbesondere den Magnettaschen 22, 23 Magnete, insbesondere die Magnete 24, 25, befestigt werden.
Das Lamellenpaket 6 ist außerdem von einem hohlzylinderförmigen Mantel 45 ummantelt. Der hohlzylinderförmige Mantel 45 ist aus einem nicht ferromagnetischen Werkstoff, insbesondere einem nicht ferromagnetischen Stahl, gebildet. Durch den hohlzylinderförmigen Mantel 45 kann zum einen die Stabilität des Lamellenpakets 6 verbessert werden.
Die Lamelle 5 sowie weitere Lamellen des Lamellenpakets 6 können eine sinuspolförmig ausgestaltete Kontur 46 am Luftspalt 28, das heißt an ihrer Außenseite, aufweisen. Möglich ist es auch, dass die Kontur 46 der Lamelle 5 sowie der weiteren Lamellen des Lamellenpakets 6 am Luftspalt 28 zylinderförmig ausgeführt ist.
Die Lamellen 5, 7 eines Lamellenpakets 6 können identisch zueinander oder, wie es in der 1 veranschaulicht ist, unterschiedlich ausgestaltet sein. Durch die Verwendung unterschiedlich ausgestalteter Lamellen 5, 7 innerhalb eines Lamellenpakets 6 können günstige Eigenschaften des Rotors 2 in Bezug auf den jeweiligen Anwendungsfall erzielt werden. Möglich ist es auch, dass gleich ausgestaltete Lamellen innerhalb eines Lamellenpakets 6 gegeneinander verdreht innerhalb des Lamellenpakets 6 angeordnet sind. Ferner kann auch eine Kombination aus unterschiedlichen Lamellen, die zueinander verdreht geschichtet sind, erfolgen.
Durch eine sinuspolförmige Kontur 46 kann ein sinusförmiger Verlauf der Feldkurve im Luftspalt 28 erzeugt werden. Hierdurch kann das Rastmoment und die Welligkeit der elektrischen Maschine 1 gegenüber einem zylinderförmigen Verlauf im Luftspalt 28 verringert werden. Hingegen kann bei einer zylinderförmigen Kontur 46 am Luftspalt 28 eine kompakte Ausgestaltung und somit eine hohe Leistungsdichte der elektrischen Maschine 1 erzielt werden.
Die Ausgestaltung der Klemmnäschen 10, 11, 12, 20, 39, 40 und die Ausgestaltung der Zentriernäschen 13, 14, 15, 16, 21 ist vorzugsweise so vorgegeben beziehungsweise sind diese so aneinander angepasst, dass bei der Montage eine zumindest leichte Verbiegung der Klemmnäschen 10 bis 12, 20, 39, 40 erfolgt, während die Zentriernäschen 13 bis 16, 21 nicht oder nur minimal verbogen werden. Durch eine geeignete Form der Klemm- und Zentriernäschen 10 bis 16, 20, 21, 39, 40 kann an jeweils unterschiedlichen Stellen ein Kontakt mit der Welle 8 beziehungsweise der Buchse 9 erzielt werden. Dadurch kann auch verhindert werden, dass die Welle 8 beziehungsweise die Buchse 9 im Bereich der Zentriernäschen 13 bis 16, 21 durch eines der Klemmnäschen 10 bis 12, 20, 39, 40 aufgerauht oder anderweitig beschädigt wird. Somit kann eine zuverlässige Zentrierung und Fixierung des Lamellenpakets 6 auf der Welle 8 erzielt werden. Hierdurch wird eine sehr gute Konzentrizität zwischen dem Lamellenpaket 6 und der Welle 8 erzielt.
Beispielsweise kann auf diese Weise ein 14-poliger Rotor ausgestaltet werden. In entsprechender Weise können aber auch Rotoren mit einer anderen Polzahl realisiert werden.
Bei einem Lamellenpaket 6, das mit Magneten 24, 25 bestückt ist, kann jeweils nur zwischen Magneten 24, 25 mit gleicher Polausrichtung ein Klemm- oder Zentriernäschen vorhanden sein. Beispielsweise kann nur am Nordpol ein Klemm- oder Zentriernäschen vorhanden sein. Es können aber auch nur am Südpol ein Klemm- und Zentriernäschen vorhanden sein. Dadurch ist zwischen den Nordpolen und den Südpolen der magnetische Streufluss über die Welle 8 minimiert.
Die Dicke einer Lamelle 5, 7 kann über das verwendete Blech verändert werden. Die Breite des Lamellenpakets 6 ist über die Anzahl der Bleche, die zu dem Lamellenpaket 6 zusammengebaut werden, vorgebbar.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims

Elektrische Maschine (1), insbesondere Elektromotor, mit einem Rotor (2) und einer Welle (8), wobei der Rotor (2) mehrere Lamellen (5, 7) aufweist, wobei die Lamellen (5, 7) zur Ausbildung eines Lamellenpakets (6) auf die Welle (8) gefügt sind, und wobei die Lamellen (5,7) zumindest mittelbar mit der Welle (8) verbunden sind, wobei an zumindest einer Lamelle (5, 7) ein Klemmnäschen (10, 11, 12, 20) ausgebildet ist, das zur zumindest mittelbaren Befestigung des Lamellenpakets (6) an der Welle (8) dient, und dass an der Lamelle (5, 7) ein Zentriernäschen (13, 14, 15, 16, 21) ausgebildet ist, das zur zumindest im Wesentlichen radialen Zentrierung des Lamellenpakets (6) relativ zu der Welle (8) dient, wobei die Klemmnäschen (10, 11, 12, 20) in einer nach innen gerichteten, radialen Richtung eine abnehmende tangentiale Breite und damit eine abnehmende Steifigkeit aufweisen, und die Zentriernäschen (13, 14, 15, 16, 21) zur Wellenoberfläche der Welle (8) hin eine Einbuchtung oder Aussparung aufweisen, so dass die Zentriernäschen (13, 14, 15, 16, 21) mit zwei getrennten Anlageflächen an der Welle (8) anliegen.
Elektrische Maschine (1), insbesondere Elektromotor, mit einem Rotor (2) und einer Welle (8), wobei der Rotor (2) mehrere Lamellen (5, 7) aufweist, wobei die Lamellen (5, 7) als Lamellenpaket (6) vormontiert auf die Welle (8) gefügt sind, und wobei das Lamellenpaket (6) zumindest mittelbar mit der Welle (8) verbunden ist, wobei am Lamellenpaket (6) an zumindest einer Lamelle (5, 7) ein Klemmnäschen (10, 11, 12, 20) ausgebildet ist, das zur zumindest mittelbaren Befestigung des Lamellenpakets (6) an der Welle (8) dient, und dass an der Lamelle (5) oder an zumindest einer weiteren Lamelle (7) ein Zentriernäschen (13, 14, 15, 16, 21) ausgebildet ist, das zur zumindest im Wesentlichen radialen Zentrierung des Lamellenpakets (6) relativ zu der Welle (8) dient, wobei die Klemmnäschen (10, 11, 12, 20) in einer nach innen gerichteten, radialen Richtung eine abnehmende tangentiale Breite und damit eine abnehmende Steifigkeit aufweisen, und die Zentriernäschen (13, 14, 15, 16, 21) zur Wellenoberfläche der Welle (8) hin eine Einbuchtung oder Aussparung aufweisen, so dass die Zentriernäschen (13, 14, 15, 16, 21) mit zwei getrennten Anlageflächen an der Welle (8) anliegen.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an mehreren Lamellen (5, 7) des Lamellenpakets (6) Klemmnäschen (10, 11, 12, 20, 39, 40) ausgebildet sind und dass nicht hinter jedem Klemmnäschen (10, 11, 12, 20, 39, 40) der Lamelle (5, 7) ein Freiraum vorgesehen ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Lamellenpakete (6) vorgesehen sind, die unterschiedlich ausgestaltet sind.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Lamellenpakete (6) vorgesehen sind, die hintereinander verbaut sind.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Lamellen (5, 7) ein oder mehrere Klemmnäschen (39, 40) zur Befestigung der Magnete (24, 25) aufweisen.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (5, 7) mit Steg (26, 27, 29, 30) an einer Magnettasche (22, 23) und/oder ohne Steg an einer Magnettasche (22, 23) ausgeführt sind.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (5, 7) mit Steg (26, 27) am Luftspalt (28) und/oder ohne Steg am Luftspalt (28) ausgeführt sind.
Elektrische Maschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite eines außen angeordneten Stegs (26, 27) und/oder die Breite eines innen angeordneten Stegs (29, 30) an der Magnettasche (22, 23) sehr gering ist oder dass keine Stege an der Magnettasche (22, 23) vorhanden sind und zusätzlich zur kraftschlüssigen Verbindung zwischen der Welle (8) und dem Lamellenpaket (6) ein Klebstoff eingebracht ist.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest eine Magnettasche (22, 23) zur Erhöhung der Stabilität des Rotors (2) in Freiräume zwischen dem Lamellenpaket (6) und dem Magnet (24, 25) ein Klebstoff eingebracht ist und/oder dass zur Erhöhung der Stabilität die Freiräume (31) zwischen dem Lamellenpaket (6) und der Welle (8) und/oder die Freiräume zwischen dem Lamellenpaket (6) und dem Magnet (24, 25) mit dem Klebstoff ausgefüllt sind.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (8) aus einem nicht ferromagnetischen Werkstoff, insbesondere einem nicht ferromagnetischen Stahl, gebildet ist.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet dass zwischen die Welle (8) und dem Lamellenpaket (6) eine Buchse aus einem nicht ferromagnetischen Werkstoff, insbesondere einem nicht ferromagnetischen Stahl, gefügt ist.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Lamellenpaket (6) mit Kunststoff (45) ummantelt ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Duroplast ist und/oder dass der Kunststoff ein Thermoplast ist.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Lamellenpaket (6) mit einem hohlzylinderförmigen Mantel (45) ummantelt ist.
Elektrische Maschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der hohlzylinderförmige Mantel (45) aus einem nicht ferromagnetischen Werkstoff, insbesondere einem nicht ferromagnetischen Stahl, gebildet ist.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontur der Lamellen (5, 7) am Luftspalt (28) sinuspolförmig ausgeführt ist.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontur der Lamellen (5, 7) am Luftspalt (28) zylinderförmig ausgeführt ist.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einer Lamelle (5, 7) an zumindest einer Magnettasche (22, 23) ein federndes, bogenförmiges Klemmnäschen (39, 40) vorgesehen ist, das zum Befestigen eines Magneten (24, 25) in der Magnettasche (22, 23) dient.
Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (5, 7) zum Ausrichten der Lamellen (5, 7) auf der Welle (8) jeweils zumindest einen Verknüpfungspunkt (32) und/oder zumindest eine Bohrung (32) aufweisen.
Elektrische Maschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Verknüpfungspunkt (32) und/oder die Bohrung (32) an einem Zentriernäschen (14) der Lamelle (5) vorgesehen ist.