DE102010030326A1

DE102010030326A1 - Befestigung von Einzelmagneten eines Maschinenteils einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE102010030326A1
Application number: DE201010030326
Authority: DE
Inventors: Thomas Lott; Christian Meyer; Martin-Peter Bolz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2011-12-22
Also published as: WO2011160872A2; CN102948041A; JP2013529054A; WO2011160872A3; EP2586117A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Maschinenteil (10), insbesondere ein Läufer oder Stator einer elektrischen Maschine. Das Maschinenteil (10) umfasst: ein Paket (12) aus einer Mehrzahl von übereinander geschichteten Lamellenblechen, wenigstens einen Magneten (16), welcher in einer im Paket (12) ausgebildeten Tasche (14) aufgenommen ist, wobei eines der Lamellenbleche mit wenigstens einer Klemmnase (18) ausgebildet ist, welche in die Tasche (14) hineinragt und welche den Magneten (16) in der Tasche (14) fixiert, und wobei die Klemmnase (18) derart ausgebildet ist, dass sie beim Einschieben durch den Magneten (16) zumindest teilweise plastisch verformt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Maschinenteil für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Läufer oder einen Stator eines elektrischen Motors, welcher mit wenigstens einem Permanentmagneten versehen ist.
Stand der Technik
Bei einem elektrisch kommutierten Motor ist ein Rotor mit einer Mehrzahl von Permanentmagneten versehen, welche möglichst stabil im Rotor befestigt werden müssen.
Ein derartiger Rotor ist üblicherweise als ein Speichenrotor ausgebildet, welcher ein Paket aufeinander angeordneter Rotorlamellenbleche umfasst. Die Rotorlamellenbleche sind Stanzteile, in welchen jeweils speichenförmig angeordnete Ausnehmungen angeordnet sind. Im Rotorpaket liegen die speichenförmig angeordneten Ausnehmungen derart übereinander, dass Taschen zur Aufnahme der Permanentmagnete gebildet werden. Die Permanentmagnete werden in den Taschen durch Klebstoff oder durch Klemmnasen fixiert.
Bei der Fixierung durch Klemmnasen besteht allerdings das Problem, dass beim Einschieben eines Magneten in die zugeordnete Tasche jeweils die Klemmnase an der Oberfläche des Magneten entlang reibt. Dabei kann die Magnetoberfläche beschädigt oder abgeschabt werden. Da Klebstoff und Metall unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, kann mit einer Fixierung durch Klebstoff keine dauerhaft sichere Befestigung der Magneten erreicht werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Maschinenteil für eine elektrische Maschine bereitzustellen, welches eine verbesserte Befestigung der Magnete ermöglicht, wobei eine Beschädigung der Magnete beim Einbau verhindert werden soll.
Offenbarung der Erfindung
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Maschinenteil gemäß Anspruch 1 sowie ein elektronisch kommutierter Motor gemäß dem nebengeordneten Anspruch bereitgestellt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen erläutert.
Gemäß einem Aspekt ist ein Maschinenteil, insbesondere ein Läufer oder Stator einer elektrischen Maschine vorgesehen. Das Maschinenteil umfasst:
ein Paket aus einer Mehrzahl von übereinander geschichteten Lamellenblechen,
wenigstens einen Magneten, welcher in einer im Paket ausgebildeten Tasche aufgenommen ist,
wobei eines der Lamellenbleche mit wenigstens einer Klemmnase ausgebildet ist, welche in die Tasche hineinragt und welche den Magneten in der Tasche fixiert,
wobei die Klemmnase derart ausgebildet ist, dass sie beim Einschieben des Magneten zumindest teilweise plastisch verformt wird.
Durch die plastische Verformbarkeit der Klemmnase kann sichergestellt werden, dass die Oberfläche des Magneten beim Einbau nicht beschädigt wird.
Es kann vorgesehen sein, dass das Lamellenblech, an dem die Klemmnase ausgebildet ist, sich von den anderen Lamellenblechen unterscheidet. Somit muss bei der Herstellung des Maschinenteils nur ein Lamellenblech mit Klemmnasen bereitgestellt werden und für die restlichen Lamellenbleche können Standardteile verwendet werden. Es ist hierbei auch denkbar, das Lamellenblech, an dem die Klemmnase ausgebildet ist, aus einem Material mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften herzustellen, verglichen mit den restlichen Lamellenblechen.
Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Klemmnasen vorgesehen, insbesondere kann für jede Tasche zur Aufnahme jeweils eines Magneten eine zugeordnete Klemmnase vorgesehen sein. Dadurch kann sichergestellt werden, dass jeder Magnet des Maschinenteils durch seine zugeordnete Klemmnase in der zugeordneten Tasche des Pakets fixiert wird.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Klemmnase bei Einschub des Magneten auch elastisch verformt werden, so dass der Magnet durch die elastische Rückstellkraft der Klemmnase in der Tasche fixiert ist. Dadurch kann eine besonders sichere Fixierung des Magneten erreicht werden.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Klemmnase sich in Richtung auf ihr dem Magneten zugewandtes Ende hin verjüngt. Dadurch kann die plastische und elastische Verformbarkeit der Klemmnase derart eingestellt werden, dass sich das dem Magneten zugewandte Ende beim Einbau des Magneten leicht plastisch verformen lässt und somit die Oberfläche des Magneten nicht beschädigt, während der vom Magneten abgewandte Abschnitt der Klemmnase nicht so leicht plastisch verformbar ist und somit durch seine elastische Rückstellkraft den Magneten in der Tasche fixieren kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Klemmnase mit wenigstens einer Einkerbung versehen ist. Durch eine oder mehrere derartige Einkerbungen kann die plastische und elastische Verformbarkeit unterschiedlicher Bereiche der Klemmnase genau an die Anforderungen eines bestimmten Maschinenteils angepasst werden, um sowohl Beschädigungen der Magnetoberfläche zu vermeiden, als auch eine sichere Befestigung der Magneten in ihren zugeordneten Taschen zu erreichen.
Hierbei kann die wenigstens eine Einkerbung in einem Bereich der Klemmnase angeordnet sein, welcher bei Einschub des Magneten besonders stark plastisch verformt wird, um die plastische Verformbarkeit der Klemmnase in diesem Bereich gezielt zu erhöhen.
Insbesondere können zwei Einkerbungen vorgesehen sein, welche einander gegenüber derart angeordnet sind, dass die Klemmnase einen eingeschnürten Bereich aufweist. Dieser eingeschnürte Bereich weist dann gegenüber den anderen Bereichen der Klemmnase eine erhöhte plastische Verformbarkeit auf, so dass sichergestellt werden kann, dass die Klemmnase genau in diesem Bereich besonders stark plastisch verformt wird, wenn ein Magnet in die der Klemmnase zugeordnete Tasche eingeschoben wird.
Weiterhin wird ein elektrisch kommutierter Motor bereitgestellt, welcher einen Rotor als ein Maschinenteil wie voranstehend beschrieben umfasst.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine Draufsicht eines Speichenrotors vor Montage der Magnete;
2 einen Querschnitt durch eine Klemmnase und einen Magneten nach dem Einbau des Magneten in den Speichenrotor;
3 eine Ausschnittsvergrößerung des in 1 mit A gekennzeichneten Bereichs mit einer Klemmnase gemäß einer Ausführungsform; und
4 eine modifizierte Ausführungsform der in 3 dargestellten Klemmnase.
Beschreibung von Ausführungsformen
Wie in 1 gezeigt, umfasst ein Speichenrotor 10 (Maschinenteil) für einen elektrisch kommutierten Motor ein Rotorpaket 12, welches beispielsweise aus einer Mehrzahl gestanzter und übereinander angeordneter Rotorlamellenbleche gebildet ist. Im Rotorpaket 12 sind Taschen 14 ausgebildet, in welchen Magnete 16 (siehe 2) aufgenommen werden können.
In einem der Rotorlamellenbleche des Rotorpakets 12 sind Klemmnasen 18 ausgebildet, welche in die Taschen 14 hineinragen. Derart gebildete Klemmnasen 18 können somit während der Herstellung der Rotorlamellenbleche ausgeformt werden, ohne dass zusätzliche Arbeitsschritte benötigt werden oder zusätzliche Teile am oder im Speichenrotor 10 angebracht werden müssen.
Wie in 2 gezeigt, wird bei Einschub eines Magneten 16 in eine Tasche 14 die zugeordnete Klemmnase 18 verformt. Vorzugsweise findet dabei sowohl eine plastische als auch eine elastische Verformung der Klemmnase 18 statt. Durch die plastische Verformung wird die auf die Oberfläche des Magneten 16 wirkende Kraft verringert. Eine Beschädigung der Oberfläche des Magneten 16 während des Einschubs oder während des Betriebs des elektrisch kommutierten Motors kann somit vermieden werden.
Die Klemmnase 18 ist dabei so ausgebildet, dass in eingebautem Zustand des Magneten 16 eine der Oberflächen der Klemmnase 18 in einem spitzen Winkel oder nahezu parallel am Magneten 16 anliegt. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass die Länge der Klemmnase so gewählt ist, dass sie in die Tasche 14 hineinragt, so dass sie beim Einschieben des Magneten umgebogen wird und entsprechend an dem Magneten 16 in umgebogener Stellung anliegt. Vorzugsweise sollte der Winkel zwischen der Fläche, an der die Klemmnase anliegt und dem umgebogenen Teil der Klemmnase kleiner 45° vorzugsweise kleiner 30° umfassen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass von einer Kante der Klemmnase 18 keine übermäßig große Kraft auf einen kleinen Bereich der Oberfläche des Magneten 16 ausgeübt wird. Gleichzeitig wird der Magnet 16 von der Klemmnase 18 sicher in der Tasche 14 gehalten.
Wie in 3 gezeigt, ist eine Klemmnase 18 gemäß einer ersten Ausführungsform so ausgebildet, dass sie sich in Richtung auf einen Endbereich hin verjüngt. Dadurch kann erreicht werden, dass sich insbesondere der Endbereich der Klemmnase 18 leicht plastisch und elastisch verformen lässt, so dass die Oberfläche des Magneten 16 beim Einbau nicht beschädigt wird.
Eine zweite Ausführungsform einer Klemmnase 118 ist in 4 gezeigt. Auch die Klemmnase 118 ist vorzugsweise einstückig mit einem Rotorlamellenblech ausgeformt und wird beim Einbau eines Magneten in die zugeordnete Tasche eines Speichenrotors so verformt, wie in 2 für die Klemmnase 18 gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt.
Bei der Klemmnase 118 gemäß der zweiten Ausführungsform sind mehrere Einkerbungen 120, 122 vorgesehen, welche ermöglichen, dass ein mittlerer Bereich der Klemmnase 118 einen geringeren Querschnitt aufweist und dadurch besonders einfach plastisch und elastisch verformbar ist. Hierbei können, wie dargestellt, zwei gegenüber liegende Einkerbungen 120, 122 vorgesehen sein, so dass ein eingeschnürter Bereich entsteht. Alternativ kann nur eine Einkerbung pro Klemmnase 118 vorgesehen sein, oder es können mehrere Einkerbungen vorgesehen sein, welche einander nicht direkt gegenüber liegen.
Durch die Anordnung und Größe der Einkerbungen 120, 122 kann die plastische und die elastische Verformbarkeit der Klemmnase 118 genau für die jeweilige Kombination aus Rotorpaket und Magneten so eingestellt werden, dass sowohl Beschädigungen der Oberfläche des Magneten vermieden werden können, als auch eine ausreichende Fixierung der Magneten in den Taschen des Rotorpakets gewährleistet ist.

Claims

Maschinenteil (10), insbesondere ein Läufer oder ein Stator einer elektrischen Maschine, umfassend: ein Paket (12) aus einer Mehrzahl von übereinander geschichteten Lamellenblechen, wenigstens einen Magneten (16), welcher in einer im Paket (12) ausgebildeten Tasche (14) aufgenommen ist, wobei eines der Lamellenbleche mit wenigstens einer Klemmnase (18; 118) ausgebildet ist, welche in die Tasche (14) hineinragt und welche den Magneten (16) in der Tasche (14) fixiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmnase (18; 118) derart ausgebildet ist, dass sie beim Einschieben des Magneten (16) zumindest teilweise plastisch verformt wird.
Maschinenteil (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lamellenblech, an dem die Klemmnase (18; 118) ausgebildet ist, sich von den anderen Lamellenblechen unterscheidet.
Maschinenteil (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Klemmnasen (18; 118) vorgesehen ist.
Maschinenteil (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmnase (18; 118) beim Einschieben durch den Magneten (16) auch elastisch verformt wird, so dass der Magnet (16) durch die elastische Rückstellkraft der Klemmnase (18; 118) in der Tasche (14) fixiert ist.
Maschinenteil (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmnase (18; 118) sich in Richtung auf ihr dem Magneten (16) zugewandtes Ende hin verjüngt.
Maschinenteil (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmnase (118) mit wenigstens einer Einkerbung (120, 122) versehen ist.
Maschinenteil (10) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Einkerbung (120, 122) in einem Bereich der Klemmnase (118) angeordnet ist, welcher bei Einschub des Magneten (16) besonders stark plastisch verformt wird.
Maschinenteil (10) gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei einander gegenüber liegende Einkerbungen (120, 122) vorgesehen sind.
Elektrisch kommutierter Motor, umfassend einen Rotor (10), welcher als ein Maschinenteil gemäß einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildet ist.