DE102017011391A1

DE102017011391A1 - Blechpaket für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sowie Aktivteil für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102017011391A1
Application number: DE102017011391.2A
Authority: DE
Inventors: Thomas Albrecht; Markus Balluff; Andreas Wanke; Maximilian Wilhelm
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2018-12-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Blechpaket (32) für eine elektrische Maschine, mit einer Mehrzahl von entlang einer Stapelrichtung (12) aufeinander gestapelten Blechelementen (14), wobei das jeweilige Blechelement (14) eine Mehrzahl von separat voneinander ausgebildeten und in Umfangsrichtung (20) des jeweiligen Blechelements (14) aufeinanderfolgenden und miteinander verbundenen Blechsegmenten (18) aufweist, wobei wenigstens zwei der Blechsegmente (18) zumindest eines der Blechelemente (14) asymmetrisch zueinander ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Blechpaket für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Aktivteil für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 10.
Ein solches Blechpaket für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sowie ein solches Aktivteil für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ist beispielsweise bereits der DE 10 2005 041 676 A1 als bekannt zu entnehmen. Das Blechpaket weist eine Mehrzahl von entlang einer Stapelrichtung aufeinander gestapelten Blechelementen auf, welche beispielsweise miteinander verbunden sind. Das Blechpaket ist beispielsweise Bestandteil des Aktivteils, welches als Rotor oder aber als Stator der elektrischen Maschine ausgebildet sein kann. Ist das Aktivteil beispielsweise als Stator ausgebildet, so ist das Blechpaket beispielsweise zumindest teilweise in einem Gehäuse des Aktivteils angeordnet und insbesondere zumindest drehfest mit dem Gehäuse verbunden.
Des Weiteren ist aus der DE 10 2014 111 293 A1 ein Blechpaket eines Stators oder eines Läufers bekannt. Die WO 2010/006737 A1 offenbart einen permanentmagnetischen Rotor für einen Elektromotor, mit einem Blechpaket aus mehreren in axialer Richtung gestapelten Rotorblechen. Darüber hinaus offenbart die DE 100 13 690 A1 ein Verfahren zur Herstellung von aus Blechteilen bestehenden Paketen. Außerdem ist aus der WO 00/15367 A1 ein Verfahren zum Herstellen eines länglichen Pakets von Lamellen bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Blechpaket und ein Aktivteil der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass besonders vorteilhafte Eigenschaften des Blechpakets beziehungsweise des Aktivteils realisiert werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Blechpaket mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Aktivteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um ein Blechpaket der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass besonders vorteilhafte Eigenschaften des Blechpakets und somit der elektrischen Maschine insgesamt realisiert werden können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das jeweilige Blechelement eine Mehrzahl von separat voneinander ausgebildeten und in Umfangsrichtung des jeweiligen Blechelements aufeinanderfolgenden und miteinander verbundenen Blechsegmenten aufweist, wobei wenigstens zwei der Blechsegmente zumindest eines der Blechelemente asymmetrisch zueinander ausgebildet sind. Durch diese asymmetrische Ausgestaltung der wenigstens zwei Blechsegmente kann eine strukturmechanische Asymmetrie in das Blechpaket eingebracht werden, wodurch insbesondere in Kombination mit einer entsprechenden Wahl einer Stapelreihenfolge strukturmechanische Schwingformen des Blechpakets und somit der elektrischen Maschine insgesamt gezielt beeinflusst werden können. In der Folge kann das auch als NVH-Verhalten bezeichnete Geräuschverhalten der elektrischen Maschine gezielt beeinflusst werden, sodass sich beispielsweise ein besonders vorteilhaftes und angenehmes Geräuschverhalten der elektrischen Maschine realisieren lässt (NVH - Noise Vibration Harshness).
Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei gezeigt, wenn sich die wenigstens zwei Blechsegmente in ihren jeweiligen, in Umfangsrichtung des zumindest einen Blechelements verlaufenden Längen voneinander unterscheiden. Mit anderen Worten sind die wenigstens zwei Blechsegmente beispielsweise zumindest dadurch asymmetrisch zueinander ausgebildet, dass sich die wenigstens zwei Blechsegmente in ihren jeweiligen, in Umfangsrichtung des zumindest einen Blechelements verlaufenden Längen voneinander unterscheiden. Hierdurch können die strukturmechanischen Schwingformen und somit das Geräuschverhalten des Blechpakets besonders gezielt und bedarfsgerecht beeinflusst werden, sodass sich beispielsweise ein besonders ruhiger und somit angenehmer Lauf der elektrischen Maschine realisieren lässt. Wird die elektrische Maschine beispielsweise genutzt, um ein Kraftfahrzeug elektrisch anzutreiben, so kann ein besonders hoher Fahrkomfort dargestellt werden.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Blechelemente mittels einer speziellen Stapeltechnik aufeinander gestapelt sind beziehungsweise werden. Vorzugsweise sind die Blechelemente mittels des sogenannten und auch als Ziegelsteinmauer-Verfahren bezeichneten Brick-Wall-Verfahrens aufeinander gestapelt. Hierdurch kann aus den auch als segmentierte Lamellen bezeichneten Blechelementen das auch als Eisenkern bezeichnete Blechpaket besonders vorteilhaft aufgebaut werden, insbesondere ohne übermäßige mechanische Spannungen in das Blechpaket einzubringen.
Das Blechpaket kann beispielsweise für einen Rotor oder aber für einen Stator der elektrischen Maschine verwendet werden, sodass die Blechelemente beispielsweise als Rotorlamellen oder Statorlamellen ausgebildet sind.
Eine besonders hohe mechanische Stabilität des Blechpakets kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Blechelemente miteinander verbacken und dadurch miteinander verbunden sind. Ferner ist es denkbar, dass die Blechelemente durch Stanzpacketieren der auch als Einzellamellen bezeichneten Blechelemente miteinander verbunden sind.
Um besonders vorteilhafte Eigenschaften des Blechpakets und somit der elektrischen Maschine insgesamt realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zumindest eine Blechelement mindestens ein anderes der Blechelemente entlang einer senkrecht zur Stapelrichtung verlaufenden Richtung überragt. Mit anderen Worten überragt zumindest ein Teilbereich des zumindest einen Blechelements das wenigstens eine andere Blechelement entlang der senkrecht zur Stapelrichtung verlaufenden Richtung, sodass der Teilbereich des zumindest einen Blechelements überdeckungsfrei zu dem mindestens einen anderen Blechelement angeordnet ist. Insbesondere überragt das zumindest eine Blechelement das mindestens eine andere Blechelement an einer außenumfangsseitigen Mantelfläche des Blechpakets. So kann eine, insbesondere außenumfangsseitige, Geometrie des Blechpakets realisiert werden, mittels welcher sich beispielsweise eine besonders vorteilhafte Kühlung des Blechpakets und somit der elektrischen Maschine realisieren lässt. Mit anderen Worten ist es insbesondere möglich, eine solche Geometrie, insbesondere Außengeometrie, des Blechpakets zu realisieren, dass eine besonders große zur Kühlung zur Verfügung stehende, insbesondere außenumfangsseitige, Fläche erreicht wird und/oder dass eine gezielte Leitung eines beispielsweise als Gas oder Flüssigkeit ausgebildeten Kühlmediums ermöglicht wird, sodass das Blechpaket beziehungsweise die elektrische Maschine während eines Betriebs der elektrischen Maschine effektiv und effizient gekühlt werden kann. Dadurch können übermäßige Temperaturen der elektrischen Maschine vermieden werden, sodass sich eine besonders hohe Leistung und eine besonders hohe Leistungsdichte der elektrischen Maschine realisieren lassen.
Um hierbei beispielsweise eine besonders effektive Kühlung zu realisieren, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das andere Blechelement entlang der Stapelrichtung unmittelbar auf das zumindest eine Blechelement folgt. Hierdurch kann beispielsweise eine solche vorteilhafte Eigenschaft des Blechpakets realisiert werden, dass eine besonders vorteilhafte Führung des Kühlmediums darstellbar ist. Unter dem Merkmal, dass das andere Blechelement entlang der Stapelrichtung unmittelbar auf das zumindest eine Blechelement folgt, ist insbesondere zu verstehen, dass das andere Blechelement und das zumindest eine Blechelement entlang der Stapelrichtung unmittelbar beziehungsweise direkt einander benachbart sind, sodass zwischen dem anderen Blechelement und dem zumindest einen Blechelement kein weiteres Blechelement angeordnet ist.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das zumindest eine Blechelement und wenigstens ein entlang der Stapelrichtung unmittelbar auf das zumindest eine Blechelement folgendes weiteres der Blechelemente, das heißt beispielsweise das andere Blechelement, symmetrisch zueinander ausgebildet sind. Hierdurch lassen sich beispielsweise die Schwingformen und somit das Geräuschverhalten des Blechpakets und somit der elektrischen Maschine insgesamt besonders vorteilhaft beeinflussen.
Um dabei beispielsweise eine besonders große, zur Kühlung zur Verfügung stehende Fläche und/oder eine besonders vorteilhafte Führung des Kühlmediums realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zumindest eine Blechelement und das wenigstens eine weitere Blechelement, insbesondere um die Stapelrichtung beziehungsweise um die beispielsweise parallel zur Stapelrichtung verlaufende oder mit der Stapelrichtung zusammenfallende axiale Richtung des Blechpakets, zueinander verdreht sind. Hierdurch kann eine insbesondere außenumfangsseitige Geometrie des Blechpakets realisiert werden, sodass sich eine besonders vorteilhafte Führung des Kühlmediums und in der Folge eine effiziente und effektive Kühlung des Blechpakets realisieren lassen.
Um beispielsweise die Schwingformen und somit das Geräuschverhalten des Blechpakets und somit der elektrischen Maschine besonders gezielt beeinflussen und insbesondere vorteilhaft einstellen zu können, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die jeweiligen Blechsegmente des zumindest einen Blechelements oder der Blechelemente jeweilige Formschlusselemente aufweisen, über welche die jeweiligen Blechsegmente des zumindest einen Blechelements in Umfangsrichtung des zumindest einen Blechelements formschlüssig miteinander verbunden sind, insbesondere derart, dass die Formschlusselemente formschlüssig zusammenwirken. Hierzu greifen beispielsweise die Formschlusselemente ineinander.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das jeweilige Blechelement außenumfangsseitig und in Umfangsrichtung des Blechelements wellenförmig ausgebildet ist. Hierdurch kann beispielsweise eine besonders große, außenumfangseitige Fläche des Blechpakets realisiert werden, wobei diese Fläche zur Kühlung des Blechpakets zur Verfügung steht. Dadurch kann eine besonders effektive und effiziente Kühlung realisiert werden, sodass übermäßig hohe Temperaturen des Blechpakets und somit der elektrischen Maschine insgesamt sicher vermieden werden können.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Blechelemente jeweilige Durchgangsöffnungen aufweisen, welche sich entlang der Stapelrichtung gegenseitig überlappen beziehungsweise überdecken. Hierdurch können beispielsweise die Schwingformen des Blechpakets besonders gezielt beeinflusst werden, sodass beispielsweise übermäßige beziehungsweise unangenehme Schwingungen während eines Betriebs der elektrischen Maschine vermieden werden können. In der Folge kann ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten dargestellt werden.
Um ein Aktivteil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 10 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass besonders vorteilhafte Eigenschaften des Aktivteils und somit der elektrischen Maschine insgesamt realisiert werden können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das jeweilige Blechelement eine Mehrzahl von separat voneinander ausgebildeten und in Umfangsrichtung des jeweiligen Blechelements aufeinanderfolgenden und miteinander verbundenen Blechsegmenten aufweist, wobei wenigstens zwei der Blechsegmente zumindest eines der Blechelemente asymmetrisch zueinander ausgebildet sind. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Blechpakets sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Aktivteils anzusehen und umgekehrt.
Das Aktivteil ist beispielsweise ein Stator der elektrischen Maschine. Der Stator umfasst dabei beispielsweise wenigstens ein Gehäuse, in welchem das Blechpaket zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, angeordnet sein kann. Dabei ist das Blechpaket beispielsweise zumindest drehfest mit dem Gehäuse verbunden, sodass Relativdrehungen zwischen dem Stator und dem Gehäuse, insbesondere um die axiale Richtung des Blechpakets vermieden sind.
Ferner ist es denkbar, dass das Aktivteil als ein Rotor der elektrischen Maschine ausgebildet ist. In vollständig hergestelltem Zustand der elektrischen Maschine umfasst diese den Rotor und den Stator, wobei der Rotor insbesondere um die axiale Richtung des Blechpakets relativ zu dem Stator drehbar ist.
Der Erfindung liegt insbesondere folgende Erkenntnis zugrunde: Bei der Herstellung von Eisenkernen für elektrische Maschinen wird zur Minimierung der Eisenverluste Elektroband verwendet. Hierbei wird eine Kontur aus dem jeweiligen Elektroband herausgestanzt, woraufhin das Blechpaket beziehungsweise der jeweilige Eisenkern aus durch das Ausstanzen hergestellten Einzellamellen hergestellt wird, indem die Einzellamellen aufeinander gestapelt werden. Aktuelle Herstellungskonzepte weisen jedoch Nachteile auf, die sich auf Kosten und Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine negativ auswirken können. Die Erfindung ermöglicht nun die Realisierung und Nutzung spezieller Eigenschaften, insbesondere Materialeigenschaften, für ein Aktivteil einer elektrischen Maschine bei gleichzeitig verringertem Verschnitt im Vergleich zum Stand der Technik. Zudem ermöglicht die Erfindung die gezielte Einbringung einer strukturmechanischen Asymmetrie zur Beeinflussung des Geräuschverhaltens der elektrischen Maschine. Außerdem ermöglicht die Erfindung eine vorteilhafte Oberflächenanpassung beziehungsweise Oberflächengestaltung, um eine effiziente und effektive Kühlung darstellen zu können.
Das jeweilige Blechsegment wird beispielsweise durch Stanzen hergestellt und dabei aus einem Elektroband beziehungsweise Elektroblech ausgestanzt. Dabei ermöglicht es das erfindungsgemäße Blechpaket beziehungsweise das erfindungsgemäße Aktivteil, einen beim Ausstanzen anfallenden Verschnitt besonders gering zu halten, sodass das Blechpaket kostengünstig hergestellt werden kann.
Bei aktuellen Blechschnitten für elektrische Maschinen mit verteilter Wicklung wird beispielsweise die Statorkontur zusammenhängend und vollständig herausgestanzt. Üblicherweise wird die Rotorkontur entsprechend dem Aufbau der finalen elektrischen Maschine, in der Statorkontur liegend, gestanzt, um die Blechausnutzung zu erhöhen. Hierfür muss jedoch üblicherweise ein Elektroband verwendet werden, dessen elektromagnetische und mechanische Eigenschaften einen Kompromiss darstellen und eine höhere Ausnutzung der elektrischen Maschine erschweren. Um diesen Umstand zu vermeiden, kann ein segmentierter Stator beziehungsweise Rotor verwendet werden, bei dem beispielsweise Einzelzellen herausgestanzt werden, die nachträglich zum Gesamtstator beziehungsweise Gesamtaktivteil zusammengesetzt werden. Hierbei entstehen jedoch nicht unerhebliche mechanische Spannungen im Material, welche die elektromagnetischen Eigenschaften verschlechtern. Die zuvor genannten Probleme und Nachteile können bei dem erfindungsgemäßen Aktivteil beziehungsweise durch das erfindungsgemäße Blechpaket vermieden werden.
Insbesondere lassen sich folgende Vorteile durch das erfindungsgemäße Blechpaket beziehungsweise das erfindungsgemäße Aktivteil realisieren:

- Blechausnutzung von Einzelzahnmaschinen trotz Anwendbarkeit für verteilte Wicklungen; kein Zwang zu Kompromissen in den Materialeigenschaften durch gleichzeitige Verwendung des Bleches für Rotor und Stator
- geringere Verluste durch mechanische Spannungsfreiheit des Blechpakets trotz Segmentierung
- Verringerung von auffälligen Geräuscheffekten durch gezielte Einbringung und Optimierung der strukturmechanischen Asymmetrie
- verbesserte Kühlung und damit Dauerleistung der elektrischen Maschine
- vorteilhafte Kombinierbarkeit mit zukünftigen Statorintegrationskonzepten, insbesondere hinsichtlich der Realisierung eines direkt verschraubten Stators.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Perspektivansicht eines Blechpakets für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei 1 der Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung dient;
2 eine schematische Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Blechpakets für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß einer ersten Ausführungsform;
3 eine schematische Perspektivansicht des Blechpakets gemäß einer zweiten Ausführungsform;
4 eine schematische Perspektivansicht des Blechpakets gemäß einer dritten Ausführungsform;
5 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Aktivteils für eine elektrische Maschine; und
6 eine schematische Draufsicht des Aktivteils gemäß 5.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht ein Blechpaket 10 für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet und umfasst in seinem vollständig hergestellten Zustand die elektrische Maschine, mittels welcher beispielsweise das Kraftfahrzeug elektrisch angetrieben werden kann. Hierzu umfasst die elektrische Maschine in ihrem vollständig hergestellten Zustand ein erstes Aktivteil in Form eines Stators und ein zweites Aktivteil in Form eines Rotors, wobei der Rotor beispielsweise von dem Stator antreibbar und dadurch um eine Drehachse relativ zu dem Stator drehbar ist.
Das Blechpaket 10 weist eine Mehrzahl von separat voneinander ausgebildeten und beispielsweise miteinander verbundenen sowie entlang einer in 1 durch einen Doppelpfeil 12 veranschaulichten Stapelrichtung aufeinander gestapelten Blechelementen 14 auf, wobei in 1 ein erstes der Blechelementen 14 mit 14a und ein zweites der Blechelemente 14 mit 14b bezeichnet ist. Dabei folgt das Blechelement 14b entlang der Stapelrichtung unmittelbar und somit direkt auf das Blechelement 14a, sodass die Blechelemente 14a und 14b entlang der Stapelrichtung unmittelbar beziehungsweise direkt benachbart sind. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass entlang der Stapelrichtung zwischen den Blechelementen 14a und 14b kein weiteres, anderes Blechelement angeordnet ist. Das jeweilige Blechelement 14 wird auch als Lamelle oder Blechlamelle bezeichnet und ist beispielsweise als Ring beziehungsweise zumindest im Wesentlichen ringförmig ausgebildet. Das in 1 veranschaulichte Blechpaket 10 ist beispielsweise ein Blechpaket für den Stator der elektrischen Maschinen. Somit weist das Blechpaket 10 innenumfangsseitig eine Mehrzahl von Zähnen 16 auf, welche auch als Statorzähne bezeichnet werden. In vollständig hergestelltem Zustand der elektrischen Maschine tragen die Zähne 16 jeweilige Wicklungen des Stators.
Wie aus 1 erkennbar ist, ist das jeweilige Blechelement 14 segmentiert und somit aus Segmenten aufgebaut. Dies bedeutet, dass das jeweilige Blechelement 14 eine Mehrzahl von separat voneinander ausgebildeten und in Umfangsrichtung des jeweiligen Blechelements 14 aufeinanderfolgenden und miteinander verbundenen Blechsegmenten 18 aufweist und insbesondere durch die Blechsegmente 18 gebildet ist. Dies ist in 1 besonders gut am Beispiel des Blechelements 14a erkennbar. Die Blechsegmente 18 folgen in Umfangsrichtung des jeweiligen Blechelements 14 paarweise direkt beziehungsweise unmittelbar aufeinander und berühren sich beispielsweise gegenseitig, wobei in 1 die Umfangsrichtung des jeweiligen Blechelements 14 und somit des Blechpakets 10 insgesamt durch einen Doppelpfeil 20 veranschaulicht ist. Die durch den Doppelpfeil 12 veranschaulichte Stapelrichtung verläuft dabei in axialer Richtung des Blechpakets 10 und somit der elektrischen Maschine insgesamt beziehungsweise fällt mit der axialen Richtung zusammen, wobei die axiale Richtung in 1 durch eine strichpunktierte Linie 22 veranschaulicht ist.
Aus 1 ist ferner besonders gut erkennbar, dass die jeweiligen, in Umfangsrichtung unmittelbar beziehungsweise direkt aufeinanderfolgenden Blechsegmente 18 über jeweilige Trennstellen 24 miteinander verbunden sind beziehungsweise an den Trennstellen 24 aneinander anschließen beziehungsweise aneinander anstoßen. Die jeweilige Trennstelle 24 verläuft dabei durch einen jeweiligen der Zähne 16. Die Zähne 16 sind in Umfangsrichtung des Blechpakets 10 aufeinanderfolgend und voneinander beabstandet angeordnet, wobei zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung des Blechpakets 10 unmittelbar beziehungsweise direkt aufeinanderfolgenden der Zähne 16 eine Zahnlücke angeordnet ist. Die jeweiligen Zahnlücken bilden eine jeweilige Nut, in welcher die jeweilige Wicklung zumindest teilweise aufnehmbar beziehungsweise aufgenommen ist. Die jeweilige Zahnlücke beziehungsweise die jeweilige Nut ist in radialer Richtung des Blechpakets 10 nach außen hin durch einen jeweiligen Nutgrund 26 begrenzt. Die radiale Richtung verläuft dabei senkrecht zur axialen Richtung und liegt an einer Ebene, in welcher die Umfangsrichtung liegt, wobei die axiale Richtung senkrecht zu dieser Ebene verläuft.
In 1 ist eine weitere, insbesondere alternative, Trennstelle 28 veranschaulicht, an welcher die Blechsegmente 18 aneinander anstoßen könnten beziehungsweise sich gegenseitig berühren könnten. Die Trennstelle 24 verläuft durch einen jeweiligen der Zähne 16, wobei die Trennstelle 28 durch einen der Nutgründe 26 und nicht etwa durch einen der Zähne 16 verläuft. Bei dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind die Blechsegmente 18 des jeweiligen Blechelements 14 symmetrisch zueinander ausgebildet, wobei vorzugsweise auch die Blechelemente 14 symmetrisch zueinander ausgebildet sind. Ferner sind die Blechelemente 14 entlang der Stapelrichtung deckungsgleich aufeinander gestapelt und somit nicht um die axiale Richtung zueinander verdreht. Außerdem ist keine zusätzliche Fügegeometrie vorgesehen, sodass die Blechsegmente 18 des jeweiligen Blechelements 14 keine formschlüssig miteinander zusammenwirkenden Formschlusselemente aufweisen, über welche die Blechsegmente 18 des jeweiligen Blechelements 14 in Umfangsrichtung formschlüssig miteinander verbunden sind.
Außerdem ist es vorgesehen, dass das jeweilige Blechelement 14 jeweilige Durchgangsöffnungen 30 aufweist, wobei sich die Durchgangsöffnungen 30 der Blechelemente 14 entlang der Stapelrichtung gegenseitig überdecken beziehungsweise überlappen. Hierdurch kann beispielsweise eine Direktverschraubung des Aktivteils, insbesondere des Stators, realisiert werden. Im Rahmen der Direktverschraubung werden beispielsweise durch die jeweiligen Durchgangsöffnungen 30 der Blechelemente 14 Schraubelemente wie beispielsweise Schrauben, insbesondere in axialer Richtung des Blechpakets 10, hindurchgesteckt, sodass beispielsweise das Blechpaket 10 direkt mit wenigstens einer weiteren Komponente des Aktivteils verschraubt werden kann. Dadurch kann beispielsweise das Blechpaket 10, insbesondere zumindest drehfest, mit der weiteren Komponente verbunden werden.
Bei dem Blechpaket 10 sind die Blechelemente 14 mittels des sogenannten Brick-Wall-Verfahrens entlang der Stapelrichtung aufeinander gestapelt, sodass die Blechelemente 14 um die axiale Richtung relativ zueinander verdreht sind. Mit anderen Worten ist das Blechelement 14a um die axiale Richtung des Blechpakets 10 zum Blechelement 14b verdreht. Somit sind beispielsweise die jeweiligen Trennstellen 24 beziehungsweise 28 der Blechelemente 14 um die axiale Richtung des Blechpakets 10 zueinander verdreht.
2 zeigt ein Blechpaket 32 für eine elektrische Maschine, insbesondere für ein Aktivteil einer elektrischen Maschine. Die vorigen und folgenden Ausführungen zum Blechpaket 10 gemäß 1 können im Grunde auch auf das Blechpaket 32 übertragen werden. In 2 sind die Blechsegmente 18 des jeweiligen Blechelements 14 mit 18a-d bezeichnet. Das Blechpaket 32 gemäß 2 unterscheidet sich nun zumindest dadurch von dem Blechpaket 10 gemäß 1, dass wenigstens zwei der Blechsegmente 18 des jeweiligen Blechelements 14 asymmetrisch zueinander ausgebildet sind. 2 zeigt eine erste Ausführungsform des Blechpakets 32. Bei der ersten Ausführungsform ist das Blechsegment 18a asymmetrisch zu dem Blechsegmenten 18b und 18d ausgebildet, und das Blechsegment 18c ist asymmetrisch zu den Blechsegmenten 18b und 18d ausgebildet. Die Blechsegmente 18a und 18c jedoch sind symmetrisch zueinander ausgebildet, wobei die Blechsegmente 18b und 18d symmetrisch zueinander ausgebildet sind. Dabei ist das Blechsegment 18a beziehungsweise 18c insbesondere dadurch asymmetrisch zum Blechsegment 18b beziehungsweise 18d ausgebildet, dass das jeweilige Blechsegment 18a beziehungsweise 18c eine in Umfangsrichtung des Blechpakets 10 verlaufende erste Länge aufweist, wobei das jeweilige Blechsegment 18b beziehungsweise 18d eine in Umfangsrichtung des Blechpakets 32 verlaufende, von der ersten Länge unterschiedliche zweite Länge aufweist. Dabei ist die zweite Länge größer als die erste Länge. Mit anderen Worten erstreckt sich beispielsweise das jeweilige Blechsegment 18a beziehungsweise 18c in Umfangsrichtung des Blechpakets 32 über einen ersten Winkelbereich, wobei sich das jeweilige Blechsegment 18b beziehungsweise 18d in Umfangsrichtung des Blechpakets 32 über einen von dem ersten Winkelbereich unterschiedlichen, zweiten Winkelbereich erstreckt, wobei dadurch, dass die zweite Länge größer als die erste Länge ist, der zweite Winkelbereich größer als der erste Winkelbereich ist. Insbesondere erstreckt sich das jeweilige Blechsegment 18a-d durchgängig über den jeweiligen Winkelbereich in Umfangsrichtung des Blechpakets 32.
Des Weiteren ist es jedoch vorgesehen, dass ein jeweiliger erster Längenbereich 34 des jeweiligen Blechsegments 18a beziehungsweise 18c symmetrisch zu einem jeweiligen zweiten Längenbereich 36 des jeweiligen Blechsegments 18b beziehungsweise 18d ausgebildet ist, wobei ein jeweiliger dritter Längenbereich 38 des jeweiligen Blechsegments 18a beziehungsweise 18d symmetrisch zu einem jeweiligen vierten Längenbereich 40 des jeweiligen Blechsegments 18b beziehungsweise 18d ausgebildet ist. Dabei schließt sich der jeweilige Längenbereich 38 in Umfangsrichtung des Blechpakets 32 unmittelbar beziehungsweise direkt an den jeweiligen Längenbereich 36 an, wobei sich der jeweilige Längenbereich 40 in Umfangsrichtung des Blechpakets 32 unmittelbar beziehungsweise direkt an den jeweiligen Längenbereich 34 anschließt. Dies bedeutet, dass der jeweilige Längenbereich 34 in Umfangsrichtung des Blechpakets 32 beispielsweise unmittelbar beziehungsweise direkt an den jeweiligen Längenbereich 40 anstößt, wobei beispielsweise der jeweilige Längenbereich 38 in Umfangsrichtung des Blechpakets 32 unmittelbar beziehungsweise direkt an den jeweiligen Längenbereich 36 anstößt.
Bei dem Blechpaket 32 sind die Blechelemente 14 um die axiale Richtung des Blechpakets 32 zueinander verdreht und dabei beispielsweise mittels des auch als Ziegelsteinmauer-Verfahren bezeichneten Brick-Wall-Verfahrens aufeinander gestapelt. Insbesondere sind beispielsweise die Blechelemente 14a und 14b um die axiale Richtung des Blechpakets 32 derart zueinander verdreht, dass beispielsweise die Längenbereich 34 des Blechelements 14a auf den Längenbereichen 40 des Blechelements 14b und somit um die Längenbereiche 36 des Blechelements 14a auf den Längenbereichen 38 des Blechelements 14b zum Liegen kommen.
Außerdem weisen die Blechsegmente 18a-d des jeweiligen Blechelements 14 jeweilige Formschlusselemente 42 auf, durch welche beispielsweise eine Feder-Nut-Verbindung zwischen den jeweiligen Blechsegmenten 18a-d des jeweiligen Blechelements 14 gebildet ist. Die Formschlusselemente 42 wirken dabei zumindest in Umfangsrichtung des Blechpakets 32 formschlüssig miteinander zusammen, sodass die Blechsegmente 18a-d des jeweiligen Blechelements 14 in Umfangsrichtung des Blechpakets 32 formschlüssig miteinander verbunden sind. Hierzu greifen die Formschlusselemente 42 ineinander, wobei die Formschlusselemente 42 jeweilige Wandungen beziehungsweise Wandungsbereiche in Umfangsrichtung hintergreifen.
3 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine zweite Ausführungsform des Blechpakets 32. In 3 sind die jeweiligen Blechsegmente 18 des jeweiligen Blechelements 14 mit 18a-h bezeichnet. Bei der ersten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass zwischen den zwei jeweiligen, in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden, symmetrisch zueinander ausgebildeten Blechsegmenten 18a und 18c beziehungsweise 18b und 18d jeweils mindestens beziehungsweise genau eines der Blechsegmente 18b und 18d beziehungsweise 18a und 18c angeordnet ist, die asymmetrisch zu den Blechsegmenten 18a und 18c beziehungsweise 18b und 18d ausgebildet sind. Mit anderen Worten folgt auf die Umfangsrichtung des Blechpakets 32 auf das jeweilige Blechsegment 18 ein asymmetrisch dazu ausgebildetes weiteres Blechsegment 18 direkt beziehungsweise unmittelbar.
Bei der zweiten Ausführungsform sind die Blechsegmente 18a, 18b, 18d und 18g symmetrisch zueinander ausgebildet, wobei die Blechsegmente 18c, 18e, 18f und 18h symmetrisch zueinander und asymmetrisch zu den Blechsegmenten 18a, 18b, 18d und 18g ausgebildet sind. Während die Blechsegmente 18 des jeweiligen Blechelements 14 in Umfangsrichtung des Blechpakets 32 symmetrisch aufeinanderfolgend angeordnet sind, sind die Blechsegmente 18 des jeweiligen Blechelements 14 bei der zweiten Ausführungsform in Umfangsrichtung des Blechpakets 32 asymmetrisch aufeinanderfolgend angeordnet. Dabei folgt auf das Blechsegment 18a in Umfangsrichtung des Blechpakets 32 unmittelbar beziehungsweise direkt das Blechsegment 18b, auf welches das Blechsegment 18c folgt und auf das Blechsegment 18c folgt das Blechsegment 18d, auf welches das Blechsegment 18e folgt. Auf das Blechsegment 18e folgt das Blechsegment 18f, auf welches wiederum das Blechsegment 18g folgt. Auf das Blechsegment 18g folgt das Blechsegment 18h, auf welches das Blechsegment 18a unmittelbar beziehungsweise direkt folgt. Somit sind bei der zweiten Ausführungsform die jeweiligen Blechsegmente 18 des jeweiligen Blechelements 14 nicht nur asymmetrisch zueinander ausgebildet, sondern auch in Umfangsrichtung des Blechpakets 32 asymmetrisch beziehungsweise ungleichmäßig aufeinanderfolgend angeordnet. Dadurch kann eine strukturmechanische Asymmetrie besonders gezielt und bedarfsgerecht in das Blechpaket 32 eingebracht werden, sodass beispielsweise Schwingformen des Blechpakets 32 gezielt beeinflusst beziehungsweise eingestellt werden können. In der Folge kann beispielsweise ein besonders vorteilhaftes und auch als NVH-Verhalten (NVH - Noise Vibration Harshness) bezeichnetes Geräuschverhalten der elektrischen Maschine realisiert werden.
Während das Blechpaket 32 bei der zweiten Ausführungsform außenumfangsseitig zylindrisch ausgebildet ist, das heißt die Form eines geraden Kreiszylinders aufweist, ist das Blechpaket 10 beziehungsweise 32 gemäß der zweiten Ausführungsform außenumfangsseitig und in Umfangsrichtung des Blechpakets 32 beziehungsweise 10 wellenförmig ausgestaltet. Durch diese wellenförmige Ausgestaltung kann beispielsweise eine besonders große, außenumfangsseitige Fläche des Blechpakets 32 realisiert werden, wobei das Blechpaket 32 über diese große Fläche effektiv und effizient gekühlt werden kann. Ein jeweiliger Wellenberg der Wellenform bildet dabei beispielsweise eine Lasche 44, in welcher beispielsweise die jeweilige Durchgangsöffnung 30 ausgebildet ist.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform, welche sich insbesondere dadurch von der zweiten Ausführungsform unterscheidet, dass beispielsweise die Blechelemente 14 asymmetrisch zueinander angeordnet, das heißt nicht deckungsgleich zueinander angeordnet, sind. Insbesondere ist es denkbar, dass alternativ oder zusätzlich erste der Blechelemente 14 symmetrisch zueinander ausgebildet sind, wobei zweite der Blechelemente 14 symmetrisch zueinander und asymmetrisch zu den ersten Blechelementen 14 ausgebildet sind. Dabei ist zwischen jeweils zwei entlang der Stapelrichtung aufeinanderfolgenden der ersten Blechelemente 14 wenigstens oder genau eines der zweiten Blechelemente 14 angeordnet. Hierdurch überragen beispielsweise erste der Laschen 44 des jeweiligen ersten Blechelements 14 zweite der Laschen 44 des jeweiligen zweiten Blechelements 14 in radialer Richtung des Blechpakets 32 nach außen hin, wobei beispielsweise dritte der Laschen 44 des jeweiligen zweiten Blechelements 14 jeweilige vierte der Laschen 44 des jeweiligen ersten Blechelements 14 in radialer Richtung des Blechpakets 32 nach außen hin überragen. Hierdurch entsteht beispielsweise eine Rippengeometrie mit Nuten, durch welche beispielsweise ein als Gas oder Flüssigkeit ausgebildetes Kühlmedium zum Kühlen des Blechpakets 32 besonders vorteilhaft hindurchströmen kann. Dadurch können das Blechpaket 32 und somit die elektrische Maschine besonders vorteilhaft gekühlt werden. Dabei sind in 4 einige dieser Nuten, durch die das Kühlmedium strömen kann, mit 46 bezeichnet.
Schließlich veranschaulichen 5 und 6 ein Aktivteil 48 für eine elektrische Maschine, welche beispielsweise das Blechpaket 32 sowie ein Gehäuse 50 aufweist. Das Blechpaket 32 ist dabei zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in dem Gehäuse 50 angeordnet und zumindest drehfest mit dem Gehäuse 50 verbunden. Besonders gut aus 5 ist erkennbar, dass die jeweiligen Nuten 46 mit dem Gehäuse 50, insbesondere mit einer innenumfangsseitigen Mantelfläche 52 des Gehäuses 50, wenigstens ein oder mehrere Kanäle begrenzen, durch den beziehungsweise die das Kühlmedium hindurchströmen kann. Die Rippengeometrie entsteht insbesondere durch Verdrehen jeder Lamellen- beziehungsweise Blechelementebene um eine Lasche 44, insbesondere in Umfangsrichtung des Blechpakets 32. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass die Blechelemente 14 symmetrisch zueinander ausgebildet sind. Weist dann das jeweilige Blechelement 14 die beispielsweise aus 2 erkennbare Wellenform außenumfangsseitig auf, und werden dann beispielsweise die Blechelemente 14 um die axiale Richtung des Blechpakets 32 zueinander verdreht, so überragen beispielsweise die Wellenberge der Wellenform des Blechelements 14a Wellentäler der Wellenform des Blechelements 14b in radialer Richtung nach außen, wobei die Wellenberge des Blechelements 14b die Wellentäler des Blechelements 14a in radialer Richtung nach außen überragen. Hierdurch kann beispielsweise die Rippengeometrie mit den Nuten 46 realisiert werden, wodurch die von dem auch als Kühlmittel bezeichneten Kühlmedium durchströmbaren Kühlkanäle gebildet werden. Die radiale Richtung ist dabei eine senkrecht zur Stapelrichtung verlaufende Richtung, entlang welcher die ersten Blechelemente 14 die zweiten Blechelemente 14 beziehungsweise umgekehrt überragen.
Aus 6 ist erkennbar, dass das Gehäuse 50 beispielsweise einen Zulauf 54 aufweist, über welchen das Kühlmedium in die Kühlkanäle eingeleitet werden kann. Ausgehend von dem Zulauf 54 kann das Kühlmedium die Kühlkanäle durchströmen und dadurch beispielsweise zu einem Ablauf 56 strömen, über welchen das Kühlmedium aus den Kühlkanälen abgeführt werden kann. Dabei veranschaulicht in 6 ein Pfeil 58 die auch als Gravitationskraft bezeichnete Schwerkraft, welche gemäß dem Pfeil 58 und somit beispielsweise in vertikaler Richtung nach unten wirkt. Das Kühlmedium kann somit beispielsweise schwerkraftbedingt von dem Zulauf 54 durch die Kühlkanäle zu dem Ablauf 56 strömen, wodurch das Blechpaket 32 effektiv und effizient gekühlt wird.
Das Blechpaket 32 ist beispielsweise in das Gehäuse 50 eingepresst. Dabei wird die Rippengeometrie als Kühlkanal mit sehr großer Oberfläche und/oder spezieller Oberflächenstruktur verwendet, um eine effiziente und effektive Kühlung des Blechpakets 32 zu realisieren.
Insbesondere ist es denkbar, dass alle Blechsegmente 18 des jeweiligen Blechelements 14 asymmetrisch zueinander ausgebildet sind. Ferner kann vorgesehen sein, dass zumindest zwei der Blechsegmente 18 des jeweiligen Blechelements 14 asymmetrisch zueinander ausgebildet sind, um hierdurch Schwingungseigenschaften des Blechpakets 32 derart gezielt einstellen und optimieren zu können, um ein besonders vorteilhaftes Geräuschverhalten realisieren zu können.
Insbesondere ist es denkbar, die jeweiligen Blechelemente 14 insbesondere um die axiale Richtung des Blechpakets 32 relativ zueinander um einen Winkelversatz beziehungsweise Winkelbetrag zu verdrehen, wobei dieser Winkelbetrag, um welchen die jeweiligen Blechelemente 14 zueinander verdreht sind, zur Beeinflussung der Schwingungseigenschaften beiträgt und entsprechend eingestellt beziehungsweise angepasst werden kann. In Summe wird durch den Winkelversatz ein stabiles Blechpaket erzeugt, welches nach außen hin übliche Eigenschaften aufweisen kann, wobei gleichzeitig besonders vorteilhafte Schwingungsformen und somit ein vorteilhaftes Geräuschverhalten dargestellt werden können. Der jeweilige Winkelversatz der jeweiligen, auch als Lagen bezeichneten Blechelemente 14 kann entlang der Stapelrichtung gleichmäßig beziehungsweise symmetrisch oder auch ungleichmäßig beziehungsweise ungeordnet erfolgen, sodass sich keine Unterstrukturen wiederholen. Die beispielsweise asymmetrisch zueinander ausgebildeten Blechsegmente 18 können zusätzlich noch andere unterschiedliche Ausgestaltungen haben, um beispielsweise im fertig hergestellten Blechpaket 32 sich wiederholend oder konstruktive Strukturen wie beispielsweise Halterungen, Nuten, Kanäle, Kühlkanäle, Oberflächenvergrößerung etc. zu bilden.
Bezugszeichenliste

10: Blechpaket
12: Doppelpfeil
14: Blechelemente
14a, b: Blechelement
16: Zähne
18: Blechsegment
18a-h: Blechsegment
20: Doppelpfeil
22: strichpunktierte Linie
24: Trennstelle
26: Nutgrund
28: Trennstelle
30: Durchgangsöffnung
32: Blechpaket
34: Längenbereich
36: Längenbereich
38: Längenbereich
40: Längenbereich
42: Formschlusselemente
44: Lasche
46: Nut
48: Aktivteil
50: Gehäuse
52: innenumfangsseitige Mantelfläche
54: Zulauf
56: Ablauf
58: Pfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005041676 A1 [0002]
DE 102014111293 A1 [0003]
WO 2010/006737 A1 [0003]
DE 10013690 A1 [0003]
WO 0015367 A1 [0003]

Claims

Blechpaket (32) für eine elektrische Maschine, mit einer Mehrzahl von entlang einer Stapelrichtung (12) aufeinander gestapelten Blechelementen (14), dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Blechelement (14) eine Mehrzahl von separat voneinander ausgebildeten und in Umfangsrichtung (20) des jeweiligen Blechelements (14) aufeinanderfolgenden und miteinander verbundenen Blechsegmenten (18) aufweist, wobei wenigstens zwei der Blechsegmente (18) zumindest eines der Blechelemente (14) asymmetrisch zueinander ausgebildet sind.
Blechpaket (32) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die wenigstens zwei Blechsegmente (18a, b) in ihren jeweiligen, in Umfangsrichtung (20) des zumindest einen Blechelements (14) verlaufenden Längen voneinander unterscheiden.
Blechpaket (32) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Blechelement (14) mindestens ein anderes der Blechelemente (14) entlang einer senkrecht zur Stapelrichtung (12) verlaufenden Richtung überragt.
Blechpaket (32) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Blechelement (14) entlang der Stapelrichtung (12) unmittelbar auf das zumindest eine Blechelement (14) folgt.
Blechpaket (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Blechelement (14) und wenigstens ein entlang der Stapelrichtung (12) unmittelbar auf das zumindest eine Blechelement (14) folgendes weiteres der Blechelemente (14) symmetrisch zueinander ausgebildet sind.
Blechpaket (32) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Blechelement (14) und das wenigstens eine weitere Blechelement (14) zueinander verdreht sind.
Blechpaket (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Blechsegmente (18) des zumindest einen Blechelements (14) jeweilige Formschlusselemente (42) aufweisen, über welche die jeweiligen Blechsegmente (18) des zumindest einen Blechelements (14) in Umfangsrichtung (20) des zumindest einen Blechelements (14) formschlüssig miteinander verbunden sind.
Blechpaket (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Blechelement (14) außenumfangsseitig und in Umfangsrichtung (20) des Blechelements (14) wellenförmig ausgebildet ist.
Blechpaket (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechelemente (14) jeweilige Durchgangsöffnungen (30) aufweisen, welche sich entlang der Stapelrichtung (12) gegenseitig überlappen.
Aktivteil (48) für eine elektrische Maschine, mit wenigstens einem Blechpaket (32), welches eine Mehrzahl von entlang einer Stapelrichtung (12) aufeinander gestapelten Blechelementen (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Blechelement (14) eine Mehrzahl von separat voneinander ausgebildeten und in Umfangsrichtung (20) des jeweiligen Blechelements (14) aufeinanderfolgenden und miteinander verbundenen Blechsegmenten (18) aufweist, wobei wenigstens zwei der Blechsegmente (18) zumindest eines der Blechelemente (14) asymmetrisch zueinander ausgebildet sind.