DE10242404A1

DE10242404A1 - Blechpaket für eine elektrische Maschine

Info

Publication number: DE10242404A1
Application number: DE2002142404
Authority: DE
Inventors: Heiko Sponar
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2004-03-25
Also published as: WO2004021548A1

Abstract

Es wird ein Blechpaket (26) für eine elektrische Maschine (10) vorgeschlagen. Das Blechpaket (26) besteht aus übereinander gestapelten Blechlaminaten (28) mit dem Wesentlichen konstanter Dicke (D). Das Blechpaket (26) ist vorzugsweise ein Stator (16) einer elektrischen Maschine (10). Das Blechpaket (26) ist ringförmig aufgebaut mit nach außen abstehenden Polzähnen (20). Zwischen den Polzähnen (20) wird das Material des Blechlaminats (28) verpresst. Dadurch lässt sich gezielt die Drehmomentenwelligkeit einer elektrischen Maschine (10) beeinflussen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Blechpaket für eine elektrische Maschine nach dein Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der US 5,918,359 ist ein Blechpaket bekannt, das als Stator oder Rotor einer elektrischen Maschine verwendet werden kann. Das Blechpaket besteht aus übereinander gestapelten Blechlaminaten mit im wesentlichen konstanter Dicke. Durch die konstante Dicke der Blechlaminate ist insbesondere die Drehmomentenwelligkeit und im gewissem Masse auch die Leistung der elektrischen Maschine, in der das Blechpaket angeordnet ist, fest vorgegeben und ist durch die Herstellung nicht beeinflussbar.

Aus der DE 34 18 069 A1 ist ein Blechpaket bekannt, dass Polzähne aufweist. Hierbei sind Blechlaminate vorgesehen, bei denen die Polzähne über Stege miteinander verbunden sind. In dem Blechpaket sind zwischen derartigen Blechlaminaten auch Blechlaminate angeordnet, bei denen die Stege zwischen den Polzähnen unterbrochen sind. Dadurch wird ein geringerer Streufluss des Magnetfelds erzeugt. Außerdem kann man durch die Wahl der Anzahl der Blechlaminate mit unterbrochenen Stegen zwischen den Polzähnen die Drehmomentenwelligkeit und die Leistung beeinflussen. Zur Herstellung der Blechlaminate mit durchgehenden oder unterbrochenen Stegen sind zwei unterschiedliche Werkzeuge notwendig. Ferner sind die Blechlaminate mit unterbrochenen Stegen mechanisch nicht so stark beanspruchbar wie Blechlaminate mit durchgehenden Stegen.

Das erfndungsgemäße Blechpaket mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die mechanische Festigkeit der einzelnen Blechlaminate und somit des Blechpakets höher ist. Dies wird dadurch erreicht, dass nicht die Breite der Stege der Blechlaminate minimiert wird, sondern dass die Blechlaminate oder zumindest eines der Blechlaminate an mehreren oder wenigstens einer Stelle eine geringere Dicke als das übrige Blechlaminat aufweist. Dadurch ist eine gezielte Beeinflussung der Drehmomentenwelligkeit einer elektrischen Maschine, die ein derartiges Blechpaket aufweist, möglich. Vorzugsweise liegt die Stelle geringerer Dicke zwischen den durch die beiden Stirnflächen des Blechlaminats gebildeten Ebenen, wodurch vorzugsweise keine Abschnitte des Blechlaminats überstehen. Für die Festigkeit ist es vorteilhaft, wenn die Stelle geringerer Dicke durch Pressen hergestellt wird, das sich dadurch ein fließender Übergang der Werkstofffasern ergibt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Blechlaminat im wesentlichen ringförmig aufgebaut. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn mehrere, am Umfang gleichmäßig verteilte Stellen geringerer Dicke vorgesehen sind, da dies einfacher herzustellen ist als ungleichmäßig verteilte Stellen.

Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Blechpaket für einen Stator oder einen Rotor verwendet. Hierbei weist das Blechlaminat am Umfang angeordnete Polzähne auf. Am leichtesten lässt sich hierbei die Drehmomentenwelligkeit beeinflussen, wenn die Stelle geringerer Dicke zwischen den Polzähnen ausgebildet ist. In diesem Fall ist auch eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung, wenn die Polzähne nach außen weisen und das Blechpaket in einem Kurzschlussring angeordnet ist, da dies den für die Festigkeit besten Aufbau darstellt.

In einer bevorzugten Weiterbildung wird das erfindungsgemäße Blechpaket in einer elektrischen Maschine angeordnet.

Bei einem Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen Blechpakets ist vorgesehen, dass die Blechlaminate aus einem Blechstreifen mit im wesentlichen konstanter Dicke ausgestanzt werden und dass wenigstens eine Stelle des zumindest einen Blechlaminats mit einer geringeren Dicke erzeugt wird. Dadurch lässt sich an einer Arbeitsstation im Fertigungsprozess sowohl das Blechlaminat herstellen als auch die Drehmomentenwelligkeit des späteren Blechpakets bzw. der späteren elektrischen Maschine beeinflussen. In einer bevorzugten Weiterbildung wird die wenigstens eine Stelle geringerer Dicke gepresst. Dies hat den Vorteil, dass die Werkstofffasern nicht oder zumindest kaum unterbrochen werden. Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Blechlaminate gleich im Anschluss an die voranstehend genannten Schritte zu einem Blechpaket zusammengefasst werden.

Bei einer bevorzugten Einrichtung zum Ausführen des Verfahrens ist wenigstens eine Vorrichtung zum Ausstanzen des Blechlaminats aus dem Blechstreifen und wenigstens eine Vorrichtung zur Erzeugung der wenigstens eine Stelle geringerer Dicke vorgesehen. Beide Vorrichtungen können an einem Werkzeug vorgesehen werden. Vorzugsweise ist an der genannten Einrichtung noch eine Vorrichtung zum Zusammenfassen der Blechlaminate zu dem Blechpaket vorgesehen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Blechpakets ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und in den nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine elektrische Maschine in Querschnitt,
2 eine perspektivische Ansicht auf ein Blechpaket nach 1,
3 einen Ausschnitt mit einem Blechlaminat des Blechpakets aus 2 und
4 eine Einrichtung zum Herstellen des Blechpakets.
Beschreibung
In der 1 ist vereinfacht eine elektrische Maschine 10 in Querschnitt dargestellt. Bei der elektrischen Maschine 10 kann es sich um einen Elektromotor (Kommutatormotor, elektronisch kommutierter Gleichstrommotor, Wechselstrommnotor, etc.) oder einen Generator oder dergleichen handeln. Wird die elektrische Maschine 10 als Motor eingesetzt, so kann sie noch in einer Antriebsvorrichtung, beispielsweise für einen Fensterheber in einem Kraftfahrzeug, eingesetzt werden.
Die elektrische Maschine 10 umfasst einen Rotor 12, der auf einer Welle 14 angeordnet ist. Weiterhin umfasst die elektrische Maschine 10 einen Stator 16, der um den Rotor 12 angeordnet ist und seinerseits in einem Rückschlussring 18 befestigt ist. Der Stator 16 ist im wesentlichen ringförmig aufgebaut und weist am Umfang angeordnete, nach außen weisende Polzähne 20 auf. Um die Polzähne 20, die in axialer Richtung der elektrischen Maschine 10 verlaufen, sind in bekannter Weise Wicklungen 22 angeordnet. Die Wicklungen 22 können im Falle eines beispielsweise elektronisch kommutierten Motors Erregerwicklungen sein. Im Falle eines Generators kann an den Wicklungen 22 eine Spannung bzw. ein Strom abgegriffen werden.
Durch den ringförmigen Aufbau des Stators 16 ergibt sich, dass die Polzähne 20 über ringsegmentförmige Stege 24 miteinander verbunden sind. Die Stege 24 haben am Innenumfang des Stators 16 einen kreisbogenförmigen Verlauf. Ausgehend von den Polzähnen 20 verjüngen sich die Stege 24, bis sie in der Mitte zwischen zwei Polzähnen 20 am dünnsten sind.
In der 2 ist das Blechpaket 26 des Stators 16 gezeigt. Das Blechpaket 26 besteht aus einzelnen übereinander gestapelten Blechlaminaten 28. Die Blechlaminate 28 sind in bekannter Weise miteinander verbunden.
Wie insbesondere aus der Darstellung der 2 hervorgeht, muss es sich bei dem Blechpaket 26 nicht um das Blechpaket eines Stators 16 handeln. Alternativ kann es auch das Blechpaket 26 eines Rotors einer elektrischen Maschine sein. Hierbei wäre lediglich der Innendurchmesser im Verhältnis zur Länge der Polzähne 20 anders zu dimensionieren.
In der 3 ist ein Ausschnitt eines Blechlaminats 28 gezeigt. Hierbei wird deutlich, dass – wie schon in der 2 zu erkennen ist – die Blechlaminate 28 in der Mitte der Stege 24 dünner ausgebildet sind als im Bereich der Polzähne 20. Die Blechlaminate 28 mit im wesentlichen konstanter Dicke D zeichnen sich dadurch aus, dass sie Stellen 30 mit einer geringeren Dicke d aufweisen. Im vorliegenden Fall des Blechpakets 26, das im wesentlichen ringförmig aufgebaut ist, sind dies vorzugsweise mehrere, am Umfang gleichmäßig verteilte Stellen 30 geringerer Dicke d. Da die Stellen 30 geringerer Dicke d im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen den Polzähnen 20 ausgebildet sind., hat dies einen recht großen Einfluss auf die Drehmomentenwelligkeit und ggf. auch das Rastmoment der elektrischen Maschine 10. Wie ferner in der 3 zu erkennen ist, liegt die Stelle 30 geringerer Dicke d zwischen zwei durch die beiden Stirnflächen 32, 34 des Blechlaminats 28 gebildeten Ebenen. Die Stellen 30 werden vorzugsweise durch Pressen hergestellt. Dadurch ergibt sich ein homogenerer Verlauf der Werkstofffasern. Zwar können auch Stellen geringerer Dicke durch Fräsen hergestellt werden. Dies hat jedoch einen ungünstigeren Verlauf der Werkstofffasern zur Folge.
In der 4 ist eine Einrichtung 36 zum Herstellen des erfindungsgemäßen Blechpakets 26 gezeigt. Von einer Rolle 38 wird der den Ausgangswerkstoff für die Blechlaminate 28 bildende Blechstreifen 40 abgerollt. In einer ersten Einrichtung 42 werden die Blechlaminate 28 ausgestanzt. In einer zweiten Einrichtung 44 werden die Stellen 30 erzeugt. In einer dritten Einrichtung 44 werden die einzelnen Blechlaminate 28 zu einem Blechpaket 26 zusammengefügt. Danach werden die Blechpakete 26 in die elektrischen Maschinen 10 montiert.
Die erste Einrichtung 42 kann auch der zweiten Einrichtung 44 nachgeschaltet sein. Auch ist es möglich, dass die erste Einrichtung 42 und die zweite Einrichtung 44 zu einer gemeinsamen Einrichtung zusammengefasst werden. Vorzugsweise wird die Stelle 30 an der zweiten Einrichtung 44 durch Verpressen hergestellt. Alternativ ist auch möglich, dass die Stelle 30 durch spannabhebende Bearbeitung hergestellt wird. Das Verpressen ist jedoch ein einfacherer Vorgang.
Durch das erfindungsgemäße Blechpaket 26 bzw. die Blechlaminate 28 kann gezielt die Drehmomentenwelligkeit einer elektrischen Maschine 10 beeinflusst werden. Dies lässt sich, so wie in den Figuren gezeigt, durch regelmäßig angeordnete Stellen 30, die an allen Blechlaminaten 28 vorgesehen sind, bewerkstelligen. Es ist jedoch auch möglich, diese Maßnahme nur an einem einzelnen Blechlaminat 28 oder einem Teil der Blechlaminate 28 eines Blechpakets 26 durchführen. Es ist sogar möglich, an nur einer Stelle 30 eines einzelnen Blechlaminats 28 dies vorzusehen.

Claims

Blechpaket (2G) für eine elektrische Maschine (10) umfassend übereinander gestapelte Blechlaminate (28) mit im wesentlichen konstanter Dicke (D), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Blechlaminate (28) an wenigstens einer Stelle (30) eine geringere Dicke (d) aufweist.
Blechpaket (26) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Stelle (30) geringerer Dicke (d) zwischen den durch die beiden Stirnflächen (32, 34) des Blechlaminats (28) gebildeten Ebenen liegt.
Blechpaket (26) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Stelle (30) geringerer Dicke (d) durch Pressen hergestellt ist.
Blechpaket (26) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens ein Blechlaminat (28) im wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und vorzugsweise mehrere, am Umfang gleichmäßig verteilte Stellen (30) geringerer Dicke (d) aufweist.
Blechpaket (26) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens ein Blechlaminat (28) am Umfang angeordnete Polzähne (20) aufweist.
Blechpaket (26) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellen (30) geringerer Dicke (d) zwischen den Polzähnen (20) ausgebildet sind.
Blechpaket (26) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechpaket (26) ein Stator (16) oder ein Rotor (12) ist.
Blechpaket (26) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Polzähne (20) nach außen weisen und das Blechpaket (26) in einem Rückschlussring (18) angeordnet ist.
Elektrische Maschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (10) ein Blechpaket (26) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Blechpakets (26) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechlaminate (28) aus einem Blechstreifen (40) mit im wesentlichen konstanter Dicke (D) ausgestanzt werden und die wenigstens eine Stelle (30) geringerer Dicke (d) des zumindest eines Blechlaminats (28) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Stelle (30) geringerer Dicke (d) gepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechlaminate (28) zu dem Blechpaket (26) zusammengefasst werden.
Einrichtung (36) zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Vorrichtung (42) zum Ausstanzen des Blechlaminats (28) aus dem Blechstreifen (40) und wenigstens eine Vorrichtung (44) zur Erzeugung der wenigstens einen Stelle (30) geringerer Dicke (d) angeordnet ist.
Einrichtung (36) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (46) zum Zusammenfassen der Blechlaminate (28) zu dem Blechpaket (26) angeordnet ist.