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Verfahren zum erstellen eines aus einer Vielzahl von
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ringförmigen Blechlamellen aufgebauten Blechpakets Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Herstellen eines Blechpakets nach
der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Herstellungsverfahren bekannt,
bei dem alle ringförmigen einzelnen Lamellen mit nach außen offenen Ausnehmungen
versehen sind, so daß sich nach Schichtung des Starterpakets randoffene Kanäle ergeben.
Damit die Lamellen aber nicht in viele Einzelteile zerfallen, müssen die bei dem
bekannten Verfahren verwendeten Einzellamellen zwischen jeder die Aufnahmekanäle
bildenden Ausnehmung und der Zentralausnehmung einen Steg aufweisen, der jedoch
einen erheblichen, unerwünschten Streufluß im Stator mit sich bringt.
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Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil,
daß der besagte, das Blechpaket haltende Steg nicht bei jeder Einzellamelle vorhanden
sein muß, weil er zwischen Ausnehmung und der äußeren Mantelfläche des Blechpakets
vorhanden sein kann. Der Streufluß wird also verringert. Durch die Trennschnitte
werden Kanäle
nach außen geöffnet, so daß das Statorpaket vorteilhaft
von außen gewickelt werden kann, so wie dies bei dem bekannten Blechpaket der Fall
ist. Weiter sorgt die Verschweißung der einander benachbarten Blechlamellen für
einen festen Verband des gesamten Blechpakets, so daß die weiteren Fertigungsschritte
ohne Schwierigkeiten durchgeführt werden können.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Verfahrensschritte sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen
Herstellungsverfahrens möglich. Besonders vorteilhaft ist es, die Trennschnitte
mittels eines Laserstrahls auszuführen, weil dadurch die Öffnung der Kanäle zur
äußeren Mantelfläche und die Anordnung der Schweißnaht in einem einzigen Verfahrens
schritt bewerkstelligt werden kann.
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Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur
1 eine zu einem ersten Blechpaket gehörende Blechlamelle in Draufsicht, Figur 2
eine andere, zum ersten Blechpaket gehörende Blechlamelle in Draufsicht, Figur 3
eine Draufsicht auf ein aus den Blechlamellen gemäß den Figuren 1 und 2 geschichtetes
Statorpaket, in vergrößerter Darstellung, Figur 4 einen Schnitt durch das Statorpaket
entlang der Linie IV-IV in Figur 3 Figur 5 eine zu einem zweiten Blechpaket gehörende
andere Blechlamelle in Draufsicht, Figur 6 eine Draufsicht auf ein aus den Blechlamellen
gemäß Figur 5 geschichtetes Statorpaket, in vergrößerter Darstellung, Figur 7 einen
Schnitt durch das Statorpaket gemäß Figur 6, entlang der Linie VII-VII in vergrößerter
Darstellung, Figur 8 eine schematische
Schnittdarstellung eines
fertig gewickelten Statorpakets, das mit einem Rückschlußkörper versehen ist, Figur
9 eine schematische Schnittdarstellung eines mit einem anderen Rückschlußkörper
versehenen Statorpakets und Figur 10 eine schematische Darstellung des Verfahrensschrittes,
bei dem der Trennschnitt und die Schweißnaht mit Hilfe eines Laserstrahls bewerkstelligt
werden.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele Ein in Figur 4 im Schnitt dargestelltes
Blechpaket 10 ist aus zwei verschiedenen Gruppen von Lamellen geschichtet worden.
Eine erste Gruppe von Lamellen 12 (Figur 1) weist die in Figur 1 dargestellte Form
auf. Jede Lamelle dieser Gruppe ist also im wesentlichen ringförmig ausgebildet.
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Die Ringfläche 14 ist in regelmäßigen Abständen von Ausnehmungen 16
durchbrochen, die auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordnet sind. Die Querschnitte
der Ausnehmungen 16 sind deckungsgleich. Jede Lamelle 12 hat also eine äußere Ringkante
18 und eine innere Ringkante 20, wobei die innere Ringkante durch eine Zentralausnehmung
22 gebildet ist. Jede der Ausnehmungen 16 ist über eine Öffnung 24 zur Zentralausnehmung
22 offen.
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Die andere Gruppe von Blechlamellen ist entsprechend der Darstellung
gemäß Figur 2 ausgebildet. Die Blechlamellen 26 entsprechen im wesentlichen den
Blechlamellen 12. Sie sind ebenfalls ringförmig und in der Ringfläche 28 sind Ausnehmungen
30 vorhanden, die ebenfalls auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordnet sind. Abweichend
von den Blechlamellen 12 gemäß Figur 1 sind die Ausnehmungen 30 bei den Blechlamellen
26 jedoch allseitig geschlossen.
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Zwischen der Zentralausnehmung 32 und den Ausnehmungen 30
befIndet
sich ein durchgehender Steg 34. Die Blechlamellen 12 und die Blechlamellen 26 sind
mit Ausnahme der Öffnungen 24 bei den Lamellen 12 völlig deckungsgleich ausgebildet.
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Da auch die Abstände von einander benachbarten Ausnehmungen 16 bzw.
30 stets gleich sind, können von jeder der beiden Blechlamellen-Gruppen Einzellamellen
in beliebiger Reihenfolge geschichtet werden, um das Blechpaket 10 gemäß den Figuren
3 und 4 zu bilden.
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Wie insbesondere aus Figur 4 ersichtlich ist, ist das Blechpaket 10
aus siebenundzwanzig Lamellen 12 und acht Lamellen 26 geschichtet worden. Dabei
folgt nach drei Lamellen gemäß Figur 1 eine Lamelle gemäß Figur 2. In Figur 4 wird
dies dadurch deutlich, daß die Stege 34 der Blechlamellen 26 im Schnitt dargestellt
sind. Wie die Draufsicht auf das Blechpaket 10 in Figur 3 zeigt, slnd bei dem Blechpaket
10 die Ausnehmungen 16 und 30, welche durch die Schichtung Aufnahmekanäle 40 für
die Statorwicklungen bilden, zur äußeren Mantelfläche 42 des Blechpakets 10 durch
einen Trennschnitt 44 geöffnet. Das rohrförmige Blechpaket 10 hat also eine zentrale
Bohrung 23 und in der Rohrwand eine Vielzahl von mit gleichem Abstand voneinander
angeordneten Aufnahmekanälen 40, welche durch einen beim Ausführungsbeispiel radial
ausgeführten Trennschnitt 44 zur Mantelfläche 42 des Blechpakets geöffnet sind.
Der Trennschnitt 44 ist so breit, daß die in die Aufnahmekanäle 40 einzubringenden
Statorwicklungen ohne Schwierigkeiten eingebracht werden können. Weiter sind alle
Einzellamellen 12 ow. 26 im Bereich der Trennschnitte 44 an den einander zugewandten
Kanten 46 der Trennschnitte 44 durch eine Schweißnaht 48 fest miteinander verbunden.
Dadurch ergibt sich ein fester Verband des Blechpakets 10, der dessen weitere Handhabung
erheblich vereinfacht. Die Blechlamellen 26 gemäß Figur 2 haben die Aufgabe, das
Blechpaket 10 dann
zusammenzuhalten, wenn die Trennschnitte 44 angebracht
worden sind. Aus Figur 4 ist ersichtlich, daß die durchgehenden Stege 34 für den
Zusammenhalt des Pakets sorgen.
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Eine andere Ausführung des Blechpakets ist in den Figuren 5 bis 7
gezeigt. Bei dieser Anordnung wird eine Vielzahl von Blechlamellen 112 verwendet
(Figur 5), die alle völlig gleich ausgebildet sind. Da diese Blechlamellen 112 weitgehend
den Blechlamellen 12 in Figur 1 entsprechen, sind alle einander entsprechende Details
dieser beiden Blechlamellen mit gleichen Bezugsziffern versehen. So ist die Blechlamelle
112 ebenfalls ringförmig ausgebildet. Sie weist somit ebenfalls eine Zentralausnehmung
22 auf und in er verbleibenden Ringfläche 14 sind eine Vielzahl von Ausnehmungen
16 vorhanden. Abweichend von der Blechlamelle 12 sind jedoch zwei einander diametral
gegenüberliegende Ausnehmungen 16 durch einen Steg 134 geschlossen, während alle
anderen Öffnungen 16 über Mündungen 124 zur Zentralausnehmung 22 offen sind.
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Beim Aufbau des Blechpakets 110 (Figur 7) dürfen nun nicht alle Blechlamellen
112 völlig deckungsgleich geschichtet werden, weil sonst beim Einbringen der Trennschnitte
144 das Blechpaket 110 in mehrere Stücke zerfallen würde. Es ist also darauf zu
achten, daß über die Gesamthöhe des Blechpakets 110 gesehen alle Mündungen 124 wenigstens
einmal durch einen Steg 134 abgedeckt bzw. die durch die Mündungen 124 gebildeten
Schlitze durch wenigstens einen Steg 134 unterbrochen sind. Dieser Steg 134 gewährleistet
den Zusammenhalt des Blechpakets 140. Diese Forderung kann beispielsweise dadurch
erreicht werden, daß jede Einzellamelle 112 gegenüber der vor ihr schon geschichteten
Lamelle um eine Ausnehmungsteilung verdreht wird, so daß zwangsläufig alle Mündungen
124 wenigstens einmal durch einen Steg 134 abgedeckt werden. Nach dem Einbringen
der
Trennschnitte144 sind die Einzellamellen 112 ebenfalls über
Schweißnähte 148 fest miteinander verbunden.
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Es ist klar, daß es eine Vielzahl von Möglichkeiten gibt, um das Blechpaket
110 in der gewünschten Weise aufzubauen.
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Wesentlich ist dabei aber, daß alle Mündungen 124 der Aufnahmekanäle
40 in Achsrichtung des Blechpakets 110 gesehen wenigstens einmal abgedeckt sind.
Dies wird am zuverlässigsten sichergestellt, wenn - beim Blechpaket 1C, wie beim
Blechpaket 140 - die besonderen, schon erläuterten Arten der Lamellenschichtung
in bestimmten, vorzugsweise regelmäßigen Abständen wiederholt wird.
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Neben den schon erwähnten Vorteilen der Blechpakete gemäß den Figuren
4 und 7 weisen derartig aufgebaute Blechpakete gegenüber den bekannten Anordnungen
einen erheblich geringeren Streufluß auf, weil dieser durch die Öffnungen 24 bzw.
Mündungen 124 stark gemildert wird.
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In den Figuren 8 und 9 ist dargestellt wie der magnetische Rückschluß
bei den an ihren Mantelflächen offenen Blechpaketen 10 bzw. 110 sichergestellt werden
kann. Dazu ist das Blechpaket 210 gemäß Figur 8 an seinem Außenumfang mit seinem
Rückschlußrohr 211 versehen. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 9 ist dieses Rohr
durch zumindest eine Drahtwicklung 311 aus einem weichmagnetischen Rund- oder Rechteckdraht
ersetzt. Die Drahtwicklung 311 kann ein- oder mehrlagig ausgeführt sein. Sie bietet
den Vorteil der geringeren Wirbelstromverluste. Außerdem ergibt sich beim Wickeln
ein automatischer Toleranzausgleich. Die Enden 313 der Drahtwicklung 311 sind vorzugsweise
durch eine Widerstandsschweißung mit dem Statorpaket 210 verbunden.
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In den Figuren 8 und 9 ist weiter ersichtlich, daß in die Blechpakete
210 Statorwlcklungen 215 eingebracht worden sind.
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In Figur 1C ist dargestellt, wie das Blechpaket 10 gemäß Figur 4 mit
den Trennschnitten 44 und den Schweißnähten 48 versehen wird. Dazu wird das geschichtete
Blechpaket 10 in einer nicht dargestellten Spannvorrichtung in eine Maschine 50
eingespannt, welche einen Laserstrahl 51 auf das Blechpaket lenkt. Dabei wird das
Blechpaket 10 so auf den Laserstrahl 51 abgestimmt, daß dieser die Trennschnitte
44 erzeugt. Um eine genügend große Breite 45 des Trennschnitts zu erzielen, können
zwei mit Abstand voneinander angeordnete Trennschnitte ausgeführt werden.
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Beim Schneiden mittels des Laserstrahls 51 wird das T»erkstück zu
dem Strahl so ausgerichtet, daß sein Brennpunkt direkt in den AuSenstegen 19 der
Blechlamellen 12 bzw. 26 liegt. Durch Verschieben des Laserstrahls bzw. des Werkstücks
10 in Richtung des Doppelpfeils 53 kann der Trennschnitt 44 bzw. die beiden mit
Abstand voneinander liegenden Trennschnitte erzeugt werden. Mit dem Trennvorgang
werden gleichzeitig die Schweißnähte 48 gebildet, so daß das gesamte Blechpaket
110 fest miteinander verbunden ist.
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Selbstverständlich ist es denkbar, daß die beiden mit Abstand voneinander
befindlichen Trennschnitte gleichzeitig, mit Hilfe von zwei Laserstrahlen durchgeführt
werden.
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Die eben geschilderten Verfahrensschritte laufen bei einem Blechpaket
110 gemäß Figur 7 völlig gleich ab wie eben geschildert. Wesentlich ist, daß jeder
Aufnahmekanal 40 durch wenigstens einen Trennschnitt 44 bzw. 144 zur äußeren Mantelfläche
des durch die Schichtung gebildeten rohrförmigen Blechpakets 10 bzw. 110 geöffnet
wird und daß alle zum selben Blechpaket gehörenden Lamellen 12, 26 bzw.
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1 12 miteinander fest verbunden, vorzugsweise miteinander verschweißt
werden. Ohne das Verwendungsgebiet des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
Blechpakets einzuengen, läßt dieses sich besonders vorteilhaft bei bürstenlosen
Antriebsmotoren verwenden, welche zu Förderpumpen gehören, die zur Versorgung von
Verbrennungsmotoren mit Kraftstoff dienen.