DE102016211711A1

DE102016211711A1 - Rotor einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE102016211711A1
Application number: DE102016211711.4A
Authority: DE
Inventors: Peter Marschall; Daniel D. Mueller; Markus Minnermann; Martin Holdgruen; Sofie Amelie Burger; Steffen Hahlbeck
Original assignee: Daimler AG; EM Motive GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-06-29
Filing date: 2016-06-29
Publication date: 2018-01-04
Also published as: CN107546891B; CN107546891A

Abstract

Es sind schon Rotoren von elektrischen Maschinen bekannt, die jeweils ein Rotorblechpaket aufweisen, das aus einem Paket von Blechlamellen gebildet ist. Die Blechlamellen des Rotorblechpakets haben jeweils Ausnehmungen, welche übereinander angeordnet jeweils Taschen zur Aufnahme von Magneten bilden. An den Innenseiten der Ausnehmungen sind Biegelaschen vorgesehen, mit denen die Magnete nach radial außen gegen die Außenseiten der Ausnehmungen pressbar sind. Beim Einfügen der Magnete können die Biegelaschen die Oberfläche der Magnete beschädigen, da die Magnete in axialer Richtung bezüglich einer Rotorachse über die Stirnseiten der Biegelaschen hinweg bewegt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Rotor ist für das Einfügen der Magnete in die Taschen genügend Spiel vorgesehen, um eine Beschädigung der Oberflächen der Magnete zu vermeiden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass jede Tasche (5) ein Paket von aneinanderliegenden Biegelaschen (8) aufweist und dass die Biegelaschen (8) mittels einer Spannkraft (F) derart flach in die Taschen (5) niedergedrückt sind, dass die Magnete (6) in ihrer Tasche (5) eingeklemmt sind.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Rotor einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Rotor einer elektrischen Maschine aus der DE 10 2011 078 054 A1 bekannt, der ein Rotorblechpaket aufweist, das aus einem Paket von Blechlamellen gebildet ist. Die Blechlamellen des Rotorblechpakets haben jeweils Ausnehmungen, welche übereinander angeordnet jeweils Taschen zur Aufnahme von Magneten bilden. An den Innenseiten der Ausnehmungen sind Biegelaschen vorgesehen, mit denen die Magnete nach radial außen gegen die Außenseiten der Ausnehmungen pressbar sind. Beim Einfügen der Magnete können die Biegelaschen die Oberfläche der Magnete beschädigen, da die Magnete in axialer Richtung bezüglich einer Rotorachse über die Stirnseiten der Biegelaschen schabend hinweg bewegt werden.
Ebenso sind Rotoren bekannt, bei denen die Taschen deutlich größer ausgeformt sind, als die Größtmaße der Magnete, um so den nötigen Spielraum für eine einfache Montage vorzuhalten. Bei dieser Variante wird der Luftspalt zwischen der Tasche und dem Magneten jeweils mit einer Vergussmasse ausgefüllt und so der Magnet formschlüssig auf Position gehalten.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Rotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass für das Einfügen der Magnete in die Taschen genügend Spiel vorgesehen ist, um eine Beschädigung der Oberflächen der Magnete zu vermeiden. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem jede Tasche ein Paket von aneinanderliegenden Biegelaschen aufweist und die Biegelaschen mittels einer Spannkraft derart flach in die Taschen niedergedrückt sind, dass die Magnete in ihrer Tasche eingeklemmt sind. Das Spiel für die Montage der Magnete ergibt sich dadurch, dass die Biegelaschen beim Fügen der Magnete aus der Ebene ihrer Blechlamelle hervorstehen, insbesondere um den Fußpunkt der Biegelaschen ausgeklappt sind oder buckelförmig vorverformt sind. Die Magnettaschen sind jeweils in radialer Richtung gesehen zwischen einem Steg des Rotorblechpakets und dem entsprechenden Paket von Biegelaschen gebildet. Nach dem Fügen werden die Biegelaschen mittels der Spannkraft flach in die Ebene ihrer Blechlamelle bewegt bzw. verformt, wodurch das Maß zwischen dem jeweiligen Steg des Rotorblechpakets und dem jeweiligen Paket von Biegelaschen in radialer Richtung verkleinert wird. Nach dem Niederdrücken haben die Biegelaschen eine elastische Vorspannung entgegen der Spannkraft.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Rotors möglich.
Vorteilhaft ist, dass die Länge der Biegelaschen derart ausgebildet ist, dass sich bei den in die Ebene der jeweiligen Blechlamelle bewegten Biegelaschen eine Presspassung zwischen den Magneten und den Taschen einstellt. Auf diese Weise wird eine zuverlässige Befestigung der Magnete in den Taschen erreicht.
Gemäß einer vorteilhaften zweiten Ausführung sind die einzelnen Biegelaschen eines Pakets von Biegelaschen buckelförmig vorgeprägt und mittels der Spannkraft derart flach in die Ebene ihrer jeweiligen Blechlamelle verformt sind, dass sich die freien Enden der Biegelaschen in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse auf den zumindest einen in der jeweiligen Tasche angeordneten Magneten zubewegen und diesen in der Tasche gegen eine Außenseite der Tasche anpressen. Durch die Bewegung der freien Enden der Biegelaschen in radialer Richtung kommt es zu keinerlei Beschädigung der Oberflächen der Magnete, da die Biegelaschen mit ihren freien Ende nicht durch eine Dreh- bzw. Klappbewegung über die Oberfläche der Magnete hinwegbewegt werden müssen. Durch das buckelförmige Vorprägen der Biegelaschen werden die Taschen derart vergrößert, dass sich die Permanentmagnete leicht in die Taschen einfügen lassen. Nach dem Einfügen der Permanentmagnete werden die Biegelaschen zurückverformt, so dass sich eine spielfreie Klemmung der Permanentmagnete ergibt.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn zwischen jedem Magneten und dem entsprechenden Paket von Biegelaschen ein elastisches Mittel zum Toleranzausgleich vorgesehen ist, da auf diese Weise ein Toleranzausgleich für die Schwankung der Höhe der Magnete erreicht wird.
Das elastische Mittel kann nach einem Ausführungsbeispiel aus Silikon, Gummi oder Polyurethan bestehen. Das elastische Mittel bildet auf diese Weise eine elektrische Isolierung, die Wirbelströme im Rotorblechpaket verringert und eine bessere Wärmeleitung zu der Rotorachse hin bereitstellt.
Weiterhin kann das elastische Mittel vorteilhafterweise eine Beschichtung, eine Folie oder ein separates flächiges Element sein. Das flächige Element kann mittels Klebstoff auf dem Magneten vorpositioniert sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen des erfindungsgemäßen Rotors wird in einem ersten Schritt Blechlamellen mit Ausnehmungen und in den Ausnehmungen vorgesehenen Biegelaschen einer bestimmten Länge hergestellt. In einem zweiten Schritt werden diese Blechlamellen zu einem Paket gestapelt. In einem dritten Schritt werden die Magnete in die Taschen eingefügt. Anschließend werden die Biegelaschen mittels einer Spannkraft zum Einklemmen der Magnete in den Taschen niedergedrückt.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
1 zeigt im Schnitt einen erfindungsgemäßen Rotor mit einem noch nicht eingeklemmten Magneten gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 im Schnitt einen erfindungsgemäßen Rotor mit einem noch nicht eingeklemmten Magneten gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
3 eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Rotors nach 1 oder 2 mit einem eingeklemmten Magneten und
4 eine dreidimensionale Teilansicht des erfindungsgemäßen Rotorblechpakets nach 1 ohne Magnete.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt im Schnitt einen erfindungsgemäßen Rotor mit einem noch nicht eingeklemmten Magneten gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
Der Rotor 1 einer elektrischen Maschine umfasst ein Rotorblechpaket 2, das aus einem Paket von Blechlamellen 3 gebildet ist. Die Blechlamellen 3 weisen jeweils Ausnehmungen 4 auf, welche übereinander angeordnet jeweils Taschen 5 zur Aufnahme von Permanentmagneten 6 bilden. Die Taschen 5 sind über den Außenumfang des Rotors 1 verteilt. Der Rotor 1 weist eine Rotorachse 7 auf.
An den der Rotorachse 7 zugewandten Innenseiten der Ausnehmungen 4 der Blechlamellen 3 sind Biegelaschen 8 vorgesehen, mit denen die Magnete 6 nach radial außen gegen die Außenseiten der Ausnehmungen 4 pressbar sind.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass jede Tasche 5 ein Paket von aneinanderliegenden Biegelaschen 8 aufweist und dass die Biegelaschen 8 mittels einer Spannkraft F derart flach in die Taschen 5 niedergedrückt sind, dass die Magnete 6 in ihrer Tasche 5 eingeklemmt sind. Auf diese Weise ist für das Einfügen der Magnete 6 in die Taschen 5 genügend Spiel vorgesehen, um eine Beschädigung der Oberflächen der Magnete 6 zu vermeiden. Das Spiel für die Montage der Magnete 6 ergibt sich dadurch, dass die Biegelaschen 8 beim Fügen der Magnete 6 aus der Ebene ihrer Blechlamelle 3 hervorstehen. Dieses Hervorstehen wird nach dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 erreicht, indem die Biegelaschen 8 um den Fußpunkt der Biegelaschen 8 als Drehachse ausgeklappt sind. Die Taschen 5 sind jeweils in radialer Richtung gesehen zwischen einem Steg 16 des Rotorblechpakets 2 und dem entsprechenden Paket von Biegelaschen 8 gebildet, wobei das Maß zwischen dem jeweiligen Steg 16 des Rotorblechpakets 2 und dem jeweiligen Paket von Biegelaschen 8 in radialer Richtung bezüglich einer Rotorachse 7 gesehen beim Niederdrücken des Pakets von Biegelaschen 8 verkleinert wird. Der Steg 16 kann in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse 7 elastisch federnd ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass der Magnet 6 nicht gegen einen starren Anschlag gedrückt wird, so dass der Federweg des Steges 16 eine Schwankung der Höhe H des Magneten 6 ausgleichen kann.
Die Länge L der Biegelaschen 8 ist jeweils derart ausgeführt, dass sich bei den in die Ebene der jeweiligen Blechlamelle 3 verformten Biegelaschen 8 eine Presspassung zwischen den Magneten 6 und den Taschen 5 einstellt. Auf diese Weise sind die Magnete 6 in ihrer Tasche 5 fest eingeklemmt. Um Maßabweichungen der Höhe H der Magnete 6 beherrschen zu können, kann zwischen jedem Magneten 6 und dem entsprechenden Paket von Biegelaschen 8 ein elastisches Mittel 15 zum Toleranzausgleich vorgesehen sein. Das elastische Mittel 15 kann beispielsweise aus Silikon, Gummi oder Polyurethan bestehen und als eine Beschichtung, Folie oder ein separates flächiges Element ausgeführt sein.
2 zeigt im Schnitt einen erfindungsgemäßen Rotor mit einem noch nicht eingeklemmten Magneten gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Bei der Ansicht nach 2 sind die gegenüber der Ansicht nach 1 gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Nach dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Biegelaschen 8 eines Pakets von Biegelaschen 8 jeweils buckelförmig vorgeprägt und stehen auf diese Weise zunächst aus der Ebene ihrer Blechlamelle 3 heraus. Durch die buckelförmige Vorverformung der Biegelaschen 8 ergibt sich jeweils zwischen dem freien Ende und dem an der Blechlamelle 3 angebundenen Ende der Biegelasche 8 eine Ausbuchtung 11. Nach dem Einfügen der Magnete 6 in die Tasche 5 werden die Biegelaschen 8 mittels der Schrauben 10 derart in die Ebene ihrer jeweiligen Blechlamelle 3 verformt, dass sich die freien Enden der Biegelaschen 8 mit ihrer Stirnseite 12 in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse 7 auf den zumindest einen in der jeweiligen Tasche 5 angeordneten Magneten 6 zubewegen und diesen in der Tasche 5 gegen eine Außenseite 14 der Tasche 5 anpressen. Durch die axiale Einwirkung der Spannkraft F wird also beim zweiten Ausführungsbeispiel eine radiale Bewegungskomponente erzeugt. Die zunächst aus der Ebene der Blechlamellen 3 herausstehenden Biegelaschen 8 werden also durch die Schrauben 10 flach in die Ebene ihrer Blechlamelle 3 bewegt (3). In diesem flachen Zustand weisen die Biegelaschen 8 eine elastische Vorspannung entgegen ihrer Verformungsrichtung auf.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Rotors gemäß der 1 oder 2 werden zunächst die Blechlamellen 3 mit ihren Ausnehmungen 4 und in den Ausnehmungen 4 vorgesehenen Biegelaschen 8 hergestellt. Anschließend werden die Biegelaschen 8 der Blechlamellen 3 seitlich ausgeklappt oder derart buckelförmig vorgeformt, dass jeweils zwischen dem freien Ende und dem an der Blechlamelle 3 angebundenen Ende der Biegelasche 8 ein Versatz oder eine Ausbuchtung 11 gebildet ist. Daraufhin werden die Blechlamellen zu einem Paket gestapelt und die Magnete 6 in die Taschen 5 des Rotors 1 eingefügt. Danach werden die Pakete von Biegelaschen 8 mittels der Spannkraft F niedergedrückt und dadurch die in den Taschen 5 liegenden Magnete 6 fest eingeklemmt. Zeitlich vor dem Niederdrücken der Pakete von Biegelaschen 8 kann jeweils das elastische Mittel 15 zwischen den Magneten 6 und den Biegelaschen 8 angeordnet werden.
3 zeigt eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Rotors nach 1 oder 2 mit einem eingeklemmten Magnet.
Die Spannkraft F wird durch zumindest eine Schraube 10 aufgebracht, die unmittelbar auf eines der Pakete von Biegelaschen 8 oder alternativ mittelbar über eine an einer Stirnseite des Rotorblechpaketes 2 vorgesehene Scheibe 20 auf eines oder mehrere der Pakete von Biegelaschen 8 wirkt und die Biegelaschen 8 gegen eine weitere Scheibe 21 drückt, die auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Rotorblechpakets 2 vorgesehen ist. Die Scheibe 20 und die weitere Scheibe 21 können beispielsweise Wuchtscheiben sein. Die Spannkraft F kann alternativ auch von einer Wellenmutter aufgebracht werden, die mittelbar über eine an einer Stirnseite des Rotorblechpaketes 2 vorgesehene Scheibe 20 auf mehrere der Pakete von Biegelaschen 8 wirkt und die Biegelaschen 8 gegen beispielsweise einen Wellenabsatz drückt.
Die zumindest eine Schraube 10 verläuft durch eine Durchgangsöffnung 9 im Rotorblechpaket 2, wobei die Durchgangsöffnung 9 durch die Biegelaschen 8 des Rotorblechpakets 2 oder außerhalb der Biegelaschen 8 durch das Rotorblechpaket 2 verlaufen kann.
4 zeigt eine dreidimensionale Teilansicht des erfindungsgemäßen Rotorblechpakets nach 1 ohne Magnete. Bei der Ansicht nach 4 sind die gegenüber der Ansicht nach 1 gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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 102011078054 A1 [0001]

Claims

Rotor einer elektrischen Maschine mit einem Rotorblechpaket (2), das aus einem Paket von Blechlamellen (3) gebildet ist, die jeweils Ausnehmungen (4) aufweisen, welche übereinander angeordnet jeweils Taschen (5) zur Aufnahme von Magneten (6) bilden, wobei an den Innenseiten der Ausnehmungen (4) Biegelaschen (8) vorgesehen sind, mit denen die Magnete (6) nach radial außen gegen die Außenseiten (14) der Ausnehmungen (4) pressbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede Tasche (5) ein Paket von aneinanderliegenden Biegelaschen (8) aufweist und dass die Biegelaschen (8) mittels einer Spannkraft (F) derart flach in die Taschen (5) niedergedrückt sind, dass die Magnete (6) in ihrer Tasche (5) eingeklemmt sind.
Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (5) jeweils in radialer Richtung gesehen zwischen einem Steg (16) des Rotorblechpakets (2) und dem entsprechenden Paket von Biegelaschen (8) gebildet sind, wobei das Maß zwischen dem jeweiligen Steg (16) des Rotorblechpakets (2) und dem jeweiligen Paket von Biegelaschen (8) in radialer Richtung bezüglich einer Rotorachse (7) gesehen beim Niederdrücken des Pakets von Biegelaschen (8) verkleinert wird.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L) der Biegelaschen (8) derart ausgebildet ist, dass sich bei den in die Ebene der jeweiligen Blechlamelle (3) bewegten Biegelaschen (8) eine Presspassung zwischen den Magneten (6) und den Taschen (5) einstellt.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels der Spannkraft (F) in die Ebene ihrer jeweiligen Blechlamelle (3) bewegten Biegelaschen (8) eine elastische Vorspannung entgegen der Spannkraft aufweisen.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegelaschen (8) eines Pakets von Biegelaschen (8) buckelförmig vorgeprägt sind und mittels der Spannkraft derart flach in die Ebene ihrer jeweiligen Blechlamelle (3) verformt sind, dass sich die freien Enden der Biegelaschen (8) in radialer Richtung bezüglich der Rotorachse (7) auf den zumindest einen in der jeweiligen Tasche (5) angeordneten Magneten (6) zubewegen und diesen in der Tasche (5) gegen eine Außenseite (14) der Tasche (5) anpressen.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannkraft (F) durch zumindest eine Schraube (10) aufgebracht ist, die unmittelbar auf eines der Pakete von Biegelaschen (8) oder auf eine an einer Stirnseite des Rotorblechpaketes (2) vorgesehene Scheibe (20) wirkt und die Biegelaschen (8) gegen eine weitere Scheibe (21) drückt, die auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Rotorblechpakets (2) vorgesehen ist.
Rotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jedem Magneten (6) und dem entsprechenden Paket von Biegelaschen (8) ein elastisches Mittel (15) zum Toleranzausgleich vorgesehen ist.
Rotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Mittel (15) aus Silikon, Gummi oder Polyurethan besteht.
Verfahren zur Befestigung von Magneten (6) in Taschen (5) eines Rotorblechpakets (2), umfassend die Schritte – Herstellen von Blechlamellen (3) mit Ausnehmungen (4) und in den Ausnehmungen (4) vorgesehenen Biegelaschen (8) einer bestimmten Länge (L), – Stapeln der Blechlamellen (3), – Einfügen der Magnete (6) in die Taschen (5), – Niederdrücken der Pakete von Biegelaschen (8) mittels einer Spannkraft (F) zum Einklemmen der Magnete (6) in den Taschen (5).
Verfahren nach Anspruch 9, weiter umfassend den Schritt – Einfügen eines elastischen Mittels (15) zwischen dem Magneten (6) und den Biegelaschen (8) zeitlich vor dem Einklappen der Pakete von Biegelaschen (8).