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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft ein Rotorblechpaket für einen Rotor einer elektrischen Maschine mit mehreren aufeinandergestapelten und untereinander verbundenen Rotorblechen. Die Rotorbleche weisen jeweils Fortsätze auf, die aus einer Blechebene des jeweiligen Rotorblechs herausragen und jeweils vom Rand einer in dem jeweiligen Rotorblech gebildeten Ausnehmung ausgehen. Dabei ragt ein Fortsatz eines der Rotorbleche durch eine Ausnehmung eines benachbarten der Rotorbleche hindurch und liegt federnd an einem Fortsatz des benachbarten Rotorblechs an. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Rotor mit einem solchen Rotorblechpaket, eine elektrische Maschine mit einem solchen Rotor und ein Fahrzeug mit einer solchen elektrischen Maschine.
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STAND DER TECHNIK
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Ein Rotorblechpaket, ein Rotor, eine elektrische Maschine und ein Fahrzeug der oben genannten Art sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Zur Verbindung der Rotorbleche eines Rotorblechpakets weisen diese ineinandergreifende federnde Fortsätze auf, die in der Seitenansicht jeweils U-förmig ausgebildet sind. Zwischen den Fortsätzen resultiert eine durch die Federbeziehungsweise Keilwirkung der Fortsätze hervorgerufene Reibkraft, die letztlich für den Zusammenhalt der Rotorbleche verantwortlich ist. Aufgrund ihrer Formgebung können die Fortsätze aber auch zu einem unerwünschten Auffedern beziehungsweise Auffächern des Rotorblechpakets führen. Die Rotorbleche sind dann zwar untereinander über die Fortsätze verbunden, liegen aber nicht eng aufeinander beziehungsweise aneinander an.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Rotorblechpaket, einen verbesserten elektrischen Rotor einer elektrischen Maschine, eine verbesserte elektrische Maschine sowie ein verbessertes Fahrzeug anzugeben. Insbesondere soll ein Auffedern des Rotorblechpakets vermieden oder wenigstens verringert werden.
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Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Rotorblechpaket der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Fortsätze jeweils als eine einseitig mit dem jeweiligen Rotorblech verbundene Lasche ausgebildet sind. Beispielsweise können die Fortsätze jeweils entlang einer Biegekante mit dem jeweiligen Rotorblech verbunden und insbesondere durch Stanzbiegen hergestellt sein.
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Zudem wird die Aufgabe der Erfindung durch einen Rotor für eine elektrische Maschine gelöst, welcher eine Rotorwelle und ein auf der Rotorwelle montiertes Rotorblechpaket der oben genannten Art aufweist.
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Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung mit einer elektrischen Maschine gelöst, welche einen Stator umfasst, sowie einen Rotor der oben genannten Art, der gegenüber dem Stator um die Rotationsachse des Rotors drehbar gelagert ist.
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Schließlich wird die Aufgabe auch durch ein Fahrzeug mit wenigstens zwei Achsen gelöst, von denen wenigstens eine angetrieben ist, wobei der besagte Antrieb zumindest teilweise oder zeitweise durch die oben genannte elektrische Maschine erfolgt.
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Die laschenförmige Ausbildung der Fortsätze hat den Vorteil, dass sich die Fortsätze, anders als U-förmige Fortsätze, beim Stapeln der Rotorbleche gut aneinander anpassen können, wodurch herstellungsbedingte Bauteiltoleranzen der Rotorbleche gut ausgeglichen können, ohne dass es zu einem axialen Auffedern des Rotorblechpakets kommt.
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Denkbar ist auch, dass die Fortsätze, anstelle federnd aneinander anzuliegen, ohne Federkraft aneinander anliegen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren.
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In einer Ausführungsform des vorgestellten Rotorblechpakets geht vom Rand einer der Ausnehmungen nur ein Fortsatz aus. Die Fortsätze können daher auf vergleichsweise einfache Weise hergestellt werden. Denkbar ist aber auch, dass vom Rand einer der Ausnehmungen zwei einander gegenüberliegende Fortsätze ausgehen. Auf diese Weise entstehen beim Stapeln der Rotorbleche vorteilhafte, symmetrisch wirkende Kräfte.
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Günstig ist es, wenn einer, mehrere oder alle der Fortsätze gerade ausgebildet sind. Dadurch können die Fortsätze ebenfalls auf einfache Weise hergestellt werden. Denkbar ist aber auch, dass einer, mehrere oder alle der Fortsätze jeweils einen Knick aufweisen. Dadurch entstehen relativ große Ausnehmungen, welche das Stapeln der Rotorbleche erleichtern. Denkbar ist auch, dass auf einem Rotorblech sowohl gerade ausgebildete Fortsätze als auch Fortsätze mit einem Knick vorgesehen sind.
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Vorzugsweise ist die Summe der Längen der vom Rand einer der Ausnehmungen ausgehenden Fortsätze von ihrer jeweiligen Biegekante bis zu ihrem jeweiligen gegenüberliegenden Ende kleiner als die Länge der Ausnehmung von einer der Biegekanten bis zum gegenüberliegenden Ende der Ausnehmung. Dadurch ergeben sich ebenfalls relativ große Ausnehmungen, welche das Stapeln der Rotorbleche erleichtern. Es entsteht jedoch ein Abfallstück, dass beim Herstellen eines Rotorblechs gegebenenfalls entsorgt werden muss.
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Unabhängig vom vorgenannten Merkmal ist die Ausnehmung typischerweise so angeordnet, dass ihre Länge in Radialrichtung des Rotorblechs verläuft. Alternativ kann die Ausnehmung so angeordnet sein, dass ihre Länge in Umfangsrichtung des Rotorblechs verläuft. Bei einer weiteren Alternative verläuft die Länge schräg zur Radialrichtung und zur Umfangsrichtung.
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Weiterhin kann das Rotorblechpaket aus mehreren axial aneinander gereihten Blechpaketsegmenten zusammengesetzt sein, wobei eines oder mehrere der Blechpaketsegmente gegenüber einem oder mehreren der anderen Blechpaketsegmente verdreht sein können. Auf diese Weise kann das Rotationsverhalten des Rotors verbessert sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind exemplarisch in den beigefügten schematischen Figuren dargestellt. Es zeigen:
- 1 eine schematisch im Halbschnitt dargestellte, beispielhafte elektrische Maschine;
- 2 ein beispielhaftes Rotorblechpaket in Vorderansicht;
- 3 einen aus einer Blechebene des Rotorblechs herausragenden Fortsatz in detaillierter Schrägansicht;
- 4 einen geraden aus einer Blechebene des Rotorblechs ragenden Fortsatz in Seitenansicht;
- 5 einen Ausschnitt eines Rotorblechpakets basierend auf dem in 4 dargestellten Rotorblech;
- 6 zwei gerade, einander gegenüberliegende Fortsätze in Seitenansicht;
- 7 wie 6, nur mit vergrößertem Abstand zwischen den Fortsätzen;
- 8 einen Fortsatz mit einem Knick in Seitenansicht;
- 9 einen Fortsatz, der mit verringertem Winkel aus der Blechebene herausragt und
- 10 ein beispielhaftes Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine mit einem Rotorblechpaket der vorgeschlagenen Art.
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DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Einführend wird festgehalten, dass gleiche Teile in den unterschiedlichen Ausführungsformen mit denselben Bezugszeichen beziehungsweise Bauteilbezeichnungen versehen werden, gegebenenfalls mit unterschiedlichen Indizes. Die in der Beschreibung enthaltene Offenbarung eines Bauteils kann sinngemäß auf ein anderes Bauteil mit demselben Bezugszeichen beziehungsweise derselben Bauteilbezeichnung übertragen werden. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie zum Beispiel „oben“, „unten“, „hinten“, „vorne“, „seitlich“ und so weiter auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
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1 zeigt einen Halbschnitt durch eine schematisch dargestellte elektrische Maschine 1. Die elektrische Maschine 1 umfasst, eine Rotorwelle 2 mit einem darauf sitzenden Rotor 3, wobei die Rotorwelle 2 mit Hilfe von (Wälz)lagern 4a, 4b um eine Rotorachse oder Drehachse A gegenüber einem Stator 5 drehbar gelagert ist. Konkret sitzt das erste Lager 4a in einem ersten vorderen Lagerschild 6 und das zweite Lager 4b in einem zweiten, hinteren Lagerschild 7. Weiterhin umfasst die elektrische Maschine 1 ein mittleres Gehäuseteil 8, welches das vordere Lagerschild 6 und das hintere Lagerschild 7 verbindet und den Stator 5 aufnimmt. Das vordere Lagerschild 6, das hintere Lagerschild 7 und das Gehäuseteil 8 bilden in diesem Beispiel das Gehäuse 9 der elektrische Maschine 1. Der Rotor 3 umfasst aufeinander gestapelte und untereinander verbundene Rotorbleche 10, die gemeinsam ein Rotorblechpaket 11 bilden. Zudem umfasst der Rotor 3 im Rotorblechpaket 11 angeordnete Rotormagnete 12. Der Stator 5 umfasst ein nicht im Detail dargestelltes Statorblechpaket 13 sowie im Statorblechpaket 13 angeordnete Statorwicklungen 14.
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2 zeigt das beispielhafte Rotorblechpaket 11 in Vorderansicht. Zusätzlich zeigt die 2 mehrere im Rotorblech 10 angeordnete Fortsätze 15 sowie eine Wellenbohrung B.
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3 zeigt einen der Fortsätze 15 in Schrägansicht im Detail. Der Fortsatz 15 ist als eine einseitig mit dem Rotorblech 10 verbundene Lasche ausgebildet. Konkret ragt der Fortsatz 15 aus der Blechebene C des Rotorblechs 10 heraus und geht vom Rand einer im Rotorblech 10 gebildeten Ausnehmung D aus. In diesem Beispiel ist der Fortsatz 15 entlang einer Biegekante E mit dem Rotorblech 10 verbunden. Der Fortsatz 15 kann durch Herausbiegen aus der Blechebene C des Rotorblechs 10 geformt werden und insbesondere durch Stanzbiegen hergestellt sein. Zusätzlich ist in der 3 die Länge a der Ausnehmung D von der Biegekante E bis zum gegenüberliegenden Ende der Ausnehmung D eingetragen. Die Ausnehmung D ist typischerweise so angeordnet, dass sich die Länge a in Radialrichtung des Rotorblechs 10 erstreckt. Alternativ kann die Ausnehmung D so angeordnet sein, dass sich die Länge a in Umfangsrichtung des Rotorblechs 10 erstreckt. Bei einer weiteren Alternative erstreckt sich die Länge a schräg zur Radialrichtung und zur Umfangsrichtung.
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4 zeigt einen Ausschnitt aus einem Rotorblech 10a mit einem Fortsatz 15a, der so wie in 3 dargestellt ausgebildet ist, in Seitenansicht. 5 zeigt einen Ausschnitt aus einem beispielhaften Rotorblechpaket 11a mit mehreren aufeinandergestapelten Rotorblechen 10a, 10a', die jeweils so wie in 3 oder 4 ausgebildet sind, in Seitenansicht. Aus der 5 ist erkennbar, dass ein Fortsatz 15a eines der Rotorbleche 10a, 10a', konkret der Fortsatz 15a des Rotorblechs 10a, durch eine Ausnehmung D eines benachbarten der Rotorbleche 10a, 10a', konkret durch eine Ausnehmung D des Rotorblechs 10a', hindurchragt. Der Fortsatz 15a des Rotorblechs 10a liegt dabei federnd am Fortsatz 15a' des benachbarten Rotorblechs 10a' an. Durch eine Vielzahl unterschiedlich orientierter Fortsätze 15 können die beiden Rotorbleche 10a, 10a' miteinander verbunden werden. Dieses Prinzip wird auf andere Rotorbleche des Rotorblechpakets 11 a fortgesetzt, sodass dessen Rotorbleche alle untereinander verbunden sind und einen stabilen Verbund ergeben.
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In den 3 bis 5 dargestellten Beispielen geht vom Rand einer Ausnehmung D nur ein Fortsatz 15 aus. Dies ist aber nicht die einzig vorstellbare Möglichkeit. Denkbar ist auch, dass vom Rand einer Ausnehmung D zwei einander gegenüberliegende Fortsätze 15a, 15a'' ausgehen, so wie das in der 6 für das Rotorblech 10b dargestellt ist. Zur Bildung eines Rotorblechpakets 11 ragen auch hier Fortsätze 15a, 15a'' eines der Rotorbleche 10b durch eine Ausnehmung D eines benachbarten der Rotorbleche 10b hindurch und liegen federnd an Fortsätzen 15a, 15a'' des benachbarten Rotorblechs 10b an.
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In dem in 6 dargestellten Beispiel entspricht die Summe der Längen der vom Rand der Ausnehmung D ausgehenden Fortsätze 15a, 15a'' von ihrer jeweiligen Biegekante E bis zu ihrem jeweiligen gegenüberliegenden Ende der Länge a der Ausnehmung D von einer der Biegekanten E bis zum gegenüberliegenden Ende der Ausnehmung D. Dies ist aber nicht die einzig vorstellbare Möglichkeit. Denkbar ist vielmehr, dass die Summe der Längen der vom Rand der Ausnehmung D ausgehenden Fortsätze 15a, 15a'' von ihrer jeweiligen Biegekante E bis zu ihrem jeweiligen gegenüberliegenden Ende kleiner ist als die Länge a der Ausnehmung D von einer der Biegekanten E bis zum gegenüberliegenden Ende der Ausnehmung D, so wie das in der 7 für das Rotorblech 10c dargestellt ist. Die Ausführungsform nach 7 entspricht im Wesentlichen der Ausführungsform nach 6, bloß mit größerem Abstand zwischen den Fortsätzen 15a, 15a''. Demzufolge resultiert ein Abfallstück 16a, das beim Herstellungsprozess des Rotorblechs 10c entsprechend entsorgt wird. In dem in 6 dargestellten Beispiel gibt es dagegen kein Abfallstück 16a. Die Verbindung mehrerer Rotorbleche 10c untereinander erfolgt wiederum in der schon beschriebenen Weise.
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In den bisher dargestellten Beispielen sind die Fortsätze 15a..15a'' jeweils gerade ausgebildet. Denkbar ist aber auch, dass ein Fortsatz 15b einen Knick F aufweist, so wie das in der 8 für das Rotorblech 10d dargestellt ist. Auch hier ist die Länge des vom Rand der Ausnehmung D ausgehenden Fortsatzes 15b von der Biegekante E bis zum gegenüberliegenden Ende kleiner als die Länge a der Ausnehmung D von der Biegekante E bis zum gegenüberliegenden Ende der Ausnehmung D. Demzufolge resultiert auch hier ein Abfallstück 16b, das beim Herstellungsprozess des Rotorblechs 10d entsprechend entsorgt wird. Die Ausführungsform nach 8 könnte aber auch ohne Abfallstück 16b hergestellt sein, wenn die Ausnehmung D entsprechend kleiner ausgebildet wird. Die Verbindung mehrerer Rotorbleche 10d untereinander erfolgt wiederum in der schon beschriebenen Weise.
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9 zeigt nun ein Beispiel für ein Rotorblech 10e mit einem Fortsatz 15c, welches ähnlich dem in 4 gezeigten Beispiel ist. Der Fortsatz 15c ragt jedoch mit geringerem Winkel aus der Blechebenen C hervor als dies für den Fortsatz 15a der Fall ist.
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Die 10 zeigt schließlich die in ein Fahrzeug 17 eingebaute elektrische Maschine 1. Das Fahrzeug 17 weist zwei Achsen auf, von denen eine angetrieben ist. Konkret ist die elektrische Maschine 1 über ein optionales Getriebe 18 mit den Halbachsen 19 der Hinterachse verbunden. An den Halbachsen 19 sind schließlich die angetriebenen Räder 20 montiert. Die elektrische Maschine 1, das Getriebe 18 und die Halbachsen 19 sind dabei Teil des Antriebsstrangs des Fahrzeugs 17. Der Antrieb des Fahrzeugs 17 erfolgt zumindest teilweise oder zeitweise durch die elektrische Maschine 1. Das heißt, die elektrische Maschine 1 kann zum alleinigen Antrieb des Fahrzeugs 17 dienen oder zum Beispiel im Verbund mit einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen sein (Hybridantrieb).
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Abschließend wird festgehalten, dass der Schutzbereich durch die Patentansprüche bestimmt ist. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Die in den Figuren enthaltenen Merkmale können beliebig ausgetauscht und miteinander kombiniert werden. Insbesondere wird auch festgehalten, dass die dargestellten Vorrichtungen in der Realität auch mehr oder auch weniger Bestandteile als dargestellt umfassen können. Teilweise können die dargestellten Vorrichtungen beziehungsweise deren Bestandteile auch unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt sein.
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Bezugszeichen liste
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- 1
- elektrische Maschine
- 2
- Rotorwelle
- 3
- Rotor
- 4a, 4b
- (Wälz)lager
- 5
- Stator
- 6
- vorderes Lagerschild
- 7
- hinteres Lagerschild
- 8
- (mittleres) Gehäuseteil
- 9
- Gehäuse
- 10, 10a..10e
- Rotorblech
- 11, 11a
- Rotorblechpaket
- 12
- Rotormagnet
- 13
- Statorblechpaket
- 14
- Statorwicklung
- 15, 15a..15c
- Fortsatz / Lasche
- 16a, 16b
- Abfallteil
- 17
- Fahrzeug
- 18
- Getriebe
- 19
- Halbachse
- 20
- Rad
- a
- (Längs)Erstreckung der Ausnehmung
- A
- Drehachse
- B
- Wellenbohrung
- C
- Blechebene
- D
- Ausnehmung
- E
- Biegekante
- F
- Knick