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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere einen
Elektromotor mit einem Rotor und einem Statur. Speziell betrifft
die Erfindung das Gebiet der Elektromotoren für Kraftfahrzeuge, insbesondere
der als elektrische Hilfsantriebe dienenden Elektromotoren zur fremdkraftbetätigten
Verstellung oder der Unterstützung einer Verstellung von Elementen
eines Kraftfahrzeugs.
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Aus
der
DE 195 23 789
A1 ist ein Elektromotor mit einem Rotor, einem Statur und
weiteren Komponenten bekannt, die in einem Gehäuse des
Elektromotors untergebracht sind. Auf dem Statur befinden sich mehrere
Statorwicklungen auf einem Statorkern. Ferner ist der Rotor auf
einer Welle des Elektromotors fest angebracht. Im Betrieb ist der
Regelstrom zu den verschiedenen Statorwicklungen auf dem Anker des
Stators mittels eines Steuerschaltkreises so gesteuert, dass sich
ein rotierendes Magnetfeld im Inneren des Motors ergibt. Dieses
nimmt dann den Rotor mit. Hierzu sind vier Rotormagnete vorgesehen,
die in einem Rotorgehäuse so angebracht sind, dass die
inneren Umfangsflächen der Rotormagnete einer äußeren
Umfangsfläche des Statorkerns genau gegenüber
liegen.
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Der
aus der
DE 195 23
789 A1 bekannte Elektromotor hat den Nachteil, dass die
Befestigung der Rotormagnete in dem Rotorgehäuse nur mit
begrenzter Genauigkeit erfolgen kann. Dies wirkt sich ungünstig
auf das Betriebsverhalten des bekannten Elektromotors aus.
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Denkbar
ist es, dass der Rotor aus einem oder mehreren Lamellenpaketen oder
aus Einzellamellen und weiteren Bauteilen aufgebaut ist. Die Lamellen
oder Lamellenpakete können dabei axial auf eine Welle geschoben
werden, so dass sie unmittelbar aneinander grenzen. Die einzelnen
Lamellen, beispielsweise eines Lamellenpakets, können durch Stanzen
hergestellt werden, wobei die einzelnen Lamellen nach das Stanzen
zu einem Lamellenpaket paketiert werden können. Beim Stanzen
können außerdem Aussparungen erzielt werden, die
sich bei dem Lamellenpaket zu Taschen fügen, in denen im montierten
Zustand des Rotors Magnete vorhanden, das heißt vergraben,
sind. Bei elektrischen Maschinen, beispielsweise Synchronmotoren,
ist es denkbar, dass Magnete in die Taschen eingefügt werden, wobei
eine Fixierung der Magnete durch Einkleben erfolgt. Allerdings weisen
sowohl die Taschen als auch die Magnete in der Regel eine Fertigungstoleranz
auf. Da gewährleistet sein muss, dass die Magnete beim
Einfügen während der Montage in die Taschen passen,
muss die Summe der Fertigungstoleranzen bei der Dimensionierung
vorgehalten werden. Das heißt, dass die Magnete mit Spielpassung
eingebaut werden. Eine tangentiale Ausrichtung der Magnete ist dann
nur beschränkt möglich. Durch ein Spiel zwischen
Magnet und Tasche in tangentialer Richtung ergibt sich aber das
Problem, dass ein Rastmoment des Motors vergrößert
wird. Ein solches Rastmoment bewirkt einen unstetigen Lauf, insbesondere bei
geringen Drehfrequenzen. Ein hohes Rastmoment kann beispielsweise
bei Motoren, die zur Unterstützung der Lenkbewegung in
Kraftfahrzeugen eingesetzt sind, bewirken, dass der Fahrer bei langsamer
Bewegung des Lenkrads ein Rucken am Lenkrad spürt. Zur
Reduzierung eines solchen Rastmoments ist eine manuelle Zentrierung
der Magnete in tangentialer Richtung möglich. Beispielsweise könnten
sehr weiche Teile auf beiden Seiten des Magnets, zum Beispiel aus
Papier, eingelegt werden. Eine solche manuelle Zentrierung stellt
jedoch einen äußerst hohen Aufwand bei der Fertigung
der elektrischen Maschine dar.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil,
dass eine zuverlässige und relativ kostengünstig
zu bewerkstelligende Positionierung der Magneten in dem Rotor ermöglicht
ist. Speziell kann eine genaue tangentiale Positionierung der Magneten
relativ zu den Lamellenpaketen erfolgen, um ein Rastmoment der elektrischen
Maschine zu verringern.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen
elektrischen Maschine möglich.
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Die
elektrische Maschine weist zumindest zwei Magnete auf. Von den Magneten
der elektrischen Maschine ist zumindest einer in einer Aussparung
entsprechend Anspruch 1 angeordnet.
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Vorteilhaft
ist es, dass der federnde Ansatz der Lamelle zur zumindest mittelbaren
Befestigung des Magneten in der Aussparung in einer tangentialen
Richtung vorgespannt ist. Die Lamelle kann dabei so ausgestaltet
sein, dass zum Einbringen des Magneten in die Aussparung eine elastische
Verformung des federnden Ansatzes erforderlich ist. Hierdurch wird
zum einen eine Befestigung des Magneten in der Aussparung erzielt,
die in Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall bereits
ausreicht, um den Magneten zu befestigen. Separate Befestigungsmittel,
der Einsatz von Klebstoffen oder dergleichen, ist dann nicht erforderlich.
Zum anderen kann durch die Vorspannung in tangentialer Richtung
eine definierte Position des Magneten in der radialen Richtung vorgegeben
werden.
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In
vorteilhafter Weise ist der federnde Ansatz zur Befestigung des
Magneten in der Aussparung in einer radialen Richtung vorgespannt.
Hierdurch kann zum einen eine Befestigung des Magneten in der Aussparung
erzielt werden, die in Abhängigkeit von dem jeweiligen
Anwendungsfall den zusätzlichen Einsatz von Befestigungselementen
oder Klebstoffen nicht erforderlich macht. Zum anderen kann durch
die Vorspannung eine definierte Position in radialer Richtung vorgegeben
werden.
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Es
ist anzumerken, dass auch mehrere federnde Ansätze vorgesehen
sein können, von denen ein Teil im wesentlichen in einer
tangentialen Richtung vorgespannt ist und ein anderer Teil zumindest im
wesentlichen in einer radialen Richtung vorgespannt ist. Außerdem
sind auch Ausgestaltungen denkbar, bei denen ein federnder Ansatz
sowohl in radialer Richtung als auch in tangentialer Richtung vorgespannt
ist. Solche federnden Ansätze können dabei auf
voneinander verschiedenen Lamellen eines Lamellenpakets oder auch
auf der gleichen Lamelle vorgesehen sein.
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Vorteilhaft
ist es, dass an mehreren Lamellen des Lamellenpakets federnde Ansätze
ausgebildet sind, wobei zumindest ein Teil der federnden Ansätze der
Lamellen in einer axialen Richtung hintereinanderliegend angeordnet
ist. Dadurch wird erreicht, dass sich die Haltekräfte der
federnden Ansätze aufsummieren, wodurch eine zuverlässige
Befestigung auch bei relativ großen Belastungen erzielt
ist.
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Des
weiteren ist es vorteilhaft, dass zwischen einem, zwei oder auch
mehreren hintereinanderliegend angeordneten federnden Ansätzen
ein Zwischenraum vorgesehen ist. Durch den Zwischenraum wird eine
gewisse Verbiegung der federnden Ansätze beim Einfügen
des Magneten in die Aussparung ermöglicht. Dies erleichtert
die Montage des Magneten in der Aussparung. Außerdem können
dadurch die federnden Ansätze so ausgestaltet werden, dass
sie relativ weit in den Raum ragen, der von dem einzufügenden
Magneten benötigt wird, wodurch bereits einer der federnden
Ansätze eine relativ große Haltekraft ausübt.
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Ferner
ist es vorteilhaft, dass an den Stirnseiten des Lamellenpakets eine
oder mehrere Lamellen vorgesehen sind, die keine federnden Ansätze
aufweisen. Hierdurch wird verhindert, dass montagebedingt federnde
Ansätze über die Stirnseiten des Lamellenpakets
hinausstehen, was die Montage von Anbauteilen, das plane Anliegen
des Lamellenpakets an einem Anbauteil oder die Anordnung mehrerer aufeinanderfolgenden
Lamellenpakete beeinträchtigen könnte.
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Vorteilhaft
ist es, dass die federnde Ansätze bügelförmig
oder nasenförmig ausgestaltet sind. Diese Ausgestaltung
ist im Rahmen eines Stanzprozesses relativ einfach herstellbar und
ermöglicht außerdem eine vorteilhafte Einfederung.
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Ferner
kann es in Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall
vorteilhaft sein, wenn der Magnet mittels eines Klebstoffes mit
dem federnden Ansatz verbunden ist. Hierdurch wird die Befestigung weiter
verstärkt, so dass der Magnet auch in Bezug auf große
auftretende Belastungen zuverlässig positioniert ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden
Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen
sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen
versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine
Lamelle eines Lamellenpakets eines Rotors einer elektrischen Maschine
entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 die
in 1 dargestellte Lamelle entsprechend einem zweiten
Ausführungsbeispiel;
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3 hintereinander
angeordnete Lamellen in einer auszugsweisen Darstellung entsprechend dem
in 2 mit III bezeichneten Ausschnitt;
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4 die
in 1 dargestellte Lamelle entsprechend einem dritten
Ausführungsbeispiel;
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5 die
in 1 dargestellte Lamelle entsprechend einem vierten
Ausführungsbeispiel;
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6 die
in 1 dargestellte Lamelle entsprechend einem fünften
Ausführungsbeispiel;
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7 die
in 1 dargestellte Lamelle entsprechend einem sechsten
Ausführungsbeispiel;
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8 die
in 1 dargestellte Lamelle entsprechend einem siebten
Ausführungsbeispiel;
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9 die
in 1 dargestellte Lamelle entsprechend einem achten
Ausführungsbeispiel;
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10 die
in 1 dargestellte Lamelle entsprechend einem neunten
Ausführungsbeispiel;
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11 eine
Abschluss- oder Zwischenlamelle eines Lamellenpakets eines Rotors
einer elektrischen Maschine;
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12 eine
vereinfachte Darstellung eines aus mehreren Lamellen paketierten
Lamellenpakets in einer auszugsweisen Schnittdarstellung entlang der
in 10 mit XII bezeichneten Schnittlinie zur weiteren
Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung
und
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13 ein
Lamellenpaket einer elektrischen Maschine mit eingefügten
Magneten.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
eine Lamelle 1 eines Lamellenpakets 2 eines Rotors 3 (13)
einer elektrischen Maschine. In den Rotor 3 sind dabei
mehrere Magnete 4 eingesetzt, wie es in der 13 dargestellt
ist. Zur Vereinfachung der Darstellung ist dabei in der 13 nur
der Magnet 4 gekennzeichnet. Die elektrische Maschine kann
insbesondere als Elektromotor für ein Kraftfahrzeug ausgestaltet
sein. Speziell eignet sich die elektrische Maschine zur fremdkraftbetätigten
Verstellung von Elementen eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines
Schiebedachs, eines Fensters oder eines Sitzelements. Ferner kann die
elektrische Maschine als Elektromotor zur Lenkkraftunterstützung
dienen. Die erfindungsgemäße elektrische Maschine
eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle.
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Es
ist anzumerken, dass die Lamellen 1 eines Lamellenpakets 2 unterschiedlich
ausgestaltet sein können. Verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten
sind anhand der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele
erläutert. Dabei ergeben sich gerade durch die unterschiedliche
Ausgestaltung mehrerer zu einem Lamellenpaket 2 paketierter
Lamellen 1 besondere Vorteile. Im Hinblick auf den jeweiligen
Anwendungsfall kann dann die geeignete Ausgestaltung des Lamellenpakets 2 gewählt
werden.
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Die
in der 1 dargestellte Lamelle 1 weist eine mittige,
kreisrunde Aussparung 5 auf. Die Aussparung 5 ermöglicht
das Aufbringen der Lamelle 1 auf eine Welle der elektrischen
Maschine. Dabei können die Lamellen 1 einzeln
auf die Welle aufgefügt werden. Es ist auch möglich,
dass die Lamellen 1 zunächst zu einem Lamellenpaket 2 paketiert
werden, das insgesamt auf die Welle aufgefügt wird. Ferner weist
die Lamelle 1 mehrere Ausstanzungen 6 auf, die
zur Gewichtsreduzierung dienen. Ferner weist die Lamelle 1 Aussparungen 10A, 10B auf,
die zum Aufnehmen der Magnete 4 dienen. Dabei weist die
Lamelle 1 zwei verschiedene Arten von Aussparungen 10 auf,
nämlich Aussparungen, die entsprechend der Aussparung 10A ausgestaltet
sind, und Aussparungen, die entsprechend der Aussparung 10B ausgestaltet
sind. Bei der Aussparung 10A ist ein federnden Ansatz 11 an
der Lamelle 1 ausgebildet, der näschenförmig
ausgestaltet ist. Der federnde Ansatz 11 ragt dabei etwas
in den Bereich hinein, der von dem Magneten 4 benötigt
wird. Beim Einfügen des Magneten 4 in die Aussparung 10A kommt
es daher zu einer elastischen Verformung des federnden Ansatzes 11.
Diese elastische Verformung bewirkt eine Vorspannung des federnden
Ansatzes 11 in einer radialen Richtung, die den Magneten 4 gegen
eine Seitenfläche 12 der Lamelle 1 mit
einer in radialer Richtung wirkenden Haltekraft beaufschlagt. Durch
die Seitenfläche 12 ist dabei die radiale Position
des Magneten 4 vorgegeben. Die am Magneten 4 beim
Drehen des Rotors 3 auftretenden Fliehkräfte wirken
in die gleiche Richtung wie der federnde Ansatz 11, wodurch keine
Relativbewegung zum Lamellenpaket 2 auftritt.
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Die
Aussparung 10B weist anstelle eines federnden Ansatzes 11 einen
Leerraum 13 auf. Bei der Paketierung der Lamellen 1 zu
dem Lamellenpaket 2 sind einige Lamellen 1 so
angeordnet, dass eine Aussparung 10B mit einem Leerraum 13 hinter
einer Aussparung 10A mit einem federnden Ansatz 11 liegt.
Beispielsweise können sich die Aussparungen 10A, 10B mehrerer
Lamellen 1 in einer axialen Richtung abwechseln. Durch
den Leerraum 13 wird das Einfedern der federnden Ansätze 11 begünstigt.
Dabei kann durch die Tiefe des Leerraums 13 die Steifigkeit
der federnden Ansätze 11 beeinflusst werden.
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Die
federnden Ansätze 11 und die Leerräume 13 sind
in der Mitte der jeweiligen Aussparung 10A, 10B angeordnet,
wodurch der magnetische Fluss nur unwesentlich gestört
wird. Eine weitere Verringerung der Störung des magnetischen
Flusses durch die federnden Ansätze 11 und die
Leerräume 13 kann dadurch erreicht werden, dass
die federnden Ansätze 11 und die Leerräume 13 so
klein ausgeführt werden, dass die Haltekraft der federnden
Ansätze 11 gerade ausreicht, um die Magnete 4 in
ihrer Position zu halten.
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2 zeigt
eine weitere mögliche Ausgestaltung einer Lamelle 1 entsprechend
einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem
Ausführungsbeispiel sind die Aussparungen 10 alle gleich
ausgestaltet. Dabei weisen die Aussparungen 10 alle einen
Leerraum 13 auf, wie es der in der 1 dargestellten
Aussparung 10B entspricht. Außerdem weisen die
Aussparungen 10 jeweils einen federnden Ansatz 14 auf,
der eine Positionierung eines jeweils in die Aussparung 10 eingesetzten
Magnets 4 in einer tangentialen Richtung ermöglicht.
Der federnde Ansatz 14 ist dabei bügelförmig
ausgestaltet. Die Lamelle 1 ist auf die Welle 15 aufgebracht und
auf geeignete Weise mit dieser verbunden, zum Beispiel durch einen
zylindrischen Pressverbund.
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Die
dargestellte Ausgestaltung, bei der in jeder Aussparung genau ein
federnder Ansatz 14 zur Positionierung in einer tangentialen
Richtung vorgesehen ist, hat den Vorteil, dass der auf der Lamelle 1 zur
Verfügung stehende Platz im wesentlichen zur Aufnahme der
Magneten 4 dienen kann. Somit wird eine gewisse Platzersparnis
erzielt. Vorteilhaft ist außerdem, dass eine bauchförmige
Auswölbung 17 auf einer Seite der Aussparung 10 vorgesehen
ist, die dem federnden Ansatz 14 gegenüber liegt.
Durch die bauchförmige Auswölbung 17 wird
eine definierte Positionierung des Magnets 4 erreicht.
Außerdem wird das Einfügen der Magnete 4 in
die Aussparungen 10 erleichtert.
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Es
ist anzumerken, dass innerhalb eines Lamellenpakets 2 auch
Lamellen 1 vorgesehen sein können, die entsprechend
der in der 2 dargestellten Lamelle ausgestaltet
sind, mit der Maßgabe, dass diese anstelle der Leerräume 13 federnde
Ansätze 11 aufweisen, wie es bei den in der 1 dargestellten
Aussparungen 10A der Fall ist. Durch eine abwechselnde
Anordnung einer solchen Lamelle mit der in der 2 dargestellten
Lamelle 1 lässt sich somit sowohl eine Positionierung
in einer radialen Richtung mittels eines federnden Ansatzes 11 als
auch in einer Tangentialrichtung mittels eines federnden Ansatzes 14 in
Bezug auf einen in die Aussparungen 10 eingebrachten Magneten 4 erzielen.
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Die
Aussparung 10 weist eine gewisse Breite 18 auf,
die durch den federnden Ansatz 14 im Ausgangszustand, das
heißt, ohne Magnet 4, definiert ist. Die Fügestelle,
die durch eine Breite 23 (13) des
Magneten 4 zu der Breite 18 der Aussparung 10 vorgegeben
ist, kann als Übergangs- oder Presspassung dimensioniert
werden. Erfolgt die Auslegung als Presspassung, dann ist die Breite 18 der
Aussparung 10 vorzugsweise so gewählt, dass eine
minimale Überdeckung von wenigen Mikrometern erzielt wird. Dadurch
wird bei allen federnden Ansätzen 14 ein Zentrierungseffekt
erzielt. Somit trägt jeder federnde Ansatz 14 der
Vielzahl von Lamellen 1 zur Befestigung der Magnete 4 bei.
In der Summe ergibt sich deshalb eine relativ große Haltekraft
auf die Magnete 4. Erfolgt die Auslegung als Übergangspassung, dann
ergibt sich eine leichte Montierbarkeit der Magnete 4 in
den Aussparungen 10, so dass diese Ausgestaltung von Vorteil ist,
wenn bereits geringere Haltekräfte zur Befestigung der
Magnete 4 ausreichen.
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Der
als Bügel ausgestaltete federnde Ansatz 14 weist
eine Höhe 19 und eine Breite 20 auf. Über die
Wahl der Höhe 19 und der Breite 20 des
federnden Ansatzes 14 kann die Steifigkeit und somit die mögliche
Haltekraft des federnden Ansatzes 14 innerhalb gewisser
Grenzen vorgegeben werden. Vorzugsweise wird die Steifigkeit des
federnden Ansatzes 14 so vorgegeben, dass die Haltekraft
in tangentialer Richtung auf den Magnet 4 gerade ausreicht, wobei
der Magnet 4 an der dem Bügel gegenüber
liegenden Seite der Aussparung 10 an einer bauchförmigen
Auswölbungen 17 zum Anliegen gebracht ist.
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3 zeigt
hintereinander angeordnete Lamellen 1 in einer auszugsweisen
Darstellung entsprechend dem in 2 mit III
bezeichneten Ausschnitt. Es kann vorteilhaft sein, dass ein Lamellenpaket 2 so
ausgestaltet ist, dass dessen Endlamellen keine federnden Ansätze 11, 14 aufweisen. 3 zeigt
eine Endlamelle 1' vor einer Lamelle, die entsprechend
der 2 ausgestaltet ist. Die Endlamelle 1' weist
einerseits eine bauchförmige Auswölbung 17' und
andererseits anstelle eines federnden Ansatzes 14 eine
weitere bauchförmige Auswölbung 17'' auf.
Somit bietet die Endlamelle 1' in tangentialer Richtung
beidseitig einen festen Anschlag für einen Magneten 4,
der in einer der Aussparungen 10 eingesetzt ist. Dadurch
wird eine Vorzentrierung des Magneten 4 ermöglicht.
Der Abstand der beiden bauchförmigen Auswölbungen 17', 17'' voneinander
ist so groß gewählt, dass unter Berücksichtigung
aller Toleranzen eine Spielpassung besteht. Die Endlamelle 1' verhindert
außerdem, dass ein federnder Ansatz 14 beim Einbringen
des Magneten 4 in die Aussparung so stark verbogen wird,
dass dieser über eine Stirnseite 21 (13)
des Lamellenpakets 2 hinaussteht.
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Zur
Herstellung von Lamellenpaketen 2 mit unterschiedlichen
Lamellen 1, 1', insbesondere mit einer entsprechend
der 3 ausgestalteten Endlamelle 1', können
beim Stanzen Lamellen 1 mit federnden Ansätzen 11, 14 und
Lamellen 1' ohne solche federnden Ansätze 11, 14 in
der Reihenfolge, wie sie beim Paketieren benötigt werden,
hergestellt und anschließend zusammengefügt werden.
Dies kann dadurch realisiert werden, dass für die Erzeugung der
federnden Ansätze 11, 14 im Stanzwerkzeug Schieber
oder Einzelstempel vorhanden sind, die automatisch verstellt werden,
so dass sich der gewünschte Aufbau des Lamellenpakets 2 ergibt.
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Das
Spiel 22 zwischen dem Magneten 4 und der bauchförmigen
Auswölbung 17'' beim Anliegen an der entsprechenden
bauchförmigen Auswölbung 17' ist vorzugsweise
so gewählt, dass eine gewisse Vorzentrierung beim Einfügen
des Magneten 4 gewährleistet, aber dennoch eine
einfache Montage ermöglicht ist. Durch das Spiel 22 der
Spielpassung zwischen Magnet 4 und Aussparung 10 wäre
die Position des Magneten 4 in tangentialer Richtung nicht exakt
bestimmt. Durch den federnden Ansatz 14 wird erreicht,
dass innerhalb eines Lamellenpakets 2 in tangentialer Richtung
schon während des Fügens die Magnete 4 immer
an einer Seite, wie es durch die bauchförmige Auswölbung 17' definiert
ist, der Ausnehmung 10 gedrückt werden und zwar
so, dass alle Magnete 4 je nach Position der federnden
Ansätze 14 links oder rechts in der Aussparung 10 liegen,
wobei in den 2 und 3 eine Situation
dargestellt ist, in der die Magnete 4 in Bezug auf die
dargestellte Zeichnung rechts in der Aussparung 10 liegen.
Dadurch wird der Einfluss eines Zentrierfehlers in tangentialer
Richtung auf das Rastmoment verringert.
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Je
nach Ausgestaltung der federnden Ansätze 14, die
insbesondere durch die Höhe 19 und die Breite 20 der
federnden Ansätze 14 sowie eine Überlappung
des federnden Ansatzes 14 und des Magneten 4 vor
der Montage bestimmt ist, können die federnden Ansätze 14 neben
der tangentialen Zentrierung auch zur Fixierung der Magnete 4 eingesetzt werden.
Hierzu werden die federnden Ansätze 14 etwas steifer
ausgeführt, beispielsweise durch eine relativ große
Breite 20, und eine gewisse positive Überdeckung
zwischen dem federnden Ansatz 14 im ungespannten Zustand
und dem Magneten 4.
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4 zeigt
eine Lamelle 1 eines Lamellenpakets 2 entsprechend
einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem
Ausführungsbeispiel sind die Aussparungen 10A, 10B der
Lamelle 1 auf zwei verschiedene Arten ausgeführt,
wobei sich die Ausführungen in tangentialer Richtung, das
heißt über den Umfang, abwechseln. Die Aussparungen 10A weisen
federnde Ansätze 11 auf, die eine Positionierung
in einer radialen Richtung ermöglichen. Im Unterschied
dazu weisen die Aussparungen 10B einen Leerraum 13 anstelle
des federnden Ansatzes 11, wie er bei der Aussparung 10A vorgesehen
ist, auf. Der federnde Ansatz 11 kann neben einer Positionierung
in radialer Richtung auch eine Befestigung des Magneten 4 erzielen.
Zur Befestigung des Magneten 4 in den Aussparungen 10A, 10B können
dabei die federnden Ansätze 11 und die federnden
Ansätze 14 zusammenwirken. Die Paketierung eines Lamellenpakets 2 mit
denen in der 4 dargestellten Lamellen 1 erfolgt
vorzugsweise so, dass die einzelnen Lamellen 1 des Lamellenpakets 2 verdreht
zueinander paketiert werden, so dass beispielsweise hinter einer
Aussparung 10A eine Aussparung 10B der nächsten
Lamelle liegt. Bei dieser Ausgestaltung ist es auch von Vorteil,
wenn die federnden Ansätze 14 eine Positionierung
in tangentialer Richtung bewirken, während die federnden
Ansätze 11 sowohl eine Positionierung der Magnete
in radialer Richtung als auch eine Befestigung der Magnete 4 in
den Aussparungen 10A, 10B bewirken.
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5 zeigt
eine Lamelle 1 eines Lamellenpakets 2 entsprechend
einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Lamelle 1 weist
Aussparungen 10 auf, bei denen federnden Ansätze 14, 14' vorgesehen
sind, die jeweils bügelförmig ausgestaltet sind.
Durch die federnden Ansätze 14, 14' der Aussparung 10 wird
eine Zentrierung der Magnete 4 in tangentialer Lage erzielt.
Die bügelförmig ausgestalteten, federnden Ansätze 14, 14' halten
die Magnete 4 in den Taschen. Damit die Magnete 4 in
Bezug auf die jeweilige Aussparung 10 zentrisch sitzen,
ist die Steifigkeit der beiden federnden Ansätze 14, 14' zumindest
im wesentlichen gleich. Eine hierfür gegebenenfalls erforderliche
hohe Genauigkeit bei der Fertigung kann durch geeignete Herstellungsverfahren
erfolgen, beispielsweise durch Stanzen oder Laserschneiden.
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6 zeigt
eine Lamelle 1 eines Lamellenpakets 2 entsprechend
einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Aussparungen 10A, 10B auf
zwei unterschiedliche Weisen ausgestaltet, wobei die Aussparungen 10A einen
federnden Ansatz 14, der bügelförmig
ausgestaltet ist, aufweisen und wobei die Aussparungen 10B in
einem Bereich, in dem bei den Aussparungen 10A die federnden
Ansätze 14 vorgesehen sind, ein Freiraum 25 vorgesehen
ist. Allerdings sind bei allen Aussparungen 10A, 10B bauchförmige
Auswölbungen 17 vorgesehen, die dem federnden
Ansatz 14 beziehungsweise dem Freiraum 25 gegenüber
liegen. Die Aussparungen 10A wechseln sich mit den Aussparungen 10B in
tangentialer Richtung, das heißt in Umfangsrichtung, ab.
Das Lamellenpaket kann so aus den Lamellen 1 zusammengesetzt
werden, dass hinter einer Aussparung 10A einer Lamelle 1 die
Aussparung 10B einer weiteren Lamelle angeordnet ist. Beim
Einbringen der Magnete 4 in das Lamellenpaket 2 wird
dadurch ein Nachgeben der federnden Ansätze 14 der
Aussparungen 10A erleichtert. Speziell können
sich die federnden Ansätze 14 teilweise achsparallel
verbiegen und somit relativ große Haltekräfte
auf die eingefügten Magnete 4 ausüben.
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7 zeigt
eine Lamelle 1 eines Lamellenpakets 2 entsprechend
einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem
Ausführungsbeispiel weist jede Aussparung 10 sich
gegenüber liegende federnde Ansätze 14, 14' auf,
die zur Zentrierung der Magnete 4 in tangentialer Richtung dienen.
Ferner weist jede Aussparung 10 einen federnden Ansatz 11 auf,
der näschenförmig ausgebildet ist. Die federnden
Ansätze 11 dienen sowohl zum radialen Positionieren
der Magnete 4 als auch zum Festklemmen der Magnete 4 in
der jeweiligen Aussparung 10.
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8 zeigt
eine Lamelle 1 eines Lamellenpakets 2 entsprechend
einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem
Ausführungsbeispiel sind im Bereich der Aussparungen 10 an
einem Umfang 26 der Lamelle 1 Sinuspole 27 vorgesehen. Die
Sinuspole 27 wirken sich günstig auf den Verlauf der
Feldlinien in der Lamelle 1 aus. Es ist wünschenswert,
dass der magnetische Fluss innerhalb des Rotors 3 von einem
Magneten 4 über den Stator und nicht direkt zu
einem benachbarten Magneten geht. Außerdem soll ein magnetischer
Kurzschluss vermieden werden. Der magnetische Streufluss und auch
der magnetische Kurzschluss verringern den Wirkungsgrad der elektrische
Maschine, so dass die Verluste durch den magnetischen Streufluss
und den Magnetkurzschluss klein gehalten werden sollen. Dies wird
durch die Sinuspole 27 erreicht.
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9 zeigt
eine Lamelle 1 eines Lamellenpakets 2 entsprechend
einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem
Ausführungsbeispiel weist die Lamelle 1 Bohrungen 28, 28' auf,
wobei zwischen zwei Bohrungen 28, 28' jeweils
eine Aussparung 10A der Lamelle 1 vorgesehen ist.
Zur Vereinfachung der Darstellung sind in der 9 nur die Bohrungen 28, 28' gekennzeichnet.
Die Bohrungen 28, 28' verteilen sich somit über
den Umfang 26 der Lamelle 1. In Abhängigkeit
von der Größe der Bohrung 28 ergibt sich
zwischen der Aussparung 10A und der Bohrung 28 ein
federnder Ansatz 14 mit einer gewissen Breite 20.
Entsprechendes gilt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
in Bezug auf die Bohrung 28' und die Aussparung 10A,
so dass an der Aussparung 10A beidseitig federnde Ansätze 14, 14' ausgestaltet
sind. Auf diese Weise ergibt sich eine alternative Ausgestaltung
der federnden Ansätze 14, 14'. Ferner
wirken sich die Bohrungen 28, 28' in Bezug auf
das magnetische Streuverhalten und einen magnetischen Kurzschluss
in gewünschter Weise vorteilhaft aus.
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Ferner
weisen die Aussparungen 10B federnde Ansätze 11 auf,
während die Aussparungen 10A keine federnden Ansätze 11 und
auch keine Leerräume 13, wie es beispielsweise
in der 4 dargestellt ist, aufweisen. Bei einer möglichen,
zueinander verdrehten Anordnung der Lamellen 1 innerhalb
des Lamellenpakets 2 ergibt sich somit eine relativ große
Klemmkraft der federnden Ansätze 11.
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10 zeigt
eine Lamelle 1 eines Lamellenpakets 2 entsprechend
einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem
Ausführungsbeispiel sind am Umfang 26 der Lamelle 1 Kerben 29 vorgesehen,
die den Vorteil haben, dass sie den magnetischen Streufluss und
den Magnetkurzschluss reduzieren.
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11 zeigt
eine Abschluss- oder Zwischenlamelle 1'' eines Lamellenpakets 2,
die in Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall in
einem Lamellenpaket 2 ein- oder mehrfach vorgesehen sein kann.
Die Lamelle 1'' weist Freiräume 25, 25' auf,
die an jeder der Aussparungen 10 vorgesehen sind. Ferner
weisen die Aussparungen 10 Leerräume 13 auf. Die
Lamelle 1'' kann beispielsweise ein- oder mehrfach an der Stirnseite 21 des
Lamellenpakets 2 vorgesehen sein, um das Einbringen der
Magnete 4 in das Lamellenpaket 2 zu erleichtern.
Ferner kann dadurch das Überstehen eines in einer axialen
Richtung verbogenen federnden Ansatzes 11, 14, 14' über
die Stirnseite 21 verhindert werden. Außerdem
eignet sich die Lamelle 1'' auch als Zwischenlamelle 1'',
die innerhalb des Lamellenpakets 2 vorgesehen ist, um eine
elastische, axiale Verformung eines federnden Ansatzes 11, 14, 14' zu
ermöglichen.
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12 zeigt
einen Schnitt durch ein Lamellenpaket 2, wie es in der 13 dargestellt
ist, entlang der in 7 mit XII bezeichneten Schnittlinie
in einer vereinfachten, auszugsweisen Darstellung. Das Lamellenpaket 2 weist
an der Stirnseite 21 zwei entsprechend der in 11 dargestellten
Endlamelle 1'' ausgestaltete Lamellen 1A, 1B auf.
Entsprechend sind auch an einer der Stirnseite 21 gegenüber
liegenden Stirnseite 21' zwei entsprechend der in 11 dargestellten
Endlamelle 1'' ausgestaltete Lamellen 1C, 1D vorgesehen.
Ferner sind Lamellen 1E, 1F vorgesehen, die sowohl
einen federnden Ansatz 11E, 11F als auch bügelförmig
ausgestaltete federnde Ansätze 14E, 14F aufweisen.
Außerdem sind Zwischenlamellen 1G, 1H vorgesehen,
die entsprechend der in 11 dargestellten
Lamelle 1'' ausgestaltet sind. Somit ist in axialer Richtung 30 gesehen
hinter der Lamelle 1E die Zwischenlamelle 1G vorgesehen, so
dass eine Einfederung des federnden Ansatzes 11 in axialer
Richtung 30 und eine Einfederung des federnden Ansatzes 14E in
axialer Richtung 30 möglich ist. Entsprechendes
gilt für die Lamelle 1F, hinter der die Zwischenlamelle 1H vorgesehen
ist. Der anhand der Lamellen 1E, 1G, 1F, 1H beschriebene
Aufbau des Lamellenpakets 2 setzt sich bis zu der Stirnseite 21 hin
fort, wobei unmittelbar an der Stirnseite 21 aufeinanderfolgend
zwei Lamellen 1A, 1B vorgesehen sind, die entsprechend
der in der 11 dargestellten Lamelle 1'' ausgestaltet
sind.
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Es
ist anzumerken, dass anhand der 1 bis 12 mehrere
Ausgestaltungsvarianten beschrieben worden sind, wobei ein Lamellenpaket 2 auf
geeignete Weise aus mehreren unterschiedlichen Lamellen 1, 1', 1'' aufgebaut
sein kann. Eine solche Ausgestaltungsvariante ist anhand der 12 kurz dargestellt.
Außerdem kann die Ausgestaltung der Lamellen 1, 1', 1'' auch
durch Kombination mehrerer einzelner Elemente erfolgen. Beispielsweise
können die federnden Ansätze 11, 14, 14' auch
auf andere Weise über die einzelnen Aussparungen 10 verteilt werden.
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13 zeigt
einen Rotor 3 mit einem Lamellenpaket 2, in das
Magnete 4 eingesetzt sind. Die in den Rotor 3 eingesetzten
Magneten 4 weisen dabei eine Breite 23 auf.
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Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19523789
A1 [0002, 0003]