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Die Erfindung betrifft einen Polschuhring für einen Rotor eines Elektromotors, umfassend eine Mehrzahl von in Axialrichtung gestapelten Ringblechen, die jeweils entlang ihres Außenumfangs eine Mehrzahl konkaver Polschuhabschnitte aufweisen. Die Erfindung betrifft weiter einen Rotor für einen Elektromotor, umfassend eine Rotorwelle, einen die Rotorwelle umlaufenden permanentmagnetischen Magnetring und einen den Magnetring umlaufenden derartigen Polschuhring.
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Ein Elektromotor umfasst grundsätzlich einen Stator, der das feststehende Motorteil bildet, und einen Rotor, der das sich bewegende Motorteil bildet. Für Anwendungen mit variablen Drehzahlen wird als Elektromotor häufig eine sogenannte permanent erregte Synchronmaschine eingesetzt, bei der der Rotor Permanentmagnete zur Ausbildung einer festen Polanzahl umfasst. Am mit Wicklungen versehenen Stator wird ein magnetisches Drehfeld generiert, in dem der permanentmagnetische Rotor rotiert. Bei einem Innenläufer rotiert der Rotor im Inneren des feststehenden Stators. Bei einem Außenläufer ist der feststehende Stator von einem ringförmigen Rotor außen umlaufen. Üblicherweise weist der Stator zur Ausrichtung des äußeren Magnetfeldes eine Anzahl von dem Rotor zugewandten Polschuhen auf. Zur Vermeidung von Verlustleistung sind der Stator und der Rotor des Elektromotors häufig als Blechpakete aus einer Vielzahl von paketierten, zueinander elektrisch isolierten Einzelblechen aufgebaut, wodurch im magnetischen Wechselfeld generierte Wirbelströme reduziert sind.
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Für einen elektrischen Motor hoher Leistung werden als Permanentmagnete sogenannte Seltenerdmagnete eingesetzt, die entlang einer Vorzugsrichtung eine hohe Koerzitivfeldstärke zeigen. Für Seltenerdmagnete technisch eingesetzte Legierungen sind beispielsweise Neodym-Eisen-Bor, Samarium-Kobalt oder Samarium-Eisen-Stickstoff. Seltenerdmagnete sind jedoch vergleichsweise teuer. Für einen elektrischen Motor geringer Leistung sind daher als Permanentmagnete üblicherweise kostengünstige hartmagnetische Ferrite eingesetzt.
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In einer technisch häufigen Variante werden die für den Rotor eines Elektromotors verwendeten Permanentmagnete plättchenförmig hergestellt und in Taschen des Rotors entsprechend der gewünschten Polanzahl platziert. Insbesondere bei Seltenerdmagneten ist der Permanentmagnet aber auch mittels eines Sinter- und Umformprozesses einstückig als ein hohlzylindrischer Magnetring gefertigt, dem in azimutaler Richtung die gewünschte Polanzahl durch eine entsprechende Magnetisierung in einem äußeren Magnetfeld aufgeprägt wird. Das von den Permanentmagneten erzeugte äußere magnetische Feld wird durch die Formgebung des Rotors bzw. seiner Einzelbleche gestaltet, wobei das Rotormaterial als magnetischer Rückschluss wirkt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Polschuhring für den Rotor eines Elektromotors anzugeben, der sich einfach fertigen und montieren lässt. Weiter liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen einfach zu fertigenden und zu montierenden Rotor für einen Elektromotor anzugeben.
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Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Polschuhring gelöst, der eine Mehrzahl von in Axialrichtung gestapelten Ringblechen umfasst, die jeweils entlang ihres Außenumfangs eine Mehrzahl konkaver Polschuhabschnitte und entlang ihres Innenumfangs eine Mehrzahl von Klinkungen aufweisen, wobei wenigstens eine erste Teilmenge von Ringblechen umfasst ist, die jeweils entlang ihres Innenumfangs mindestens eine Biegelasche aufweisen.
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Die Erfindung geht dabei in einem ersten Schritt von der Überlegung aus, die Befestigung eines Polschuhrings am Rotor bzw. an einem Ringmagneten, der insbesondere aus einem Seltenerd-Magnetmaterial gefertigt ist, zu vereinfachen. Ein Aufkleben des Polschuhrings stellt zwar grundsätzlich eine technische Möglichkeit zu einer Befestigung des Polschuhrings am Rotor dar, wobei jedoch in unerwünschter Weise in einem zusätzlichen Fertigungsschritt Klebstoff als Zusatzmaterial zeitaufwändig aufgebracht und nach dem Fügen der Teile ausgehärtet werden muss. Alternativ könnte der Polschuhring auch passgenau zum Rotor bzw. zum Magnetring gefertigt und aufgepresst werden. Jedoch ist dann wegen der geforderten Zentrizität des Rotors eine hohe Passgenauigkeit erforderlich, so dass die erlaubten Fertigungstoleranzen eng ausgelegt werden müssen. Dies verteuert das Herstellungsverfahren. Bei ungleichen Materialien muss zudem der unterschiedliche Temperaturgang berücksichtigt werden.
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In einem zweiten Schritt geht die Erfindung von der Überlegung aus, zumindest einen Teil der Ringbleche des Polschuhrings innenumfangsseitig mit einer Biegelasche zu versehen. Die vorteilhafterweise im Zuge eines Stanzprozesses der Ringbleche am Innenumfang gebildeten Biegelaschen erstrecken sich im Ausgangszustand vorzugsweise radial und können – bezogen auf die Stapel- oder Axialrichtung – axial umgebogen werden. Innerhalb des Ringblechstapels sind dabei die Ringbleche zweckmäßigerweise um einen bestimmten Winkel azimutal zueinander verdreht angeordnet. Hierdurch können am Innenumfang des aus dem Ringblechstapel gebildeten Polschuhrings azimutal verteilt eine Mehrzahl von Biegelaschen angeordnet sein.
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Die Biegelaschen sind am Innenumfang des gebildeten Polschuhrings insbesondere derart positioniert, dass diese im Montagezustand des Polschuhrings am Rotor bzw. am Magnetring zusätzliche und insbesondere gleichmäßige Andruckkräfte erzeugen und eine verbesserte thermische und/oder mechanische Kontaktierung zwischen dem Rotor bzw. dem Magnetring und dem Polschuhring bewirken. Dazu sind die Biegelaschen aus ihrer im Ausgangszustand bevorzugt radialen Ausrichtung im Montagezustand im Wesentlichen axial umgebogen. Durch diese Materialverformung resultieren die gewünschten Andruckkräfte des den Rotor bzw. den Magnetring umlaufenden Polschuhrings. Dabei stützt sich der Polschuhring am Rotor bzw. am Magnetring bevorzugt nur lokal über die umgebogenen Biegelaschen ab. Ein unterschiedlicher Temperaturgang der Materialien des Magentrings bzw. des Rotors und des Polschuhrings wird über eine elastische Verformung der Biegelaschen aufgefangen.
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In einem dritten Schritt erkennt die Erfindung, dass die im Montagezustand umgebogenen Biegelaschen in Klinkungen benachbarter Ringbleche aufgenommen werden können, was zur mechanischen Stabilität des Polschuhrings insgesamt beiträgt. Die Biegelaschen selbst ragen im umgebogenen Zustand nur vergleichsweise geringfügig aus dem Innenumfang des Ringblechstapels bzw. des Polschuhrings heraus. Am Biegeradius ist der mechanische Kontakt zwischen dem Polschuhring und dem Rotor bzw. dem Magnetring gewährleistet. Insgesamt kann der Ringblechstapel unter Verbiegung der Biegelaschen dem Rotor oder dem Magnetring des Rotors aufgepresst bzw. aufgeschoben werden, wodurch der kraftschlüssige Verbund hergestellt wird. Die Biegelaschen werden hierbei in axialer Richtung unter Eintauchen in die Klinkungen der benachbarten Ringbleche verbogen. Der kraftschlüssige Verbund resultiert aus der Materialverformung der Biegelaschen, zum Beispiel im Bereich ihres Biegeradius.
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Über die konkaven Polschuhabschnitte der Ringbleche wird das Magnetfeld homogenisiert bzw. im Ringspalt zwischen Rotor und Stator parallelisiert, wodurch sich dort die magnetische Feldstärke erhöht und zudem ein unerwünschtes Losbrechmoment beim Anfahren des Elektromotors minimiert wird. Azimutale Drehmomentschwankungen (englisch: „torque ripple”) werden reduziert. Das Vorsehen konkaver Polschuhabschnitte führt somit zu einem weitgehend „ripplefreien” Drehmomentbetrieb, so dass derart ausgestattete Elektromotoren sich insbesondere als Antriebe für eine elektrisch unterstützte Lenkung in Kraftfahrzeugen eignen.
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Bevorzugt sind die Biegelaschen und/oder Klinkungen über den Innenumfang der Ringbleche gleichverteilt mit einem Azimutwinkel a zueinander verdreht angeordnet, wobei in Umfangsrichtung auf eine Biegelasche jeweils wenigstens eine Klinkung folgt. Hierdurch wird beim Fertigungsprozess eine zuverlässige Fixierung bei gleichzeitig automatischer Zentrierung und zuverlässiger Positionierung des Polschuhrings am Rotor bzw. am Magnetring erreicht. Sind die Biegelaschen und/oder die Klinkungen über den Innenumfang der Blechringe der ersten Teilringe gleichverteilt, so fluchten die axial umgebogenen Biegelaschen eines Blechrings mit den Klinkungen eines oder mehrerer benachbarter Blechringe, sofern diese jeweils um den gegebenen Azimutwinkel zueinander gedreht sind. Beispielsweise können am Innenumfang eines Blechrings zwei diametral gegenüberliegende Biegelaschen und jeweils dazwischen vier Klinkungen angeordnet sein. Klinkungen und Biegelaschen sind dabei über den Innenumfang gleichverteilt mit einem jeweiligen Winkelabstand bzw. Azimutwinkel von 36° angeordnet. Axial benachbarte Ringbleche werden im Ringblechstapel jeweils um den Azimutwinkel von 36° zueinander verdreht, so dass eine umgebogene Biegelasche des einen Ringblechs in die Klinkung des benachbarten Ringblechs eingreift. Die Biegelaschen der in axialer Richtung jeweils fünften Ringbleche fluchten dann miteinander. Die Länge einer Biegelasche wird bevorzugt dann so bemessen sein, dass sie maximal die axiale Dicke von vier Ringblechen aufweist.
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Bevorzugt sind die Ringbleche der ersten Teilmenge in Umfangsrichtung aus einer Anzahl von azimutal über einen jeweiligen Spalt beabstandeten Einzelsegmenten gebildet. Durch diesen Spalt wird der magnetische Rückschluss zwischen den benachbarten entgegengesetzten Polen des Magnetrings über das Material des Polschuhrings verhindert. Das äußere Magnetfeld zwischen Rotor und Stator wird in erwünschter Weise vergrößert.
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Bevorzugt entspricht die Anzahl der Einzelsegmente der halben Polanzahl des Permanentmagneten bzw. Magnetrings, wobei jedes Einzelsegment zwei Polschuhabschnitte aufweist. Die Polschuhabschnitte eines Einzelsegments erscheinen dann durch einen geschmälerten Steg voneinander getrennt, wodurch wiederum der magnetische Fluss im Material des Polschuhrings zwischen zwei benachbarten Polen verringert ist. Im Ringblechstapel folgt dann bei einer entsprechenden azimutalen Verdrehung benachbarter Ringbleche in axialer Richtung jeweils ein Steg einem Spalt. Bei ausreichender mechanischer Stabilität des Blechringstapels ist hierdurch der magnetische Fluss zwischen benachbarten Polen im Material des Polschuhrings insgesamt deutlich reduziert, so dass das äußere Magnetfeld im Ringspalt zwischen Rotor und Stator vergrößert ist.
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Vorteilhafterweise ist vom Polschuhring eine zweite Teilmenge von Ringblechen umfasst, die aus azimutal beabstandeten Einzelsegmenten gebildet sind, und die frei von einer Biegelasche sind. Insbesondere unterscheiden sich die Ringbleche der zweiten Teilmenge bis auf die Biegelaschen nicht von den Ringblechen der ersten Teilmenge. Das Magnetfeld des Magnetrings wird von den Ringblechen der ersten und der zweiten Teilmenge in gleicher Weise geformt und ausgerichtet. Die Ringbleche der zweiten Teilmenge ermöglichen insbesondere eine vereinfachte Montage des Polschuhrings auf dem Rotor bzw. am Magnetring. Der Magnetring bzw. Rotor kann in einfacher Art und Weise in die Ringbleche der zweiten Teilmenge eingeführt werden, da keine Biegelaschen hierbei umzuformen sind. Insofern kann durch an den axialen Enden des Polschuhrings angebrachten Ringblechen der zweiten Teilmenge während der Montage eine automatische achsparallele Ausrichtung des Rotors bzw. Magnetrings und des Polschuhrings erreicht werden.
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Weiter bevorzugt ist vom Polschuhring eine dritte Teilmenge von in sich geschlossenen Ringblechen umfasst, deren azimutal benachbarte Polschuhabschnitte jeweils mittels eines Stegs voneinander beabstandet sind. Die Ringbleche der dritten Teilmenge sind als axiale Abschlüsse des den Polschuhring bildenden Ringblechstapels konzipiert. Durch ihre geschlossene Ausbildung stabilisieren sie den mechanischen Aufbau des Polschuhrings insbesondere hinsichtlich des ringförmigen Querschnitts.
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Die Ringbleche des Polschuhrings insgesamt werden mittels eines geeigneten Werkzeugs in der beabsichtigten Reihenfolge und azimutalen Lage zueinander gestapelt. Der derart hergestellte Stapel wird anschließend zum Polschuhring paketiert. Dazu kann beispielsweise am Rand eine Verstanzung, Veschweißung oder Verklebung vorgenommen werden. Auch kann über die Verklinkungen im Innenraum eine Verstanzung und damit eine gewisse mechanische Verbindung zwischen den Ringblechen des Ringblechstapels hergestellt werden. Anschließend kann der paketierte Ringblechstapel im Ganzen unmittelbar einem Magnetring bzw. Rotor unter Verformung der Biegelaschen aufgepresst werden. Dabei greifen die verformten Biegelaschen zumindest teilweise in die Klinkungen der axial benachbarten Ringbleche ein.
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Als Material für die Ringbleche des Polschuhrings eignen sich ferro- oder ferrimagnetische Materialien. Insbesondere sind weichmagnetische Ferrite zu bevorzugen. Über das Material des Polschuhrings wird das Magnetfeld des aufgenommenen Magnetrings in den Ringspalt zwischen Rotor und Stator geführt und ausgeformt. Die Polschuhabschnitte mit dazwischen angeordneten Stegen und Spalten vergrößern hierbei lokal den magnetischen Widerstand bzw. die Reluktanz, wodurch der Feldschluss zwischen benachbarten Polen des Magnetrings im Polschuhring erschwert wird, so dass sich das Magnetfeld über den Ringspalt schließen muss.
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Die zweitgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Rotor für einen Elektromotor gelöst, der eine Rotorwelle, einen die Rotorwelle umlaufenden permanentmagnetischen Magnetring, insbesondere aus einem Seltenerdmagneten, und einen den Magnetring umlaufenden Polschuhring der vorbeschriebenen Art umfasst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den auf einen Rotor gerichteten Unteransprüchen angegeben. Auf den Rotor und seine Weiterbildungen können hierbei die für den Polschuhring und seine Weiterbildungen genannten Vorteile sinngemäß übertragen werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Rotorwelle aus einem massiven Stahl gefertigt. Dies ist kostengünstig. Dabei kann der Stahl der Rotorwelle im Bereich des Rotors hinsichtlich seiner magnetischen Eigenschaften optimiert sein. Insbesondere muss durch den Rotor der magnetische Rückschluss der ihm zugewandten Pole des Magnetrings erfolgen, so dass geeigneterweise ein weichmagnetischer Stahl zu bevorzugen ist. Andererseits kann zwischen der Rotorwelle und dem konzentrischen Magnetring bevorzugt auch ein Magnetschlussring angeordnet sein, der aus einem zu diesem Zweck optimierten Material gefertigt ist. Geeignet hierfür ist wiederum ein ferromagnetisches oder ferrimagnetisches Material mit einer hohen magnetischen Permeabilität, so dass im Materialinneren ein hoher magnetischer Fluss erreicht wird.
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Bevorzugt ist der Magnetring aus einem Seltenerd-Magnetmaterial gefertigt, dessen Polanzahl der Anzahl der Polschuhabschnitte des Polschuhrings entspricht. Über die jeweiligen konkaven Polschuhabschnitte des Polschuhrings bzw. über die Stege und Spalte zwischen den Polschuhabschnitten wird das Magnetfeld im Ringspalt zwischen Rotor und Stator des Elektromotors homogenisiert bzw. parallelisiert und verstärkt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 ein Ringblech mit Biegelaschen, welches aus Einzelsegmenten aufgebaut ist,
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2 ein Ringblech ohne Biegelaschen, welches aus Einzelsegmenten aufgebaut ist,
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3 ein Ringblech, welches als geschlossener Ring gefertigt ist,
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4 zur Verdeutlichung des Aufbaus nochmals das Ringblech gemäß 1,
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5 ein aus mehreren Ringblechen gemäß 4 in axialer Richtung gestapeltes Teilstück eines Polschuhrings,
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6 einen durch Stapelung einer Vielzahl von Ringblechen gemäß den 1 bis 3 gefertigten Polschuhring,
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7 den Polschuhring gemäß 6 mit axial umgebogenen Biegelaschen und
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8 einen Rotor für einen Elektromotor, umfassend einen Ringmagneten und einen den Ringmagneten umlaufenden Polschuhring gemäß den 6 bzw. 7.
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In 1 ist ein einzelnes Ringblech 2 für den Ringblechstapel eines Polschuhrings 22, wie er in den 6 bis 8 dargestellt ist, erkennbar. Das Ringblech 2 ist aus einem weichmagnetischen Ferritmaterial durch Stanzen gefertigt und umfasst insgesamt fünf Einzelsegmente 3, 4, entlang deren Außenumfangs jeweils konkave Polschuhabschnitte 6 gebildet sind. Die Anzahl der Polschuhabschnitte 6 entspricht dabei der Polanzahl des vom Polschuhring 22 im Inneren aufzunehmenden Magnetrings.
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Jedes Einzelsegment 3, 4 des Ringblechs 2 gemäß 1 umfasst zwei Polschuhabschnitte 6, die jeweils durch einen Steg 7 beabstandet sind. Die Einzelsegmente 3, 4 sind jeweils voneinander durch einen Spalt 8 beabstandet. Der Steg 7 und der Spalt 8 dienen der Vergrößerung der magnetischen Reluktanz im Material des Blechrings 2, so dass die Magnetfeldlinien zwischen benachbarten Polen des aufzunehmenden Magnetrings aus dem Material des Polschuhrings 22 nach außen gedrängt werden. Die konkaven Polschuhabschnitte 6 formen hierbei am Außenumfang ein annähernd homogenes Magnetfeld mit in etwa parallel verlaufenden Feldlinien, wobei der jeweils zugehörige Stator zum Feldschluss betrachtet werden muss.
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Am Innenumfang des Ringblechs 2 bzw. der jeweiligen Einzelsegmente 3, 4 sind jeweils Klinkungen 9 eingebracht. An zwei Einzelsegmenten 4 sind anstelle der Klinkungen 9 an zwei sich diametral gegenüberliegenden Positionen Biegelaschen 10 angeordnet, die sich radial nach innen erstrecken. Die Biegelaschen 10 werden während der Montage in ihre jeweilige ebenfalls dargestellte axiale Position gebogen.
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Insgesamt weist das Ringblech 2 gemäß 2 fünf Einzelsegmente 3, 4 auf. Jedes Einzelsegment 3, 4 umfasst hierbei zwei konkave Polschuhabschnitte 6. Am Innenumfang sind an zehn jeweils um 36° zueinander versetzten Positionen acht Klinkungen 9 und zwei diametral gegenüberliegende Biegelaschen 10 angeordnet. Zur Bildung eines Ringblechstapels werden die Ringbleche 2 gemäß 1 in axialer Richtung aufeinander gestapelt. Dabei werden axial aufeinander folgende Ringbleche 2 jeweils um 36° in azimutaler Richtung zueinander verdreht aufeinander gelegt. Hierdurch fluchtet jeweils eine Biegelasche 10 mit den Klinkungen 9 von jeweils vier axial benachbarten Ringblechen 2. Am in axialer Richtung fünften Ringblech 2 ist an gleicher azimutaler Position zum ersten Ringblech 2 erneut eine Biegelasche 10 angeordnet. Durch Umbiegen der jeweiligen Biegelaschen 10 werden diese wenigstens zum Teil in die jeweils fluchtenden vier Klinkungen der axial benachbarten Ringbleche 2 eingebogen.
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In 2 ist ein Ringblech 12 dargestellt, welches aus fünf identischen Einzelsegmenten 3 aufgebaut ist. Jedes dieser Einzelsegmente 3 weist zwei konkave Polschuhabschnitte 6 am Außenumfang und jeweils zwei Klinkungen 9 am Innenumfang auf. Die Einzelsegmente 3 des Ringblechs 12 gemäß 2 entsprechen den Einzelsegmenten 3 der Ringbleche 2 nach 1, an denen keine Biegelaschen 10 angeordnet sind. Die die jeweiligen Polschuhabschnitte 6 beanstandenden bzw. trennenden Stege 7 bzw. Spalte 8 sind erneut erkennbar.
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In 3 ist ein Ringblech 14 dargestellt, das als geschlossener Ring aus insgesamt zehn mittels Stegen 7 beabstandeten Polschuhabschnitten 6 besteht. Am Innenumfang jedes Polschuhabschnitts ist jeweils eine Klinkung 9 eingebracht. Die geschlossenen Ringbleche 14 gemäß 3 führen in einem Ringblechstapel aus den gezeigten Ringblechen 2, 12 und 14 zu einer ausreichenden mechanischen Stabilität. Bevorzugt sind die Ringbleche 14 an den axialen Enden eines entsprechenden Ringblechstapels angeordnet.
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Aus den 4 und 5 wird ersichtlich, wie die aus Einzelsegmenten 3, 4 zusammengesetzten Ringbleche 2 einer ersten Teilmenge A mit ihren Biegelaschen 10 zu einem Teilabschnitt eines Ringblechstapels eines Polschuhrings zusammengesetzt werden. In dem dargestellten Teilabschnitt sind vier Ringbleche 2 der ersten Teilmenge A in axialer Richtung übereinander gestapelt. Jedes Ringblech 2 ist hierbei gegenüber dem axial benachbarten Ringblech 2 um einen Azimutwinkel α von 36° verdreht, so dass die Biegelaschen 10 jeweils mit den Klinkungen 9 von vier benachbarten Ringblechen 2 axial fluchten. Der Azimutwinkel a entspricht hierbei dem Winkelabstand, in dem die Biegelaschen 10 und Klinkungen 9 entlang des Innenumfangs des Blechrings 2 aufeinander folgen. Entsprechend dem aus 4 ersichtlichen Aufbau des Blechrings 2 wiederholt sich der axiale Aufbau im Teilabschnitt nach jeweils fünf aufeinander folgenden Ringblechen 2.
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Die Länge der sich ursprünglich radial erstreckenden Biegelaschen 10 ist so bemessen, dass sie in etwa der axialen Dicke von vier Ringblechen 2 entspricht. Nach Umbiegen der Biegelaschen 10 in axialer Richtung erstrecken sich die Biegelaschen 10 in die zueinander fluchtenden Klinkungen 9 von vier benachbarten Ringblechen 2. Dies wird insbesondere aus dem mit dem Bezugszeichen 20 versehenen Bereich in 5 ersichtlich. Durch das Umbiegen der Biegelaschen 10 in Axialrichtung wird nicht nur ein mechanisch stabiler Verbund der Ringbleche 2 geschaffen, wobei insbesondere die freien Einzelsegmente 3, 4 miteinander verbunden werden, sondern es werden zugleich Anlagepunkte am Innenumfang geschaffen, die eine kraftschlüssige Verbindung des Ringblechstapels bzw. des Polschuhrings 22 mit einem im Inneren aufgenommenen Rotor bzw. Magnetring ermöglichen.
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Aus dem in 5 dargestellten Teilbereich wird auch ersichtlich, dass sich in axialer Richtung zwischen den konkaven Polschuhabschnitten 6 jeweils ein Steg 7 mit einem Spalt 8 abwechselt. Hierdurch wird – wie bereits erwähnt – der magnetische Fluss zwischen benachbarten Polschuhabschnitten 6 verringert, was zu einer Verstärkung und Ausrichtung des Magnetfelds im Ringspalt zwischen Rotor und Stator führt.
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Aus 6 wird der gesamte Ringblechstapel eines Polschuhrings 22 ersichtlich, wie er sich durch Stapeln von Ringblechen 2, 12 und 14 gemäß den 1, 2 bzw. 3 in axialer Richtung ergibt. Es resultiert ein im Wesentlichen hohlzylindrischer Polschuhring 22, der an seinem Außenumfang sich in axialer Richtung fortsetzende Polschuhabschnitte 6 aufweist, die entlang einer Reihe 24 jeweils durch einen Steg 7 bzw. einem Spalt 8 getrennt sind. Am Innenumfang sind die sich noch in radialer Richtung erstreckenden Biegelaschen 10 ersichtlich, die ebenfalls entlang einer Reihe 25 angeordnet sind.
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In einem Mittenbereich des Polschuhrings 22 ist eine erste Teilmenge A von Ringblechen 2 entsprechend 1 übereinander gestapelt, wobei sich der aus 5 näher ersichtliche Aufbau ergibt. In axialer Richtung der ersten Teilmenge A folgend ist eine zweite Teilmenge B von Ringblechen 12 übereinander gestapelt.
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Die Ringbleche 12 sind hierbei ebenfalls entsprechend dem aus 5 ersichtlichen Aufbau übereinander gestapelt, wobei benachbarte Ringbleche 12 jeweils um einen Azimutwinkel α von ebenfalls 36° zueinander gedreht sind. Im Innenraum der Ringbleche 1 der zweiten Teilmenge B sind keine Biegelaschen 10 vorhanden. An den axialen Enden des Polschuhrings 22 schließlich sind Ringbleche 14 entsprechend 3 aufeinander gestapelt. Die Ringbleche 14 sind als geschlossener Ring ausgebildet und stabilisieren insofern den mechanischen Aufbau und die Ringgestalt des Polschuhrings 22. Die Ringbleche 12 der zweiten Teilmenge B sind vorgesehen, um die Montage des Polschuhrings 22 an einem Rotor bzw. an einem Magnetring zu vereinfachen, da aufgrund des Fehlens der Biegelaschen 10 ein einfacheres Aufstecken resultiert.
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Aus 7 wird der Polschuhring 22 gemäß 6 ersichtlich, nachdem die Biegelaschen 10 in axialer Richtung umgebogen sind. Das Umbiegen der Biegelaschen 10 erfolgt hierbei bei der Montage des Polschuhrings 22 auf einem Magnetring 30, wie er aus 8 ersichtlich wird.
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In 8 ist der Rotor 27 für eine elektrische Maschine dargestellt. Der Rotor 27 umfasst hierbei eine aus Stahl gefertigte Rotorwelle 28, die von einem konzentrisch angeordneten Magnetschlussring 29 aus einem weichmagnetischen Stahl umlaufen ist. Der Magnetschlussring 29 seinerseits wird von einem Magnetring 30 umlaufen, der aus einem magnetisierten Seltenerdmagneten gefertigt ist. Am Außenumfang des Magnetrings 30 ist ein Polschuhring 22 angeordnet, wie er in den 6 und 7 gezeigt ist. Der mechanische Verbund zwischen dem Polschuhring 22 und dem Magnetring 30 resultiert durch Kraftschluss mit den umgebogenen Biegelaschen 10. Zwischen dem Magnetring 30 und dem Magnetschlussring 29 sowie zwischen dem Magnetschlussring 29 und der Rotorwelle 28 können jeweils Formschlusselemente zu einer drehfesten Verbindung angeordnet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Ringblech
- 3
- Einzelsegment
- 4
- Einzelsegment
- 6
- Polschuhabschnitt
- 7
- Steg
- 8
- Spalt
- 9
- Klinkung
- 10
- Biegelasche
- 12
- Ringblech
- 14
- Ringblech
- 20
- Bereich (Biegelasche in Klinkungen)
- 22
- Polschuhring
- 24
- Reihe
- 25
- Reihe
- 27
- Rotor
- 28
- Rotorwelle
- 29
- Magnetschlussring
- 30
- Magnetring
- A
- erste Teilmenge
- B
- zweite Teilmenge
- C
- dritte Teilmenge