Beschreibung

Titel Lamellenpaket für einen Rotor oder Stator einer elektrischen Maschine und entsprechende elektrische Maschine

Die Erfindung betrifft ein Lamellenpaket für einen Rotor oder Stator einer elektrischen Maschine, mit mehreren Lamellen und mindestens einem im Lamellenpaket ausgebildeten Aufnahmeraum zur Aufnahme eines

Permanentmagneten. Weiterhin betrifft die Erfindung eine entsprechende elektrische Maschine.

Stand der Technik

Ein derartiges Lamellenpaket ist zum Beispiel für Rotoren permanenterregter Synchronmaschinen, wie sie in Elektro- oder Hybridantrieben von Fahrzeugen verwendet werden, bekannt. Bei diesen Rotoren werden die Permanentmagnete als „vergrabene Magnete" in als Taschen ausgebildeten Aufnahmeräumen innerhalb der Lamellenpakete axial eingesetzt und anschließend fixiert. Die Fixierung erfolgt mittels in den Aufnahmeraum eingebrachter Klemmelemente, wie zum Beispiel Klemmstreifen oder Klemmfedern, und zusätzlich über adhäsive Stoffe wie Kleber oder Harze. Durch das Einbringen zusätzlicher Komponenten wie den Klemmelementen und den adhäsiven Stoffen ergibt sich ein hoher Aufwand bei der Herstellung des Rotors beziehungsweise Stators. Gleichzeitig ergeben sich durch die Toleranzen der zusätzlichen Klemmelemente Fehlerquellen bei der Montage.

Offenbarung der Erfindung

Zur Vereinfachung des Fügeprozesses des Permanentmagnets im Aufnahmeraum und zur Erhöhung der Prozesssicherheit ist vorgesehen, dass das Lamellenpaket mindestens eine einstückig mit mindestens einer der Lamellen des Lamellenpakets ausgebildeten Klemmlasche zur klemmenden Fixierung des Permanentmagneten im Aufnahmeraum aufweist. Mit der

Klemmlasche wird die Lage des Permanentmagneten innerhalb des zugeordneten Aufnahmeraums fixiert. Dazu drückt die Klemmlasche den Permanentmagneten mit mindestens einer seiner Seiten an mindestens eine Innenwand des Aufnahmeraums oder ein den Aufnahmeraum mitbildenden Element des Lamellenpakets. Insbesondere ist vorgesehen, dass die

Klemmlasche einstückig mit allen Lamellen des Lamellenpakets ausgebildet ist. Zur klemmenden Fixierung des Permanentmagneten ist die Klemmlasche eigenelastisch ausgebildet. Weist das Lamellenpaket mehrere Aufnahmeräume auf, so dient vorzugsweise jeder der Aufnahmeräume zur Aufnahme eines zugeordneten Permanentmagneten. Der Permanentmagnet weist zwei entgegengesetzt magnetische Pole auf, wobei jedem Pol eine entsprechende Stirnfläche des Permanentmagneten zugeordnet ist. Die Klemmlasche fixiert den Permanentmagneten vorzugsweise so, dass er mit mindestens einer der Stirnfläche großflächig gegen eine Innenwand des Aufnahmeraums tritt. Zu dieser klemmenden Fixierung des Permanentmagnets tritt ein in den Aufnahmeraum hineinragender Bereich der Klemmlasche gegen den Permanentmagneten.

Die Lamellen des Lamellenpakets erhalten ihre Lamellengeometrie insbesondere durch Stanzen der Lamellen mittels eines Stanzwerkzeugs. Die mindestens eine Klemmlasche ist Teil der Lamellengeometrie und wird bei gestanzten Lamellen durch den Stanzprozess miterzeugt. Beim Fügen des Permanentmagnets in den Aufnahmeraum wird die Klemmlasche elastisch, gegebenenfalls auch plastisch, verformt. Der elastische Anteil der Klemmlasche ist so gewählt, dass durch ein elastisches Rückfedern der Klemmlasche eine hinreichend große Klemmkraft auf den Permanentmagneten aufgebracht wird, um diesen im Aufnahmeraum zu klemmen. Der Aufnahmeraum ist insbesondere als Aufnahmetasche ausgebildet. Zusätzlich zur klemmenden Fixierung kann der Permanentmagnet nach dem Fügen in den Aufnahmeraum bei Bedarf mit einen adhäsiven Mittel, insbesondere einem Kleber und/oder Harz im Aufnahmeraum fixiert werden.

Weiterhin ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Klemmlasche als Klemmzunge ausgebildet ist. Die Klemmzunge ist ein eigenelastisches Federelement, das vorzugsweise senkrecht zu seiner Längsausdehnung klemmend wirkt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Klemmzunge über eine Zungenwurzel mit dem Rest der mindestens einen Lamelle verbunden ist und mindestens ein zur Zungenwurzel beabstandetes freies Ende aufweist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Klemmzunge zu klemmende Fixierung mit dem freien Ende gegen den Permanentmagneten tritt. Durch die Nutzung des von der Zungenwurzel beabstandeten freien Endes zur klemmenden Fixierung wird ein möglichst großer, eigenelastischer Teil der Klemmzunge zum Aufbringen einer Klemmkraft genutzt. Das freie Ende ist somit der gegen den Permanentmagneten tretende Bereich der als Klemmzunge ausgebildeten Klemmlasche.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Lamellenpaket mindestens einen der Klemmlasche im Aufnahmeraum gegenüberliegend angeordneten und einstückig mit mindestens einer der Lamellen des Lamellenpakets ausgebildeten Klemmvorsprung aufweist. Die Klemmung des Permanentmagnets im Aufnahmeraum erfolgt zwischen der Klemmzunge und der Klemmlasche. Die eigenelastisch ausgebildete Klemmzunge klemmt den Permanentmagneten zwischen sich und dem Klemmvorsprung ein, sodass der Permanentmagnet fixiert ist.

Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass das Lamellenpaket zwei einander im Aufnahmeraum gegenüberliegend angeordnete Klemmlaschen, insbesondere Klemmzungen aufweist. Bei dieser Anordnung wird der Permanentmagnet zwischen den beiden Klemmlaschen im Aufnahmeraum klemmend fixiert.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die klemmende Fixierung eine Klemmrichtung aufweist, die zwischen der Klemmlasche und dem Klemmvorsprung oder zwischen den einander gegenüberliegend angeordneten Klemmlaschen ausgerichtet ist. Vorzugsweise ist die Klemmrichtung im Wesentlichen entlang einer Umfangsrichtung des Rotors oder Stators ausgerichtet.

Mit Vorteil ist vorgesehen, dass die Klemmrichtung jeweils senkrecht zu einer magnetischen Ausrichtung des Permanentmagneten ausgerichtet ist. Der im Aufnahmeraum klemmend fixierte Permanentmagnet weist eine magnetische Ausrichtung - gegeben durch eine Nord-Süd-Achse seiner Pole - auf, die bezüglich einer Drehachse des Rotors in der elektrischen Maschine radial ausgerichtet ist.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine mit einem mindestens einen Permanentmagneten aufweisenden Rotor oder Stator, wobei der Rotor oder der Stator ein vorstehend beschriebenes Lamellenpaket aufweist. Die elektrische Maschine ist insbesondere eine permanenterregte Synchronmaschine, vorzugsweise ein als Antriebsmaschine für ein Hybridfahrzeug ausgebildeter Elektromotor.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert, und zwar zeigt:

Figur 1 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Lamellenpakets mit einem Aufnahmeraum nach einem ersten Ausführungsbeispiel und

Figur 2 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Lamellenpakets mit einem Aufnahmeraum nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Ausführungsform(en) der Erfindung

Die Figur 1 zeigt ein Lamellenpaket 1 für einen Rotor 2 in einer Seitenteilansicht, bei der lediglich eine erste von mehreren Lamellen 3 sichtbar ist. Die im Lamellenpaket 1 hinter der ersten Lamelle 3 befindlichen weiteren Lamellen 3 weisen die gleiche Kontur beziehungsweise Lamellengeometrie auf. Das Lamellenpaket 1 weist mehrere als Aufnahmetaschen 4 ausgebildete Aufnahmeräume 5 zur Aufnahme von jeweils einem Permanentmagneten 6 auf. Die Aufnahmeräume 5 erstrecken sich - bezogen auf eine nicht gezeigte Rotationsachse des Rotors 2 - jeweils axial in das Lamellenpaket 1 hinein. Die Rotationsachse ist senkrecht zur Zeichenebene der Figuren 1 und 2 ausgerichtet.

Die Aufnahmeräume 5 sind umfänglich beabstandet voneinander mit einem einheitlichen radialen Abstand zur Rotationsachse in einen mit einer Außenmantelfläche 7 abschließenden radialen Außenbereich 8 des Lamellenpakets 1 angeordnet. Diese Anordnung der Permanentmagnete 6 innerhalb des Lamellenpakets 1 wird auch als Anordnung mit „vergrabenen Magneten" bezeichnet. Das in Figur 1 gezeigte Lamellenpaket 1 weist in jeder der gezeigten Aufnahmeräume 5 je eine einstückig mit den Lamellen 3 ausgebildete, elastisch ausgeformte Klemmlasche 9 auf. Die dem jeweiligen Aufnahmeraum 5 zugeordnete Klemmlasche 9 erstreckt sich in den Aufnahmeraum 5 hinein. Jede der Klemmlaschen 9 ist dabei als Klemmzunge 10 ausgebildet, die jeweils mit einer Zungenwurzel 11 einstückig mit dem jeweiligen Rest des Lamellenpaket 1 verbunden ist. Ausgehend von der Zungenwurzel 11 erstreckt sich die Klemmzunge 10 in etwa parallel zu einer Seitenwand 12 des Aufnahmeraums 5 in diesen hinein und endet mit einem als Zungenspitze 13 ausgebildeten freien Ende 14. Während die Klemmlasche 9 im Bereich der einen Seitenwand 12 ausgebildet ist, ist auf einer der Seitenwand 12 gegenüberliegenden Seitenwand 15 ein Klemmvorsprung 16 ausgebildet. Der Klemmvorsprung kann ebenfalls elastisch ausgebildet sein. Jeder der in die zugeordneten Aufnahmeräume 5 eingebrachten Permanentmagnete 6 wird - bezogen auf die nicht gezeigte Rotationsachse des Rotors 2 - umfänglich zwischen der elastisch ausgebildeten Klemmzunge 10 im Bereich der ersten Seitenwand 12 und dem Klemmvorsprung 16 im Bereich der gegenüberliegenden Seitenwand 15 klemmend fixiert. Die dem Klemmvorsprung 16 gegenüberliegende Klemmzunge 10 bringt dazu eine in Richtung des Klemmvorsprungs 16 ausgerichtete Klemmkraft (Pfeil 17) aus. Dazu wird die Klemmzunge 10 in die der Klemmkraft (Pfeil 17) entgegengesetzte Richtung - also in Richtung der Seitenwand 12 (Pfeil 18) - in der Art einer Stabfeder elastisch verformt.

Das Lamellenpaket 1 der Figur 2 entspricht im Wesentlichen dem Lamellenpaket 1 der Figur 1 , sodass hier nur auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Im Gegensatz zum Lamellenpaket der Figur 1 weist das Lamellenpaket der Figur 2 sowohl im Bereich der Seitenwand 12 als im Bereich der Seitenwand 15 jeweils eine als Klemmzunge 10 ausgebildete Klemmlasche 9 auf. Jeder der in die Aufnahmeräume 5 des Lamellenpakets 1 der Figur 2 eingebrachten

Permanentmagnete 6 wird beidseitig durch die elastisch verformten Klemmlaschen 9, die jeweils eine Klemmkraft (Pfeil 17) aufbringen, klemmend fixiert.

Zwischen der Klemmlasche 9 und dem Klemmvorsprung 16 beziehungsweise zwischen den einander gegenüberliegend angeordneten Klemmlaschen 9 bildet sich eine Klemmrichtung 19 aus. Diese Klemmrichtung 19 ist im Wesentlichen in Umfangsrichtung bezogen auf die Rotationsachse des Rotors 2 ausgerichtet. In radialer Richtung bezogen auf die Rotationsachse des Rotors 2 liegt die jeweilige magnetische Ausrichtung 20 der Permanentmagnete 6. Dabei ist wahlweise entweder ein Nordpol oder ein Südpol in Richtung der Außenmantelfläche 7 und der entsprechende Südpol beziehungsweise Nordpol in Richtung der Rotationsachse gewandt. Die Klemmrichtung 19 ist somit senkrecht oder zumindest im wesentlichen senkrecht zu der jeweiligen magnetischen Ausrichtung 20 der Permanentmagnete 6. Jeder der Pole (Nordbeziehungsweise Südpol) der Permanentmagnete schließt mit einer zugehörigen Stirnfläche 21 ab. Mindestens eine der Stirnflächen 21 tritt großflächig gegen eine entsprechende Innenfläche 22 (Decke beziehungsweise Boden des Aufnahmeraums 5), sodass eine hinreichend gute magnetische Anbindung von Lamellenpaket 1 und Permanentmagneten 6 gegeben ist.

Die Klemmlasche 9 beziehungsweise die Klemmlaschen 9 ist/sind Teil der Lamellengeometrie und wird/werden beim Stanzen der Lamellen 3 durch ein entsprechendes Stanzwerkzeug erzeugt. Beim Fügen der Permanentmagnete 6 in die jeweiligen Aufnahmeräume 5 wird die Klemmlasche 9 elastisch, gegebenenfalls auch plastisch, verformt. Der elastische Anteil ist so gewählt, dass durch das elastische Rückfedern der Klemmlasche 9 genügend Klemmkraft (Pfeil 17) auf den jeweiligen Permanentmagneten 6 aufgebracht wird, sodass dieser im Aufnahmeraum 5 klemmend fixiert wird. Anschließend kann der Permanentmagnet 6 in dem Aufnahmeraum 5 bei Bedarf noch mit adhäsiven Material, wie zum Beispiel einem Kleber, einem Harz oder einem ähnlichen Fixiermittel, im Aufnahmeraum 5 fixiert werden.

Vorteil eines derartigen Lamellenpakets 1 ist ein möglicher Entfall und die Vereinfachung der Magnetfixierung, wodurch eine verbesserte Wirtschaftlichkeit und eine erhöhte Prozesssicherheit erzielt wird.