DE102020208505A1

DE102020208505A1 - Verfahren zum Herstellen einer Maschinenkomponente, Maschinenkomponente und elektrische Maschine

Info

Publication number: DE102020208505A1
Application number: DE102020208505.6A
Authority: DE
Inventors: Peter Bolz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-07-24
Filing date: 2020-07-07
Publication date: 2021-01-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Maschinenkomponente (12) für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Stators°(14), wobei die Maschinenkomponente (12) radial abstehende Zähnen (26) aufweist, wobei die Zähne (26) zum Aufbringen von Erregerspulen vorgesehen sind, wobei die Maschinenkomponente (12) weitgehend hohlzylinderförmig ausgebildet ist, wobei ein Blechstreifen (10), aufweisend eine Abfolge von Lamellenzähnen (16) und Lamellennuten (18), durch Biegen zumindest Abschnittsweise in Form eines Kreisrings oder Kreisringsegments verformt wird, wobei die Lamellenzähne (16) sich in einer Kreisringebene erstrecken, wobei vorgesehen ist, dass die Maschinenkomponente (12) den gebogenen Blechstreifen (10b) aufweist und der gebogene Blechstreifen (10, 10b) derart angeordnet ist, dass die Zähne (26) die Lamellenzähne (16) aufweisen. Es wird vorgeschlagen, dass vor dem Biegen des Blechstreifens (10, 10a) im Blechstreifen (10, 10a) wenigstens eine Kerbe (32) angebracht wird, welche an einer Innenseite (22) des Blechstreifens (10) in einem Nutbereich (34) des Blechstreifens (10) zwischen zwei benachbarten Lamellenzähnen (16) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Maschinenkomponente für eine elektrische Maschine nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Die Erfindung betrifft weiterhin auch eine Maschinenkomponente sowie eine elektrische Maschine mit einer solchen Maschinenkomponente.
Stand der Technik
Im Stand der Technik sind Statoren für elektrische Maschinen bekannt, welche zur Vermeidung von Wirbelströmen aus übereinandergeschichteten Blechlamellen zusammengesetzt sind, wobei die einzelnen Blechlamellen Lamellenzähne und Lamellennuten aufweisen, welche dann die Zähne und Nuten des Stators ausbilden. Diese Blechlamellen werden üblicherweise aus einem Vollblech ausgestanzt. Bei einem außenliegenden Stator hat das einen erheblichen Materialverbrauch zur Folge, da neben den Nuten auch der vollständige Hohlraum für den innenliegenden Rotor ausgestanzt wird. Dieser Nachteil kann überwunden werden, indem ein grader Blechstreifen verwendet wird, in welchem nur linear angeordnete Nuten ausgestanzt werden. Der Blechstreifen wird dann in Form eines Kreisrings oder Kreisringsegments gebogen, so dass der Stator aus schichtweise angeordneten Kreisringen oder Kreisringsegmenten aufgebaut werden kann.
Solche Statoren aus gebogenen Blechstreifen haben gegenüber aus herkömmlich gestanzten Statorlamellen hergestellten Statoren den Nachteil, dass das Verhältnis von Außendurchmesser des Stators zur Jochstärke begrenzt wird. Das Joch wird durch den Abschnitt des Blechstreifens ausgebildet, auf welchem die Zähne bzw. Lamellenzähne angeordnet sind. Auf dem Blechstreifen ist der Jochabschnitt der vor dem Biegen des Blechstreifens streifenförmige Abschnitt des Blechstreifens, welcher keine Lamellennuten und Lamellenzähne enthält.
Durch das Biegen wird der Blechstreifen, insbesondere der Jochabschnitt plastisch verformt. Oberhalb eines kritischen Verhältnisses aus Außendurchmesser zu Jochstärke wird der äußere Randbereich des Jochabschnitts zu dünn und im inneren Randbereich des Jochabschnitts kann es zu Verwerfungen kommen.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile
Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer Maschinenkomponente für eine elektrische Maschine, insbesondere zum Herstellen eines Stators. Die Maschinenkomponente weist mit radial abstehenden Zähnen, wobei die Zähne zum Aufbringen von Erregerspulen vorgesehen sind. Die Maschinenkomponente ist weitgehend hohlzylinderförmig ausgebildet. Gemäß dem Verfahren wird ein Blechstreifen, welcher eine Abfolge von Lamellenzähnen und Lamellennuten aufweist, durch Biegen zumindest Abschnittsweise in Form eines Kreisrings oder Kreisringsegments verformt. Der Blechstreifen wird so verformt, dass sich die Lamellenzähne in einer Kreisringebene erstrecken. Es ist vorgesehen, dass die Maschinenkomponente den gebogenen Blechstreifen aufweist und der gebogene Blechstreifen derart angeordnet ist, dass die Zähne die Lamellenzähne aufweisen. Gemäß dem Verfahren wird vor dem Biegen des Blechstreifens im Blechstreifen wenigstens eine Kerbe angebracht, welche an einer Innenseite des Blechstreifens in einem Nutbereich des Blechstreifens zwischen zwei benachbarten Lamellenzähnen angeordnet ist.
Das hat den Vorteil, dass das realisierbare Verhältnis von Außendurchmesser der Maschinenkomponente zur Jochstärke vergrößert wird gegenüber Maschinenkomponenten aus dem Stand der Technik, die durch Biegen von Blechstreifen hergestellt werden. Dabei hat das vorliegende Verfahren weiterhin den gleichen Vorteil eines reduzierten Materialverbrauchs gegenüber Herstellungsverfahren aus dem Stand der Technik, in welchen die Blechlamellen ohne Biegen fertig ausgestanzt werden. Der Blechstreifen kann stärker gebogen werden, da es aufgrund der wenigstens einen Kerbe beim Biegen nicht so schnell zu Verwerfungen kommt.
Dabei soll unter einer elektrischen Maschine insbesondere ein Elektromotor verstanden werden, bevorzugt einen rotativer Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor. Ein Stator ist üblicherweise dazu eingerichtet, Erregerspulen aufzunehmen. Die Erregerspulen können im Betrieb der elektrischen Maschine ein zeitlich veränderliches Magnetfeld, insbesondere Drehfeld erzeugen, welches dazu vorgesehen ist, den Rotor in Rotation zu versetzten. Der Rotor bzw. der Läufer des Elektromotors kann generell mit Permanentmagneten bestückt sein, stromkommutierte Spulen für die Magnetfelderzeugung aufweisen, oder als so genannter Kurzschlussläufer einer Asynchronmaschine ausgebildet sein.
Unter einer Maschinenkomponente soll insbesondere ein Stator oder Rotor für die elektrische Maschine verstanden werden. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung soll dabei unter einem Stator oder Rotor eine Maschinenkomponente verstanden werden, welche Zähne und Nuten zum Aufnehmen von Induktionsspulen bzw. Erregerspulen, aber keine Spulen aufweist. Solche Maschinenkomponenten werden manchmal auch als Statorgrundkörper bzw. Rotorgrundkörper bezeichnet. Vorteilhaft stellt die Maschinenkomponente ein Joch bzw. einen gemeinsamen Kern für die Induktionsspulen bereit. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es denkbar, dass die elektrische Maschine als Innenläufer oder Außenläufer ausgebildet ist. Die Maschinenkomponente kann insbesondere ein Innenrotor, Außenrotor, Innenstator oder Außenstator sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Maschinenkomponente als Außenrotor oder Außenstator ausgebildet ist bzw. wenn die Maschinenkomponente sich radial nach innen erstreckende Zähne aufweist. Dann hat das Verfahren zu Herstellung der Maschinenkomponente den zusätzlichen Vorteil, dass besonders viel Material eingespart werden kann, denn der im Inneren der Maschinenkomponente angeordnete Hohlraum für den Innenstator bzw. Innenrotor muss nicht ausgestanzt werden, wie bei den üblichen Herstellungsverfahren von Einzelblechlamellen im Stand der Technik.
Darunter, dass die Maschinenkomponente weitgehend hohlzylinderförmig ausgebildet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Maschinenkomponente im Wesentlichen zylindersymmetrisch ausgebildet ist, wobei die Zylinderachse weitgehend einer Rotationsachse entspricht, um die sich im Betrieb der Rotor der elektrischen Maschine dreht. Beispielsweise kann die räumliche Ausdehnung der weitgehend hohlzylinderförmig ausgebildeten Maschinenkomponente durch einen virtuellen, gedachten Hohlzylinder um die Rotationsachse bzw. Zylinderachse begrenzt sein, insbesondere können ein innerer Radius um die Zylinderachse und ein äußerer Radius existieren, zwischen welchen die Maschinenkomponente angeordnet ist. Vorteilhaft weist die weist die weitgehend hohlzylinderförmig ausgebildete Maschinenkomponente ein Strukturelement auf, welches zumindest im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet ist, wobei das Strukturelement bevorzugt wenigstens 30% des Gesamtvolumens der Maschinenkomponente aufweist, besonders bevorzugt wenigstens 40%. Insbesondere ist es denkbar, dass die Maschinenkomponente einen Hohlzylinder aufweist, von welchem aus sich die Zähne radial erstrecken. Beispielsweise kann der Hohlzylinder das Joch bzw. den gemeinsamen Kern für die Induktionsspulen ausbilden und/oder bereitstellen. Vom Hohlzylinder aus können sich die Zähne radial erstrecken.
Unter einem Blechstreifen soll insbesondere ein Streifen aus einem weichmagnetischen Werkstoff verstanden werden, insbesondere aus Elektroblech, beispielsweise aus einer silizierten Eisenlegierung bzw. Stahllegierung. Ein Blechstreifen ist plattenförmig ausgebildet, insbesondere weist ein Blechstreifen eine im Wesentlichen krümmungsfreie Oberfläche auf, welche eine gedachte Ebene aufspannt. Ein Blechstreifen ist bevorzugt rechteckig oder im Wesentlichen rechteckig ausgebildet und weist eine Länge, eine Breite und eine Dicke auf, wobei die Dicke deutlich kleiner ist als die Länge des Blechstreifens und/oder die Breite des Blechstreifens.
Darunter, dass der Blechstreifen rechteckig oder im Wesentlichen rechteckig ausgebildet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass der Blechstreifen abgesehen von dem Lamellennuten vollständig oder im Wesentlichen vollständig ein gedachtes Rechteck ausfüllt. Der Blechstreifen würde ein Rechteck oder im Wesentlichen ein Rechteck ausbilden, wenn man sich die Lamellennuten mit Blechmaterial gefüllt vorstellen würde. Insbesondere kann der Blechstreifen mit den Lamellenzähnen aus einem vollständig rechteckigen oder im Wesentlichen rechteckigen Blechstreifen hergestellt werden, aus welchem dann die Lamellennuten ausgestanzt bzw. ausgeschnitten werden.
Die Länge des Blechstreifens und die die Breite des Blechstreifens spannen die gedachte Ebene auf, in welcher der Blechstreifen im Wesentlichen angeordnet ist. Beispielsweise ist die Dicke kleiner als 10% der Breite, bevorzugt kleiner als 5% der Breite, besonders bevorzugt kleiner als 1% der Breite. In bevorzugten Ausführungen ist die Länge es Blechstreifens größer als die Breite des Blechstreifens. Beispielsweise beträgt die Länge des Blechstreifens wenigstens das fünffache der Breite, bevorzugt wenigstens das zehnfache der Breite, besonders bevorzugt das zwanzigfache der Breite.
Bevorzugt erstrecken sich die Lamellenzähne bzw. Lamellennuten in der gedachten Ebene, welche vom Blechstreifen aufgespannt wird. Es ist vorgesehen, dass die Zähne der Maschinenkomponente die Lamellenzähne des gebogenen Blechstreifens aufweisen. Beispielsweise können die Lamellenzähne rechteckig oder weitgehende rechteckig ausgebildet sein. Bevorzugt erstrecken sich die Lamellenzähne senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu einer Länge bzw. Längsrichtung des Blechstreifens und/oder senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu einer Haupterstreckungsrichtung des Blechstreifens.
Bevorzugt werden die Zähne teilweise, im Wesentlichen oder vollständig durch eine Vielzahl von Lamellenzähnen ausgebildet, welche axial übereinander angeordnet sind, bevorzugt unmittelbar übereinander angeordnet sind. Es ist denkbar, dass wenigstens zwei Lamellenzähne eines Zahns zu jeweils einen von zwei gebogenen Blechstreifen zugeordnet sind, beispielsweise zu jeweils einem von zwei übereinander angeordneten gebogenen Blechstreifens gehören, bevorzugt zwei im Wesentlichen gleichartig ausgebildeten gebogenen Blechstreifen. Es ist auch denkbar, dass wenigstens zwei Lamellenzähne eines Zahns zu einem gebogenen Blechstreifen gehören, beispielsweise welcher so gebogen ist, dass die beiden Lamellenzähne axial übereinander angeordnet sind, bevorzugt unmittelbar übereinander. Bevorzugt sind die Zähne vollständig oder im Wesentlichen vollständig durch Lamellenzähne ausgebildet.
Darunter, dass beim Biegen der Blechstreifen in die Form eines Kreisrings oder Kreisringsegments verformt wird, soll insbesondere verstanden werden, dass der Blechstreifen innerhalb einer gedachten Ebene plastisch verformt wird, wobei die gedachte Ebene durch Oberfläche des Blechstreifens aufgespannt wird, bevorzugt durch die Länge und die Breite des Blechstreifens aufgespannt wird. Bevorzugt wird der Blechstreifen um wenigstens eine Biegeachse gebogen, welche senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur gedachten Ebene angeordnet ist, welche durch die Oberfläche des Blechstreifens aufgespannt wird, bevorzugt durch die Länge und die Breite des Blechstreifens aufgespannt wird. Insbesondere soll eine Längsseite des rechteckig ausgebildeten Blechstreifens, welche entlang der Länge verläuft und vor dem Biegen im Wesentlichen gerade ist, nach dem Biegen zumindest Abschnittsweise die Form eines Kreisbogens aufweisen.
Beispielsweise ist es denkbar, dass der Blechstreifen vor dem Biegen rechteckförmig ist und eine Länge aufweist, welche im Wesentlichen dem Umfang der Maschinenkomponente entspricht. Der Blechstreifen wird dann zu einem im Wesentlichen flachen Kreisring gebogen. Der gebogene Blechstreifen ist insbesondere eine Lamelle für die Maschinenkomponente. Es ist insbesondere denkbar, dass die Maschinenkomponente durch gleichartige, axial übereinander geschichtete zu Kreisringen gebogene Blechstreifen ausgebildet wird.
Unter einer Kerbe soll insbesondere ein Einschnitt oder eine Ausnehmung in dem Blechstreifen verstanden werden. Eine Kerbe kann aus dem Blech beispielsweise ausgestanzt, geschnitten oder gebohrt werden. Bevorzugt ist die Kerbe spitz zulaufend bzw. keilförmig. Beispielsweise kann die Kerbe eine dreieckige Form aufweisen. Bevorzugt ist die Kerbe parallel oder weitgehend parallel zur Erstreckungsrichtung der Lamellenzähne bzw. des nächstgelegenen Lamellenzahns ausgerichtet. Es ist vorgesehen, dass die Kerbe beim Biegen des Blechstreifens in die Form eines Kreisrings oder eines Kreisringsegments zumindest teilweise, bevorzugt vollständig geschlossen wird. Bevorzugt ist die Kerbe so ausgebildet, dass die Kerbe bzw. die wenigstens teilweise geschlossene Kerbe nach dem Biegen zum Inneren der Maschinenkomponente ausgerichtet ist, bevorzugt parallel oder weitgehend parallel zur radialen Richtung der Maschinenkomponente ausgerichtet ist.
Unter einer Innenseite des Blechstreifens soll die Seite des Blechstreifens verstanden werden, welche nach dem Biegen und Anordnen in der Maschinenkomponente im Inneren der Maschinenkomponente bzw. am Innenradius der hohlzylinderförmigen Maschinenkomponente angeordnet ist. Bevorzugt ist die Innenseite eine der Längsseiten des rechteckig ausgebildeten Blechstreifens.
Unter einem Nutbereich des Blechstreifens soll ein Bereich verstanden werden, welcher zwischen benachbarten Lamellenzähnen angeordnet ist. Bevorzugt erstrecken sich die Lamellenzähne in eine Breitenrichtung des Blechstreifens und wechseln sich in der Längsrichtung des Blechstreifens mit Lamellennuten ab. Bevorzugt wird der Nutbereich in der Längsrichtung des Blechstreifens durch zwei benachbarte Lamellenzähne beschränkt. Der Nutbereich grenzt an die zwischen den benachbarten Lamellenzähnen angeordnete Lamellennut. Durch den Nutbereich verläuft insbesondere ein Joch zwischen den benachbarten Lamellenzähnen. Die Ausdehnung des Nutbereichs in Breitenrichtungen bzw. senkrecht zur Längsrichtung oder Haupterstreckungsrichtung des Blechstreifens entspricht insbesondere der Jochstärke bzw. einer Jochbreite.
Es ist denkbar, dass die Nuten der Maschinenkomponente bzw. die Lamellennuten des Blechstreifens an der Innenseite angeordnet sind. In einem solchen Fall grenzt die Kerbe an die Nut bzw. an die Lamellennut an. Eine solche Kerbe kann besonders einfach herstellbar sein, da das Werkzeug zum Herstellen der Lamellennut unter Umständen auch einfach die Kerbe herstellen kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens möglich.
Das Verfahren wird vereinfacht und damit auch schneller, wenn die Kerbe zusammen mit wenigstens einer Lamellennut ausgestanzt wird. Darunter soll insbesondere verstanden werden, dass die Kerbe in einem Schritt mit dem gleichen Stanzwerkzeug bzw. Stempel mit der Lamellennut ausgestanzt wird. Bevorzugt wird die Kerbe zusammen mit der Lamellennut ausgestanzt, welche dem Nutbereich zugeordnet ist, in welchem die Kerbe angeordnet wird. Damit kann die Maschinenkomponenten gemäß der vorliegenden Erfindung genauso schnell und einfach hergestellt werden, wie mit Verfahren nach dem Stand der Technik, in welchen die Lamellenzähne bzw. Lamellennutenaus dem Blechstreifen ausgestanzt werden. Beispielsweise kann der Stempel zum Stanzen um eine Form für die Kerbe erweitert werden. Das ist besonders einfach, wenn die Kerbe an der Lamellennut angeordnet wird.
Besonders vorteilhaft ist das Verfahren, wenn der Blechstreifen beim Biegen schraubenförmig auf sich selbst über mehrere Windungen gewickelt wird, um aufeinander folgende, axiale Lagen zu bilden, so dass der gebogene bzw. aufgewickelte Blechstreifen im Wesentlichen die Maschinenkomponente ausbildet und die Zähne der Maschinenkomponente durch axial übereinander angeordnete Lamellenzähne ausgebildet werden. Insbesondere wird der Blechstreifen beim Biegen spiralförmig aufgewickelt. Bevorzugt ist der Blechstreifen ein Band oder ein Blechband. Ein Herstellungsverfahren, bei welchem die Maschinenkomponente durch Aufwickeln eines Blechstreifens bzw. Bands hergestellt wird, wird manchmal auch als Slinky-Verfahren bezeichnet. Insbesondere wird ein Stator, der durch Aufwickeln eines Blechstreifens bzw. Bands hergestellt wird, als Slinky-Stator bezeichnet. Ein solches Herstellungsverfahren ermöglicht einen besonders einfachen und zuverlässigen Herstellungsprozess. Insbesondere entfällt ein Zusammenführen und ggf. Zusammenfügen von mehreren Lamellen zu einer Maschinenkomponente. Auf diese Weise kann insbesondere die Maschinenkomponenten aus einen Blechstreifen bzw. aus einem Blechband hergestellt werden.
Das Verfahren wird weiter verbessert, wenn ein erster Nutbereich eine erste Kerbe aufweist und ein zweiter Nutbereich eine zweite Kerbe aufweist, wobei vorgesehen ist, dass der erste Nutbereich und der zweite Nutbereich nach dem Biegen des Blechstreifens in der Maschinenkomponente unmittelbar axial übereinander angeordnet sind, insbesondere der gleichen Nut der Maschinenkomponente zugeordnet sind, wobei die erste Kerbe und die zweite Kerbe so angeordnet sind, dass in der Maschinenkomponente die erste Kerbe und die zweite Kerbe axial nicht übereinander angeordnet sind, insbesondere dass die erste Kerbe einen Abstand in Umfangsrichtung zur zweiten Kerbe aufweist, welcher wenigstens 3%, bevorzugt wenigstens 5% einer Nutbreite beträgt. Das hat den Vorteil, dass der Verlauf des magnetischen Flusses im Joch verbessert wird. Eine Kerbe stellt einen Luftspalt in der Maschinenkomponente dar, welche den magnetischen Fluss behindert. Selbst wenn die Kerbe beim Biegen weitgehend geschlossen bzw. zusammengedrückt wird, wird an der Stelle die magnetische Permeabilität erhöht und der magnetische Fluss behindert. Dadurch, dass die erste Kerbe und die zweite Kerbe nicht axial übereinander abgeordnet sind bzw. einen Abstand in Umfangsrichtung zur zweiten Kerbe aufweisen, können die magnetischen Feldlinien im Bereich der ersten Kerbe in den zweiten Nutbereich ausweichen, da die zweite Kerbe einen hinreichend hohen Abstand hat.
Bevorzugt wird der Abstand der ersten Kerbe zur zweiten Kerbe in Umfangsrichtung entlang der Innenseite ermittelt. Es ist auch denkbar, dass alternativ der Abstand der ersten Kerbe zur zweiten Kerbe entlang der Innenseite des noch nicht gebogenen Blechstreifens bzw. entlang der Längsrichtung bzw. entlang der Haupterstreckungsrichtung des Blechstreifens ermittelt wird, indem der erste Nutbereich gedanklich über den zweiten Nutbereich gelegt wird, so dass der erste Nutbereich und der zweite Nutbereich sich gedanklich überdecken bzw. im Wesentlichen überdecken, und der Abstand der zweiten Kerbe des zweiten Nutbereichs zur gedanklich übergelegten ersten Kerbe des ersten Nutbereichs ermittelt wird.
Wenn die erste Kerbe einen Abstand entlang der Innenseite zur zweiten Kerbe aufweist, welcher wenigstens 10%, bevorzugt wenigstens 20%, besonders bevorzugt wenigstens 30% der Kerbenbreite beträgt, wird der magnetische Fluss des Jochs weiter verbessert. Ein solcher Abstand gewährleistet, dass sich die magnetischen Feldlinien besonders gut um die erste Kerbe herum ausweichen.
Alternativ kann der Abstand der ersten Kerbe zur zweiten Kerbe entlang der Innenseite wenigstens 10% des Umfangs der Maschinenkomponente geteilt durch die doppelte Anzahl der Nuten bzw. der Zähne betragen, bevorzugt wenigstens 20%, besonders bevorzugt wenigstens 30%. Es ist auch denkbar, dass zur Verbesserung des magnetischen Flusses der Abstand der ersten Kerbe zur zweiten Kerbe entlang der Innenseite wenigstens 50% der Kerbenbreite beträgt, bevorzugt wenigstens 100%, besonders bevorzugt wenigstens 150%.
Unter einer Nutbreite soll insbesondere die größte Ausdehnung der Nut bzw. der Lamellennut senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Zähne bzw. der Lamellenzähne verstanden werden. Die Nutbreite verläuft vorteilhaft entlang zur Haupterstreckungsrichtung des Blechstreifens und/oder in Längsrichtung des Blechstreifens. Vorteilhaft entspricht die Nutbreite dem Abstand von zwei zueinander benachbarten Lamellenzähnen. Näherungsweise entspricht die Nutbreite dem Umfang der Maschinenkomponente geteilt durch die doppelte Anzahl der Nuten bzw. der Zähne.
Dadurch, dass die Kerbe, insbesondere erste Kerbe entlang der Innenseite weitgehend jeweils den gleichen Abstand zu den beiden benachbarten Lamellenzähnen aufweist., wird die Herstellung der Maschinenkomponente verbessert, da das Biegen des Blechstreifens durch die symmetrische Position der Kerbe erleichtert wird.
Es ist von Vorteil, wenn die Kerbe eine weitgehend keilförmige Ausnehmung aufweist, insbesondere dass die Kerbe an der Innenseite eine Kerbenbreite aufweist und sich die Kerbe in Richtung einer Außenseite des Blechstreifens verjüngt. Insbesondere kann die Kerbe vollständig oder weitgehend durch die keilförmige Ausnehmung gebildet werden. Eine keilförmige Ausnehmung kann beim Biegen des Blechstreifens besonders gut geschlossen bzw. zusammengedrückt werden, so dass der negative Einfluss der Kerbe auf den magnetischen Fluss minimiert wird.
Unter einer Kerbenbreite soll insbesondere die größte Ausdehnung der Kerbe senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung der Kerbe verstanden werden. Insbesondere ist die Kerbenbreite die größte Ausdehnung der Kerbe in Längsrichtung des Blechstreifens. Bevorzugt ist die Kerbenbreite die Ausdehnung der Kerbe an der Innenseite.
Insbesondere kann die keilförmige Ausnehmung durch einen ersten Wandabschnitt und einen zweiten Wandabschnitt ausgebildet sein, wobei der erste Wandabschnitt und der zweite Wandabschnitt am der Innenseite mit der Kerbenbreite voneinander beabstandet sind und unter einem spitzen Winkel in Richtung der Außenseite zusammenlaufen. Beim Biegen des Blechstreifens werden bevorzugt der erste Wandabschnitt und der zweite Wandabschnitt aufeinander zu bewegt. Im fertig gebogenen Blechstreifen in Form eines Kreisrings oder Kreisringsegments liegen bevorzugt der erste Wandabschnitt und der zweite Abschnitt aneinander an, so dass die Kerbe geschlossen bzw. zusammengedrückt ist.
Das Verfahren wird weiter verbessert, wenn die Kerbe an ihrem der Außenseite zugewandten Ende eine weitgehend kreisförmige Ausnehmung aufweist. Auf diese Weise wird die Herstellung der Kerbe vereinfacht. Insbesondere eine Kombination der kreisförmigen Ausnehmung mit einer keilförmigen Ausnehmung ist vorteilhaft, wenn die kreisförmige Ausnehmung am spitz zulaufenden Ende der keilförmigen Ausnehmung angeordnet ist.
Wenn die Kerbe beim Biegen des Blechstreifens, insbesondere zum Aufwickeln des Blechstreifens, weitgehend geschlossen wird, hat das den Vorteil, dass der negative Einfluss auf den magnetischen Fluss durch die geschlossene Kerbe minimiert wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste Wandabschnitt nach dem Biegen des Blechstreifens, insbesondere zum Aufwickeln des Blechstreifens, weitgehend unmittelbar am zweiten Wandabschnitt anliegt und/oder der erste Wandabschnitt nach dem Biegen zum Aufwickeln des Blechstreifens weitgehend den zweiten Wandabschnitt kontaktiert.
Weist die Kerbe eine Kerbenbreite zwischen 10% und 40%, bevorzugt zwischen 20% und 30% einer Nutbreite auf, ist ein besonders günstiges Verhältnis aus Jochbreite zu Durchmesser der Maschinenkomponente bei einer minimalen Verschlechterung des magnetischen Flusses möglich.
Besonders vorteilhaft weist die Kerbe eine Kerbenbreite von weniger als der doppelten Jochbreite multipliziert mit dem Tangens von Pi geteilt durch die Anzahl der Nuten bzw. der Zähne auf. Alternativ kann die Kerbenbreite weniger als zwei Pi geteilt durch die Anzahl der Nuten bzw. der Zähne und multipliziert mit der Jochstärke betragen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Kerbe nach dem Biegen des Blechstreifens in zumindest Abschnittsweise die Form eines Kreisrings oder Kreisringsegments geschlossen oder zumindest weitgehend geschlossen bzw. zusammengedrückt oder zumindest weitgehend zusammengedrückt ist. Die Formelausdrücke für die maximale Kerbenbreite sind $B_{K} = 2 B_{j} tan (\frac{π}{N})$
$B_{K} = \frac{2 π}{N} B_{j}$
Dabei ist B_K die Kerbenbreite, B_J die Jochbreite und N die Anzahl der Nuten bzw. die Anzahl der Zähne der Maschinenkomponente.
Weist die Kerbe eine Kerbentiefe zwischen 20% und 70%, bevorzugt zwischen 30% und 60%, besonders bevorzugt zwischen 40% und 50% einer Jochbreite des Blechstreifens aufweist, wird ein noch günstigeres Verhältnis aus Jochbreite zu Durchmesser der Maschinenkomponente bei einer minimalen Verschlechterung des magnetischen Flusses möglich.
Unter einer Kerbentiefe soll insbesondere eine Ausdehnung der Kerbe in Haupterstreckungsrichtung der Kerbe verstanden werden. Insbesondere ist die Kerbentiefe die Ausdehnung der Kerbe senkrecht oder weitgehend senkrecht zur Längsrichtung des Blechstreifens. Unter einer Jochbreite soll insbesondere die Ausdehnung des Nutbereichs in Breitenrichtung bzw. senkrecht oder weitgehend senkrecht zur Längsrichtung oder Haupterstreckungsrichtung des Blechstreifens verstanden werden. Insbesondere kann die Jochbreite die Ausdehnung des Nutbereichs in Erstreckungsrichtung der Lamellenzähne sein.
Die Erfindung betrifft auch eine Maschinenkomponente für eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Stator. Die Maschinenkomponente weist radial abstehende Zähne auf, wobei die Zähne zum Aufbringen von Erregerspulen vorgesehen sind. Die Maschinenkomponente ist weitgehend hohlzylinderförmig ausgebildet, und kann insbesondere mit einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Die Maschinenkomponente weist einen Blechstreifen auf, aufweisend eine Abfolge von Lamellenzähnen und Lamellennuten, welcher zumindest Abschnittsweise die Form eines Kreisrings oder Kreisringsegments aufweist, wobei die Lamellenzähne sich in einer Kreisringebene erstrecken. Der Blechstreifen ist derart in der Maschinenkomponente angeordnet ist, dass die Zähne die Lamellenzähne aufweisen. An einer Innenseite des Blechstreifens ist in einem Nutbereich des Blechstreifens zwischen zwei benachbarten Lamellenzähnen wenigstens eine Kerbe oder eine weitgehend geschlossene Kerbe angeordnet. Eine solche Maschinenkomponente hat den Vorteil, dass gegenüber Maschinenkomponenten aus dem Stand der Technik ohne Kerben größere Jochstärken realisierbar sind. Insbesondere sollen sich die Lamellenzähne in einer Ebene erstrecken, welche senkrecht zur Zylinderachse der hohlzylinderförmig ausgebildeten Maschinenkomponente angeordnet ist.
Die Maschinenkomponente wird weiter verbessert, wenn der Blechstreifen schraubenförmig auf sich selbst über mehrere Windungen gewickelt ist und aufeinander folgende, axiale Lagen bildet, so dass der aufgewickelte Blechstreifen im Wesentlichen die Maschinenkomponente ausbildet und die Zähne der Maschinenkomponente durch axial übereinander angeordnete Lamellenzähne ausgebildet werden. Solche Maschinenkomponenten werden manchmal auch als Slinky-Maschinenkomponenten bezeichnet.
Eine Maschinenkomponente mit einem ersten Nutbereich mit einer ersten Kerbe und einem zweiten Nutbereich mit einer zweiten Kerbe, wobei der erste Nutbereich und der zweite Nutbereich unmittelbar axial übereinander angeordnet sind, insbesondere der gleichen Nut der Maschinenkomponente zugeordnet sind, wobei die erste Kerbe und die zweite Kerbe axial nicht übereinander angeordnet sind, insbesondere wobei die erste Kerbe einen Abstand in Umfangsrichtung der Maschinenkomponente zur zweiten Kerbe aufweist, insbesondere entlang der Innenseite, welcher wenigstens 3%, bevorzugt wenigstens 5% der Nutbreite beträgt., hat den Vorteil, dass der magnetische Fluss durch die Maschinenkomponente weitgehend ungestört verläuft.
Von Vorteil ist auch eine elektrische Maschine mit einem Stator gefertigt mit einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung und/oder einem Rotor gefertigt mit einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figurenliste
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Maschinenkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung sowie ihrer Komponenten in unterschiedlichen Verfahrensschritten des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

1 eine schematische Darstellung von Blechstreifen für eine Maschinenkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Maschinenkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung,
3a und 3b schematische Darstellungen von unterschiedliche Ausführungsformen von Blechstreifen,
4 eine schematische Detaillierung von einem Nutbereich einer Variante des Blechstreifens und
5 eine schematische Darstellung von in einer Maschinenkomponente übereinander geschichteten Blechstreifen.

Beschreibung
In den verschiedenen Ausführungsvarianten erhalten gleiche Teile die gleichen Bezugszahlen.
1 zeigt eine schematische Darstellung von Blechstreifen 10 für eine Maschinenkomponente 12. Im Ausführungsbeispiel ist die Maschinenkomponente 12 als Stator 14 ausgebildet (siehe 2). In 1 ist ein Ausschnitt eines Blechstreifen 10a vor dem Biegen abgebildet. Beispielhaft ist der Blechstreifen 10a rechteckig ausgebildet. 1 zeigt eine Draufsicht auf die Erstreckungsebene des Blechstreifens 10. 1 zeigt auch einen Ausschnitt eines Blechstreifens 10b, welcher in Form eines Kreisrings gebogen wurde. Die Blechstreifen 10 weisen eine Abfolge von Lamellenzähnen 16 und Lamellennuten 18 auf. Die Lamellenzähne 16 und Lamellennuten 18 wechseln sich im Ausführungsbeispiel entlang einer Längsrichtung 20 des Blechstreifens 10a ab. Die Lamellenzähne 18 erstrecken sich beispielsweise senkrecht zur Längsrichtung 20. Im Ausführungsbeispiel sind die Lamellenzähne 18 an einer Innenseite 22 des Blechstreifens 10a angeordnet. In alternativen Ausführungsformen ist es denkbar, dass die Lamellenzähne 18 an einer Außenseite 24 des Blechstreifens 10a angeordnet sind.
Im in die Form eines Kreisrings oder Kreisringsegments gebogenen und im der Maschinenkomponente 12 angeordneten bzw. montierten Blechstreifen 10b verläuft die Längsrichtung 20 in Umfangsrichtung der Maschinenkomponente 12. In dem noch nicht gebogen Blechstreifen 10a in Längsrichtung 20 verlaufende Abstände entsprechen im gebogenen und montierten Blechstreifen 10b Abständen in Umfangsrichtung.
2 zeigt eine isometrische Ansicht der Maschinenkomponente 12, welche beispielhaft als Stator 14 ausgebildet ist. Die Maschinenkomponente 12 ist weitgehend hohlzylinderförmig ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel hat die Maschinenkomponente 12 die Grundform eines Hohlzylinders, von welchem aus sich Zähne 26 in das Innere erstrecken. Die Zähne 26 erstrecken sich in Richtung einer Zylinderachse 28, welche eine Symmetrieachse des Maschinenkomponente 12 darstellt. Insbesondere ist die Zylinderachse 28 eine Rotationsachse für den Rotor der elektrischen Maschine, für welche die Maschinenkomponente vorgesehen ist. Die Zähne 26 sind jeweils von den unmittelbar benachbarten Zähnen 26 durch Nuten 30 getrennt. Die Zähne 26 bzw. Nuten 30 sind für das Tragen bzw. Aufnehmen von Spulenwicklungen für Erregerwicklungen vorgesehen. So ist es denkbar, dass die Erregerwicklungen in einem späteren Herstellungsschritt auf die Zähne 26 bzw. in die Nuten 30 der Maschinenkomponente 12 angebracht werden. Insbesondere können die Erregerwicklungen um die Zähne 26 gewickelt werden, beispielsweise durch Nadelwicklung oder Flyerwicklung. Es ist auch möglich, dass Steckwicklungen in die Nuten 30 eingeführt werden. Steckwicklungen werden manchmal auch als Hair-Pin-Wicklungen bezeichnet.
Im Ausführungsbeispiel ist die Maschinenkomponente 12 als ein außenliegender Stator 14 ausgebildet. Dieser ist insbesondere dazu vorgesehen, in der elektrischen Maschine mit einem im Inneren des Stators 14 angeordneten Rotor zusammenzuwirken, welcher beispielsweise durch ein mit den Erregerspulen erzeugten magnetischen Drehfeld in eine Drehbewegung um die Zylinderachse versetzt wird. In alternativen Ausführungen ist es auch denkbar, dass die Maschinenkomponente 12 ein außenliegender Rotor ist. In einem solchen Fall ist der außenliegende Rotor dazu vorgesehen, in der elektrischen Maschine mit einem im Inneren des Rotors angeordneten Stator zusammenzuwirken, indem der außenliegende Rotor beispielsweise durch ein mit Erregerspulen des Stators erzeugten magnetischen Drehfeld in eine Drehbewegung um die Zylinderachse versetzt wird. Die Erregerspulen des Rotors können beispielsweise ein statisches magnetisches Feld erzeugen, welches an das Drehfeld des Stators koppelt.
Es ist auch denkbar, dass die Maschinenkomponente 12 ein innenliegender Stator oder Rotor ist. Bei einer innenliegenden Maschinenkomponente 12 sind die Zähne 26 an der Außenseite der Maschinenkomponente 12 angeordnet.
Es ist vorgesehen, dass die Zähne 26 der Maschinenkomponente 12 die Lamellenzähne 16 aufweist. Im in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Zähne 26 vollständig aus axial übereinander angeordneten Lamellenzähne 16 ausgebildet. Bei einer innenliegenden Maschinenkomponente 12 sind die Lamellenzähne 16 auf der Außenseite 24 angeordnet.
Im in 2 abgebildeten Ausführungsbeispiel ist der Blechstreifen 10 schraubenförmig über mehrere Windungen auf sich selber gewickelt. Die in 2 abgebildete Maschinenkomponente 12 ist aus einem Blechstreifen 10 bzw. einem Blechband gewickelt. Der Blechstreifen 10 bzw. das Blechband bildet aufeinander folgende, axial gestapelte Lagen aus. Die Zähne 26 werden durch axial übereinander angeordnete Lamellenzähne 16 ausgebildet. Die Maschinenkomponente 12 weist beispielsweise 48 Zähne 26 und 48 Nuten 30 auf. Insbesondere sind alle Zähne 26 gleichartig ausgebildet und unterscheiden sich nur in ihrer jeweiligen unterschiedlichen Position und Ausrichtung. Vorteilhaft sind die Zähne 26 und Nuten 30 gleichmäßig entlang des Umfangs der hohlzylinderförmigen Maschinenkomponente 12 verteilt.
Gemäß dem Verfahren wird in den noch nicht gebogenen Blechstreifen 10a, welcher Lamellenzähne 16 aufweist, wenigstens eine Kerbe 32 angebracht. 3a zeigt einen Ausschnitt eines Blechstreifens 10a vor dem Biegen, in welchem wenigstens eine Kerbe 32 angebracht ist. Die Kerbe 32 ist an der Innenseite 22 des Blechstreifens 10a angeordnet. Die Kerbe 32 ist in einem Nutbereich 34 des Blechstreifens 10a angeordnet. Der Nutbereich 34 ist zwischen zwei benachbarten Lamellenzähnen 16 angeordnet. Vorteilhaft kann die Kerbe 32 zusammen mit einer Lamellennut 18 angefertigt bzw. angebracht werden, beispielsweise beim Stanzen.
Im in 3a gezeigten Ausführungsbeispiel gibt es zwei Arten von Nutbereichen 34, jeweils einen ersten Nutbereich 34a und einen zweiten Nutbereich 34b. Es ist vorgesehen, dass nach dem Biegen des Blechstreifens 10a axial an einem ersten Nutbereich 34a ein zweiter Nutbereich 34b unmittelbar anliegt und der erste Nutbereich 34a von dem zweiten Nutbereich 34b weitgehend überdeckt wird bzw. mit diesem überlappt. wird. Der erste Nutbereich 34a weist eine erste Kerbe 32a auf, welche entlang der Innenseite 22 jeweils den gleichen Abstand zu den benachbarten Lamellenzähnen 16 aufweist. Die erste Kerbe 32a hat eine Kerbenbreite 36. Beispielsweise beträgt die Kerbenbreite 36 der ersten Kerbe 32a 25% der Nutbreite 38.
Im zweiten Nutbereich 34b sind jeweils eine zweite Kerbe 34b und eine dritte Kerbe 34c angeordnet. Die zweite Kerbe 34b ist näher an dem Lamellenzahn 16 angeordnet, welcher gegen die Längsrichtung 20 am zweiten Nutbereich 34b angrenzt. Die dritte Kerbe 34c ist näher an dem anderen Lamellenzahn 16 angeordnet, welcher in Längsrichtung 20 am zweiten Nutbereich 34b angrenzt. Die zweite Kerbe 34b und die dritte Kerbe 34c haben bevorzugt jeweils die gleiche Kerbenbreite 36 wie die erste Kerbe 32a, beispielsweise 25% der Nutbreite 38. Die zweite Kerbe 34b und die dritte Kerbe 34c haben zueinander den Abstand 39 von 33% der Nutbreite 38.
Im in 3a ist eine gedankliche Überlappung des ersten Nutbereich 34a mit dem zweiten Nutbereich 34b dargestellt. Im ersten Nutbereich 34a sind die zweite Kerbe 32b und die dritten Kerbe 32c des gedanklich überlappenden zweiten Nutbereichs '34b gestrichelt dargestellt. Im zweiten Nutbereich 34b ist die erste Kerbe 32a des gedanklich überlappenden ersten Nutbereichs 34a gestrichelt eingezeichnet. In den gedanklich überlappendend ersten Nutbereich 34a und zweiten Nutbereich 34b ist die erste Kerbe 32a mittig zwischen der zweiten Kerbe 32b und dritten Kerbe 32c angeordnet. In dem gedanklich überlappendend ersten Nutbereich 34a und zweiten Nutbereich 34b hat die erste Kerbe 32a entlang der Innenseite 22 bzw. in Umfangsrichtung zur zweiten Kerbe 32b einen Kerbenabstand 40 von beispielsweise 4% der Nutbreite 38.
Im in 3a gezeigten Ausschnitt des Blechstreifens 10 wechseln sich der erste Nutbereich 32a und der zweite Nutbereich 32b entlang der Längsrichtung 20 ab. Im Ausführungsbeispiel wird der Blechstreifen spiralförmig auf sich selber zum Stator 14 aufgewickelt. Da der Stator 14 im Ausführungsbeispiel 48 Nuten 30 bzw. eine gerade Anzahl von Nuten 30 aufweist, würden sich in den anliegenden Schichten des Stators 14 stets erste Nutbereiche 34a mit ersten Nutbereichen 34a überlappen und zweite Nutbereich 34b mit zweiten Nutbereichen 34b. Daher ist vorteilhaft der Blechstreifen 10 so mit Kerben 32 bzw. Nutbereichen 34 versehen, dass in Längsrichtung nicht immer auf einen ersten Nutbereich 34a ein zweiter Nutbereich 34b folgt. Beispielsweise können sich in den ersten 48 Nutbereiche der erste Nutbereich 34a mit dem zweiten Nutbereich 34b abwechseln, und der 49igste Nutbereich 34 ist gleich ausgebildet wie der 48igste Nutbereich 34.
Anschließend wechseln sich in den folgenden Nutbereichen 34 wieder der erste Nutbereich 34a mit dem zweiten Nutbereich 34b ab, und der 97igste Nutbereich 34 ist gleich ausgebildet wie der 96igste Nutbereich 34 und so weiter. Es sind auch andere Variationen denkbar, solange sichergestellt ist, dass in den übereinander angeordneten Schichten sich unmittelbar überlappende Nutbereiche 34 unterscheiden.
In den Ausführungen mit zwei verschiedenen Nutbereichen 34 ist es wesentlich, dass die unterschiedlichen Nutbereiche 34 jeweils eine oder mehrere Kerben 32 aufweisen die so angeordnet ist bzw. sind, dass beim Überlappen der unterschiedlichen Nutbereich 34 jeweils jede Kerbe 32 entlang der Innenseite 22 zu jeder der Kerben 32 des anliegenden Nutbereichs 34 einen Kerbenabstand 40 größer als Null aufweist, bevorzugt größer als 3% der Nutbreite 38. Beispielsweise ist es denkbar, dass der erste Nutbereich 34a eine erste Kerbe 32a aufweist, welche näher an einem an den Nutbereich angrenzenden ersten Zahn 26 als zu anderen an den Nutbereich angrenzenden zweiten Zahn 26 angeordnet ist und der zweite Nutbereich 34b eine zweite Kerbe 32b aufweist, welche näher an den zweiten Zahn 26 als an den ersten Zahn 26 angeordnet ist.
Es sind auch Varianten denkbar, in welchen mehr als zwei unterschiedliche Arten von Nutbereichen 34 mit jeweils unterschiedlich angeordneten Kerben 32 angeordnet sind. Beispielsweise ist es möglich, dass in drei unterschiedlichen Nutbereichen 34 eine Kerbe 32 an jeweils drei unterschiedlichen Positionen angeordnet ist. Eine Position der Kerbe kann beispielsweise durch den Abstand der Kerbe 32 von einem an den jeweiligen Nutbereich 34 benachbarten Lamellenzahn 16, beispielsweise den in Längsrichtung 20 nachfolgenden Lamellenzahn 16 charakterisiert werden. Diese drei unterschiedlichen Nutbereiche 34 können sich in Längsrichtung 20 periodisch abwechseln. Es sind beliebig viele verschiedene Nutbereiche 34 mit jeweils unterschiedlich positionierten Kerben 32 und unterschiedlichen Anzahlen von Kerben 32 denkbar, wobei die Zahl der möglichen Varianten durch die Kerbenbreite 36 und die Nutbreite 38 beschränkt ist. Besonders bevorzugt sind Varianten mit vier oder fünf unterschiedlichen Nutbereichen 34.
In bevorzugten Ausführungen ist die Anzahl der Nuten 30 bzw. der Zähne 26 nicht durch die Anzahl der verschiedenen Nutbereiche 34 teilbar. Das hat den Vorteil, dass bei einer Maschinenkomponente 12, welche aus einem Blechstreifen 10 bzw. Blechband, welches schraubenförmig um sich selber aufgewickelt wird gebildet wird, die verschiedenen Nutbereiche 34 einfach immer periodisch in der gleichen Reihenfolge aufeinander folgen können und die unmittelbar axial übereinander anliegenden Nutbereiche 34 immer unterschiedliche sind.
Eine bevorzugte Variante mit fünf unterschiedlichen Nutbereichen 34a bis 34e ist in 3b abgebildet. In Längsrichtung 20 sind nacheinander die Nutbereiche 34a, 34b, 34c, 34d und 34e angeordnet, anschließend wird die Reihenfolge wiederholt, es folgt wieder Nutbereich 34a und so weiter. Jede der Nutbereiche 34a bis 34e hat eine Kerbe 32a bis 32e, welche jeweils einen anderen Abstand entlang der Innenseite 22 zum im Längsrichtung 20 am nächsten angeordneten Lamellenzahn 16 aufweist. Die erste Kerbe 32a hat den größten Abstand zu nächsten Lamellenzahn 16, die darauf folgenden Kerben 32 haben einen immer geringeren Abstand zum nächsten Lamellenzahn 16, der fünfte Kerbe 32e hat den geringsten Abstand zum nächsten Lamellenzahn 16. Die Anzahl der Nuten 30 beträgt im Ausführungsbeispiel 48, was nicht teilbar ist durch fünf. Damit ist der 49igste Nutbereich, welcher den ersten Nutbereich 34a überlappt, ein vierter Nutbereich 34d. Der zweite Nutbereich 34b wird von einem fünften Nutbereich 34e überlappt und so weiter. Im 3b sind die Kerben 32 des den jeweiligen Nutbereich 34 überlappenden Nutbereichs 34 gestrichelt eingezeichnet.
In der in 3a abgebildeten Ausführung beträgt eine Kerbentiefe 42 beispielhaft 45% einer Jochbreite 44.
Die Kerbe 32 weist bevorzugt eine keilförmige Ausnehmung 46 auf, siehe 3a. Die keilförmige Ausnehmung 46 hat insbesondere die Form eines Dreiecks. Die keilförmige Ausnehmung 46 hat an der Innenseite 22 mit der Kerbenbreite 36 ihre größte Ausdehnung in Längsrichtung 20. In Richtung der Außenseite 24 verjüngt sich die keilförmige Ausnehmung 46. Bevorzugt wird die Kerbe 32 bzw. die keilförmige Ausnehmung 46 durch einen ersten Wandabschnitt 48a und einen zweiten Wandabschnitt 48b ausgebildet. An der Innenseite 22 weisen der erste Wandabschnitt 48a und der zweite Wandabschnitt 48b einen Abstand von der Kerbenbreite 36 zueinander auf. In Richtung der Außenseite 24 laufen der erste Wandabschnitt 48a und der zweite Wandabschnitt 48b zusammen und treffen unter einem spitzen Winkel zusammen.
Bevorzugt wird beim Biegen des Blechstreifens 10 die Kerbe 32 bzw. die keilförmige Ausnehmung 46 geschlossen oder weitgehend geschlossen bzw. zusammengedrückt oder weitgehend zusammengedrückt. Bevorzugt liegen nach dem Biegen des Blechstreifens 10 der erste Wandabschnitt 48a und der zweite Wandabschnitt 48b aneinander an bzw. kontaktieren sich.
5 zeigt eine Variante, in welcher die Kerbe 32 eine keilförmige Ausnehmung 46 und eine kreisförmige Ausnehmung 50 aufweist, welche an dem der Außenseite 24 zugeordneten Ende der Kerbe 32 angeordnet ist. Im in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der erstreckt sich ausgehend von der Innenseite 22 zunächst die keilförmige Ausnehmung 46 und an ihrem Ende schließt sich die die kreisförmige Ausnehmung 50 an. Beispielsweise ist der Durchmesser der kreisförmigen Ausnehmung 50 größer als der Abstand des ersten Wandabschnitts 48a zum zweite Wandabschnitt 48b an der Stelle, an der sich die kreisförmige Ausnehmung 50 an die keilförmige Ausnehmung 46 anschließt. Es ist auch denkbar, dass der Durchmesser der kreisförmigen Ausnehmung 50 dem Abstand des ersten Wandabschnitts 48a zum zweite Wandabschnitt 48b an der Stelle, an der sich die kreisförmige Ausnehmung 50 an die keilförmige Ausnehmung 46 anschließt, entspricht oder weitgehend entspricht. In der Praxis ist es schwierig, eine Kerbe 32 herzustellen, welche alleine aus einer keilförmigen Ausnehmung 46 besteht, da der Punkt, an welchem der erste Wandabschnitt 48a und der zweite Wandabschnitt 48b zusammentreffen schwierig herstellbar ist. Daher wird die Variante mit der kreisförmigen Ausnehmung 50 bevorzugt, da diese einfacher herstellbar ist.
5 zeigt einen Ausschnitt von einem Nutbereich 34 in einem montierten Maschinenkomponente 12. Beispielhaft sind drei übereinander angeordnete Schichten von einem gebogenen Blechstreifen 10b abgebildet. In der mittleren Schicht ist eine verschlossene Kerbe 52 abgebildet, welche einen kleinen Luftspalt darstellt. Wie in der Erfindung vorgeschlagen, sind die Kerben der beiden äußeren Schichten die dort vorhandenen Kerben 32 hinreichend weit von der Kerbe 32 bzw. der verschlossenen Kerbe 52 der mittleren Schicht beabstandet. Die Kerben 32 bzw. verschlossenen Kerben 52 der äußeren Schichten sind in der 5 nicht abgebildet bzw. in dem abgebildeten Ausschnitt nicht vorhanden. In der 5 sind die durch die Blechstreifen 10b verlaufenden magnetischen Feldlinien 54 dargestellt. Die verschlossene Kerbe 52 hat eine höhere magnetische Permeabilität als der Blechstreifen, so dass die magnetischen Feldlinien 54 aus der geschlossenen Kerbe 52 herausgedrängt werden. Da an der geschlossenen Kerbe 52 keine weiteren Kerben 32 angeordnet sind, können die magnetischen Feldlinien 54 in die Blechstreifen 10b über und unter der geschlossenen Kerbe 52 ausweichen. Somit wird dem magnetischen Fluss insgesamt nur ein geringer Widerstand entgegengesetzt. Wären geschlossene Kerben 52 in allen Schichten übereinander angeordnet, könnten die Feldlinien 54 nicht einfach so ausweichen und es läge eine erhebliche Schwächung des magnetischen Flusses vor.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Maschinenkomponente (12) für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Stators°(14), wobei die Maschinenkomponente (12) radial abstehende Zähnen (26) aufweist, wobei die Zähne (26) zum Aufbringen von Erregerspulen vorgesehen sind, wobei die Maschinenkomponente (12) weitgehend hohlzylinderförmig ausgebildet ist, wobei ein Blechstreifen (10), aufweisend eine Abfolge von Lamellenzähnen (16) und Lamellennuten (18), durch Biegen zumindest Abschnittsweise in Form eines Kreisrings oder Kreisringsegments verformt wird, wobei die Lamellenzähne (16) sich in einer Kreisringebene erstrecken, wobei vorgesehen ist, dass die Maschinenkomponente (12) den gebogenen Blechstreifen (10b) aufweist und der gebogene Blechstreifen (10, 10b) derart angeordnet ist, dass die Zähne (26) die Lamellenzähne (16) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Biegen des Blechstreifens (10, 10a) im Blechstreifen (10, 10a) wenigstens eine Kerbe (32) angebracht wird, welche an einer Innenseite (22) des Blechstreifens (10) in einem Nutbereich (34) des Blechstreifens (10) zwischen zwei benachbarten Lamellenzähnen (16) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerbe (34) zusammen mit wenigstens einer Lamellennut (18) ausgestanzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechstreifen (10) beim Biegen schraubenförmig auf sich selbst über mehrere Windungen gewickelt wird, um aufeinander folgende, axiale Lagen zu bilden, so dass der gebogene bzw. aufgewickelte Blechstreifen (10, 10b) im Wesentlichen die Maschinenkomponente (12) ausbildet und die Zähne (26) der Maschinenkomponente (12) durch axial übereinander angeordnete Lamellenzähne (16) ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Nutbereich (34a) eine erste Kerbe (32a) aufweist und ein zweiter Nutbereich (34b) eine zweite Kerbe (32b) aufweist, wobei vorgesehen ist, dass der erste Nutbereich (34a) und der zweite Nutbereich (34b) nach dem Biegen des Blechstreifens (10) in der Maschinenkomponente (12) unmittelbar axial übereinander angeordnet sind, insbesondere der gleichen Nut (30) der Maschinenkomponente (12) zugeordnet sind, wobei die erste Kerbe (32a) und die zweite Kerbe (32b) so angeordnet sind, dass in der Maschinenkomponente (12) die erste Kerbe (32a) und die zweite Kerbe (32b) axial nicht übereinander angeordnet sind, insbesondere dass die erste Kerbe (32a) einen Abstand in Umfangsrichtung zur zweiten Kerbe (32b) aufweist, welcher wenigstens 3%, bevorzugt wenigstens 5% einer Nutbreite (38) beträgt.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Maschinenkomponente (12) die erste Kerbe (32a) einen Abstand entlang der Innenseite (22) zur zweiten Kerbe (32b) aufweist, welcher wenigstens 10%, bevorzugt wenigstens 20%, besonders bevorzugt wenigstens 30% der Nutbreite (38) beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerbe (32), insbesondere erste Kerbe (32a) entlang der Innenseite (22) weitgehend jeweils den gleichen Abstand zu den beiden benachbarten Lamellenzähnen (16) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerbe (32) eine weitgehend keilförmige Ausnehmung (46) aufweist, insbesondere, dass die Kerbe (32) an der Innenseite (22) eine Kerbenbreite (36) aufweist und sich die Kerbe (32) in Richtung einer Außenseite (24) des Blechstreifens (10) verjüngt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerbe (32) an ihrem der Außenseite (24) zugewandten Ende eine weitgehend kreisförmige Ausnehmung (50) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerbe (32) beim Biegen des Blechstreifens (10), insbesondere zum Aufwickeln des Blechstreifens (10), weitgehend geschlossen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerbe (32) eine Kerbenbreite (36) zwischen 10% und 40%, bevorzugt zwischen 20% und 30% einer Nutbreite (38) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerbe (32) eine Kerbentiefe (42) zwischen 20% und 70%, bevorzugt zwischen 30% und 60%, besonders bevorzugt zwischen 40% und 50% einer Jochbreite (44) des Blechstreifens (10) aufweist.
Maschinenkomponente (12) für eine elektrische Maschine, insbesondere Stator (14), wobei die Maschinenkomponente (12) radial abstehende Zähne (26) aufweist, wobei die Zähne (26) zum Aufbringen von Erregerspulen vorgesehen sind, wobei die Maschinenkomponente (12) weitgehend hohlzylinderförmig ausgebildet ist, insbesondere hergestellt mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Maschinenkomponente (12) einen Blechstreifen (10, 10b), aufweisend eine Abfolge von Lamellenzähnen (16) und Lamellennuten (18) aufweist, welcher zumindest Abschnittsweise die Form eines Kreisrings oder Kreisringsegments aufweist, wobei die Lamellenzähne (16) sich in einer Kreisringebene erstrecken und der Blechstreifen (10, 10b) derart in der Maschinenkomponente (12) angeordnet ist, dass die Zähne (26) die Lamellenzähne (16) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Innenseite (22) des Blechstreifens (10, 10b) in einem Nutbereich (34) des Blechstreifens (10, 10b) zwischen zwei benachbarten Lamellenzähnen (16) wenigstens eine Kerbe (32) oder eine weitgehend geschlossene Kerbe (52) angeordnet ist.
Maschinenkomponente (12) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechstreifen (10, 10b) schraubenförmig auf sich selbst über mehrere Windungen gewickelt ist und aufeinander folgende, axiale Lagen bildet, so dass der aufgewickelte Blechstreifen (10, 10b) im Wesentlichen die Maschinenkomponente (12) ausbildet und die Zähne (26) der Maschinenkomponente (12) durch axial übereinander angeordnete Lamellenzähne (16) ausgebildet werden.
Maschinenkomponente (12) nach Anspruch 12 oder 13, mit einem ersten Nutbereich (34a) mit einer ersten Kerbe (32a) und einem zweiten Nutbereich (34b) mit einer zweiten Kerbe (32b), wobei der erste Nutbereich (32a) und der zweite Nutbereich (32b) unmittelbar axial übereinander angeordnet sind, insbesondere der gleichen Nut (30) der Maschinenkomponente (12) zugeordnet sind, wobei die erste Kerbe (32a) und die zweite Kerbe (32b) axial nicht übereinander angeordnet sind, insbesondere wobei die erste Kerbe (32a) einen Abstand in Umfangsrichtung der Maschinenkomponente (12) zur zweiten Kerbe (32b) aufweist, insbesondere entlang der Innenseite (22), welcher wenigstens 3%, bevorzugt wenigstens 5% der Nutbreite (38) beträgt.
Elektrische Maschine mit einem Stator (14) gefertigt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und/oder einem Rotor gefertigt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11.