DE102022207116A1 - Sheet metal package for an electric machine and method for joining sheet metal lamellas to a sheet metal package - Google Patents
Sheet metal package for an electric machine and method for joining sheet metal lamellas to a sheet metal package Download PDFInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Blechpaket (100) für eine E-Maschine, umfassend eine Mehrzahl von Blechlamellen entlang einer Stapelrichtung (102), wobei die Blechlamellen in Stapelrichtung mittels X-förmig verlaufender Schweißnähte (104) miteinander verschweißt sind.The present invention relates to a sheet metal stack (100) for an electric machine, comprising a plurality of sheet metal lamellas along a stacking direction (102), the sheet metal lamellas being welded together in the stacking direction by means of X-shaped weld seams (104).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Blechpakete für elektrische Maschinen (E-Maschinen) und insbesondere ein Fügekonzept für eine Mehrzahl von Blechlamellen zu einem Blechpaket.The present invention relates to laminated cores for electrical machines (electric machines) and in particular to a joining concept for a plurality of laminated metal lamellas to form a laminated core.
Leistungserzeugende Komponenten einer E-Maschine, also Rotor und Stator, werden in der Regel aus Blechpaketen zusammengebaut. Gegenüber einer Vollmaterialbauweise haben Blechpakete den Vorteil, dass sie Wirbelströme verhindern und so einen Wirkungsgrad erhöhen können. Beim Zusammenbau der Bleche zu Paketen ist es wichtig, Kurzschlüsse zu vermeiden. Die einzelnen Bleche bzw. Blechlamellen werden daher meist mit einem Isolator beschichtet. Sie können aus Elektroband hergestellt werden. Dabei kann es sich um Bleche aus einem siliziumhaltigen Stahl handeln, der verbesserte magnetische Eigenschaften aufweist. Die Fertigung der Blechpakete geschieht in mehreren Schritten: Ausschneiden der Bleche, Stapeln, dauerhaftes Fügen und Nacharbeit.The power-generating components of an electric machine, i.e. rotor and stator, are usually assembled from sheet metal packages. Compared to a solid material construction, laminated cores have the advantage that they prevent eddy currents and can thus increase efficiency. When assembling the sheets into packages, it is important to avoid short circuits. The individual sheets or sheet metal lamellas are therefore usually coated with an insulator. They can be made from electrical steel. These can be sheets made of a steel containing silicon, which has improved magnetic properties. The sheet metal stacks are manufactured in several steps: cutting out the sheets, stacking them, permanently joining them and reworking them.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene technische Lösungen bekannt, um ein Blechpaket zusammenzusetzen. Nachdem die Einzelbleche zu einem Blechpaket gestapelt wurden, können diese entweder über (Stanz-)Paketierung, Klammern, Schrauben, Nieten, Backlack (vollflächig), punktuelle oder vollflächige Verklebung oder Schweißen miteinander zu einem Paket zusammengesetzt werden.Various technical solutions are known from the prior art for assembling a laminated core. After the individual sheets have been stacked to form a sheet metal package, they can be assembled into a package using either (stamping) packaging, clamps, screws, rivets, baking varnish (over the entire surface), spot or full-surface gluing, or welding.
Das Verwenden von Backlack zum Fügen der Blechpakete hat sich zwar als eine gute, jedoch kostenintensive Lösung gezeigt. Durch das vollflächige Backlackverfahren kann ein sehr homogen-steifes Blechpaket hergestellt werden. Diese Steifigkeit kann in der Gesamtbaugruppe (Anbindung der E-Maschine in Getriebegehäuse) jedoch zu akustischen Auffälligkeiten führen (z.B. resonanzsensitive Schwingungsamplituden, etc.)Using baking varnish to join the sheet metal stacks has proven to be a good, but cost-intensive solution. The full-surface baking varnish process can produce a very homogeneously rigid sheet metal package. However, this rigidity can lead to acoustic abnormalities in the overall assembly (connection of the electric motor to the transmission housing) (e.g. resonance-sensitive vibration amplitudes, etc.)
Weiterhin ist bekannt, Blechpakete zu schweißen. Beim Schweißen werden die in einem Blechstapel ausgerichteten Bleche typischerweise in axialer Richtung zusammengepresst und mittels Laserschweißen oder mittels eines anderen geeigneten Schweißverfahrens verbunden, wobei eine oder mehrere Schweißnähte entlang der Außenkanten des Blechstapels gesetzt werden. Dabei kommen bevorzugterweise Schmelzschweißprozesse zum Einsatz, bei denen das Grundmaterial der Bleche aufgeschmolzen wird. Die derartig hergestellte Schweißverbindung verbindet die Blechlamellen fest miteinander. Pakete, welche mit den zum Beispiel in den
Eine schubsteife Konfiguration ist auch notwendig, um eine Stabilisierung in Befestigungsbohrungen zur Verschraubung in das Getriebegehäuse zu gewährleisten. Ist dies nicht gegeben, könnten sich diese und gegebenenfalls weitere Fixierungs- und Montagebohrungen nicht fluchtend zueinander ausrichten, eine Montage des ZSB-Stators in das Gehäuse erschweren und zu Luftspaltinhomogenitäten aufgrund zum Beispiel lokaler Verformungen führen.A shear-resistant configuration is also necessary to ensure stabilization in mounting holes for screwing into the gearbox housing. If this is not the case, these and possibly other fixing and mounting holes could not align with one another, making assembly of the ZSB stator into the housing more difficult and leading to air gap inhomogeneities due to, for example, local deformations.
Zudem ist durch das Fehlen eines formstabilisierenden Statorträgers eine zusätzliche Abstützung des Blechpakets nicht gegeben. Eine umschließende Abstützfläche fehlt, daher ist eine Belastung auf das Blechpaket höher und es kann auffächern.In addition, due to the lack of a shape-stabilizing stator carrier, there is no additional support for the laminated core. There is no surrounding support surface, so the load on the laminated core is higher and it can fan out.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Fügeprozess für Blechpakete vorzusehen, welcher zum Beispiel bei Statoren mit direkter Befestigung (zum Beispiel Verschraubung) in ein Getriebegehäuse ein formsteifes Blechpaket bildet.One object of the present invention is to provide a joining process for laminated cores, which forms a dimensionally stable laminated core, for example in the case of stators with direct fastening (for example screwing) into a gearbox housing.
Die Aufgabe wird gelöst durch Vorrichtungen und Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The task is solved by devices and methods according to the independent patent claims. Advantageous further training is the subject of the dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Blechpaket für eine E-Maschine vorgeschlagen. Das Blechpaket umfasst eine Mehrzahl von Blechlamellen entlang einer Stapelrichtung. Die Blechlamellen sind in Stapelrichtung mittels X-förmig verlaufender Schweißnähte miteinander verschweißt. Untersuchungen haben gezeigt, dass eine X-Anordnung von Schweißnähten die gewünschten Anforderungen an Steifigkeit und Formfestigkeit des Blechpakets erfüllen kann. Durch die X-Schweißnahtanordnung können doppelt so viele Schweißnähte über die gleiche Bogenlänge bzw. in einem Blechpaketsektor kraftresultierende Kraftkomponenten ausbilden.According to a first aspect of the present invention, a laminated core for an electric machine is proposed. The laminated core comprises a plurality of laminated metal lamellas along a stacking direction. The sheet metal slats are welded together in the stacking direction using X-shaped weld seams. Studies have shown that an X-arrangement of weld seams can meet the desired requirements for stiffness and dimensional stability of the laminated core. The X-weld seam arrangement allows twice as many weld seams to form force-resulting force components over the same arc length or in a laminated core sector.
„Entlang der Stapelrichtung“ meint vorliegend, dass die Schweißnähte eine Richtungskomponente entsprechend der Stapelrichtung aufweisen und sich somit in bzw. entlang der Stapelrichtung über das Blechpaket erstrecken. Die X-förmig verlaufenden Schweißnähte weisen jeweils auch eine weitere Richtungskomponente senkrecht zur Stapelrichtung auf (zum Beispiel Umfangsrichtung), so dass sich die Schweißnähte schräg zur Stapelrichtung erstrecken. „X-förmig“ meint vorliegend, dass sich zwei Schweißnähte x-förmig entlang der Stapelrichtung an einem Kreuzungspunkt kreuzen, jede Schweißnaht also einen X-Strang bildet.In the present case, “along the stacking direction” means that the weld seams have a directional component corresponding to the stacking direction and thus extend over the laminated core in or along the stacking direction. The X-shaped weld seams each also have a further directional component perpendicular to the stacking direction (for example circumferential direction), so that the weld seams are oblique to the stacking direction extend. “X-shaped” in this case means that two weld seams cross each other in an X-shape along the stacking direction at an intersection point, i.e. each weld seam forms an X-strand.
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen liegt ein Winkel zwischen einer axialen Stirnseite des Blechpakets und einem X-Strang (Schweißnaht) der X-förmig verlaufenden Schweißnähte im Bereich von 30 bis 60°. Es hat sich gezeigt, dass die optimalen Winkel zwischen der axialen Stirnseite des Blechpakets und eines jeden X-Strangs im Bereich von 30 bis 60° liegen sollten, je nachdem, wo und wie stark radiale und tangentiale Spannungen zu reduzieren und Resonanzen zu dämpfen sind.According to some exemplary embodiments, an angle between an axial end face of the laminated core and an X-strand (weld seam) of the X-shaped weld seams is in the range of 30 to 60 °. It has been shown that the optimal angle between the axial end face of the laminated core and each
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen erstreckt sich jeder X-Strang (Schweißnaht) der X-förmig verlaufenden Schweißnähte über eine gesamte axiale Länge des Blechpakets. Das heißt, jeder X-Strang (Schweißnaht) kann vollständig in axialer Richtung über die gesamte Höhe bzw. Länge des Blechpakets verschweißt werden, so dass sich die beiden Schweißnähte einer X-Anordnung in Nähe oder in Bauteilmitte ohne Schweißnahtunterbrechung kreuzen.According to some exemplary embodiments, each X-strand (weld seam) of the X-shaped weld seams extends over an entire axial length of the laminated core. This means that each X-strand (weld seam) can be welded completely in the axial direction over the entire height or length of the laminated core, so that the two weld seams of an
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen befinden die X-förmig verlaufenden Schweißnähte an einem radialen Außenumfang (auf einer Mantelfläche) des Blechpakets. Dort ist nach dem Stapeln der Blechlamellen besonders leicht Zugang möglich.According to some exemplary embodiments, the X-shaped weld seams are located on a radial outer circumference (on a lateral surface) of the laminated core. Access is particularly easy there after the sheet metal slats have been stacked.
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen bilden zwei X-förmig verlaufende Schweißnähte ein X-förmiges Schweißnahtpaar. Die Blechlamellen des Blechpakets können in Stapelrichtung mittels mehrerer Schweißnahtpaare miteinander verschweißt sein. Dadurch ergeben sich sogenannte XX- bzw. Multi-X-Anordnungen für Formfestigkeit und Steifigkeit.According to some exemplary embodiments, two X-shaped weld seams form an X-shaped weld seam pair. The sheet metal lamellae of the sheet metal stack can be welded together in the stacking direction using several pairs of weld seams. This results in so-called XX or multi-X arrangements for dimensional stability and rigidity.
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen sind die X-förmigen Schweißnahtpaare in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt über einem Außenumfang des Blechpakets angeordnet. Das Blechpaket kann in Umfangsrichtung mehrere Außenumfangsbereiche aufweisen, wobei benachbarte Außenumfangsbereiche durch gleichmäßig über den Außenumfang verteilte Befestigungslaschen und/oder Stanzpaketiernoppen separiert werden. Jeder Außenumfangsbereich kann wenigstens ein X-förmiges Schweißnahtpaar aufweisen (X-Anordnung). Gemäß manchen Ausführungsbeispielen weist jeder Außenumfangsbereich wenigstens zwei in Umfangssichtung benachbarte X-förmige Schweißnahtpaare auf (XX-Anordnung).According to some exemplary embodiments, the X-shaped weld seam pairs are arranged evenly distributed in the circumferential direction over an outer circumference of the laminated core. The laminated core can have a plurality of outer circumferential regions in the circumferential direction, with adjacent outer circumferential regions being separated by fastening tabs and/or punched packet studs distributed evenly over the outer circumference. Each outer peripheral area can have at least one X-shaped pair of weld seams (X arrangement). According to some exemplary embodiments, each outer peripheral region has at least two pairs of X-shaped weld seams that are adjacent in circumferential view (XX arrangement).
Die Befestigungslaschen und/oder Stanzpaketiernoppen können also am Außenumfang des Blechpakets zwischen zwei benachbarten X- oder XX-Anordnungen positioniert sein. Diese Entkopplung kann aufgrund von Plastifizierungseffekten ein Rückfedern einzelner Lamellenbereiche im Bereich der Schweißnähte reduzieren und somit die Flächenpressung zwischen den isolationslackbeschichteten Lamellen erhöhen. Eine Variante dazu wäre das Positionieren der Stanzpaketiernoppen in Umfangsrichtung überlappend zum Knoten- bzw. Kreuzungsbereich einer X-Schweißnaht.The fastening tabs and/or punching stacking knobs can therefore be positioned on the outer circumference of the laminated core between two adjacent X or XX arrangements. Due to plasticization effects, this decoupling can reduce springback of individual slat areas in the area of the weld seams and thus increase the surface pressure between the insulating varnish-coated slats. A variant of this would be to position the stamping package studs in the circumferential direction so that they overlap the node or intersection area of an X-weld seam.
Manche Ausführungsbeispiele sehen auch Schweißnahtkombinationen aus Multi-X-Schweißnähten zusammen mit dazwischenliegenden Schweißnahtausführungen (z.B. ein- oder mehrreihig, alternierend) vor. In Umfangssichtung kann zwischen benachbarten X-förmigen Schweißnahtpaaren zusätzlich also wenigstens eine axial verlaufende Schweißnaht angeordnet sein.Some embodiments also provide weld seam combinations of multi-X weld seams together with intermediate weld seam designs (e.g. single or multi-row, alternating). In a circumferential view, at least one axially extending weld seam can additionally be arranged between adjacent X-shaped pairs of weld seams.
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen weist das Blechpaket an beiden axialen Enden gegenüber den Blechlamellen dickere Endscheiben auf, die mit den Blechlamellen mittels der X-förmig verlaufenden Schweißnähte verschweißt sind. Dies kann den Vorteil haben, dass neben der Möglichkeit einer Erhöhung des Stapelfaktors bedingt durch höhere Vorspannkräfte auch eine Welligkeit der Lamellen an beiden Endseiten gleichzeitig reduziert werden kann.According to some exemplary embodiments, the laminated core has thicker end disks at both axial ends compared to the laminated metal lamellas, which are welded to the laminated metal lamellas by means of the X-shaped weld seams. This can have the advantage that, in addition to the possibility of increasing the stacking factor due to higher preload forces, waviness of the slats on both end sides can also be reduced at the same time.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Fügen bzw. Verbinden von Blechlamellen zu einem Blechpaket vorgeschlagen.According to a further aspect of the present invention, a method for joining or connecting sheet metal lamellas to form a sheet metal package is proposed.
Das Verfahren umfasst ein Anordnen einer Mehrzahl von Blechlamellen entlang einer Stapelrichtung und ein Verschweißen der Blechlamellen mittels X-förmig verlaufender Schweißnähte. Dabei kann das Verschweißen ein Aufbringen der X-förmig verlaufenden Schweißnähte auf einem Außenumfang des Blechpakets umfassen.The method includes arranging a plurality of sheet metal lamellas along a stacking direction and welding the sheet metal lamellas using X-shaped weld seams. The welding can include applying the X-shaped weld seams to an outer circumference of the laminated core.
Im Folgenden werden einzelne Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren beispielhaft beschrieben.Individual embodiments of the present invention are described below using the figures as examples.
Es zeigen:
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Blechpakets mit am Außenumfang X-förmig verschweißten Blechlamellen; -
2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Blechpakets mit am Außenumfang X-förmig verschweißten Blechlamellen; -
3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Blechpakets mit am Außenumfang X-förmig verschweißten Blechlamellen; -
4 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Blechpakets mit am Außenumfang X-förmig verschweißten Blechlamellen; -
5 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Blechpakets mit am Außenumfang X-förmig verschweißten Blechlamellen; -
6 ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Blechpakets mit am Außenumfang X-förmig verschweißten Blechlamellen; -
7 ein siebtes Ausführungsbeispiel eines Blechpakets mit am Außenumfang X-förmig verschweißten Blechlamellen; -
8 ein achtes Ausführungsbeispiel eines Blechpakets mit am Außenumfang X-förmig verschweißten Blechlamellen; -
9 ein neuntes Ausführungsbeispiel eines Blechpakets mit am Außenumfang X-förmig verschweißten Blechlamellen; -
10 ein zehntes Ausführungsbeispiel eines Blechpakets mit am Außenumfang X-förmig verschweißten Blechlamellen; -
11 ein elftes Ausführungsbeispiel eines Blechpakets mit am Außenumfang X-förmig verschweißten Blechlamellen; und -
12 ein zwölftes Ausführungsbeispiel eines Blechpakets mit am Außenumfang X-förmig verschweißten Blechlamellen.
-
1 a first exemplary embodiment of a laminated core with metal lamellas welded in an X shape on the outer circumference; -
2 a second exemplary embodiment of a laminated core with sheet metal lamellas welded in an X shape on the outer circumference; -
3 a third exemplary embodiment of a laminated core with sheet metal lamellas welded in an X shape on the outer circumference; -
4 a fourth exemplary embodiment of a laminated core with sheet metal lamellas welded in an X shape on the outer circumference; -
5 a fifth exemplary embodiment of a laminated core with sheet metal lamellas welded in an X shape on the outer circumference; -
6 a sixth exemplary embodiment of a laminated core with sheet metal lamellas welded in an X shape on the outer circumference; -
7 a seventh embodiment of a laminated core with sheet metal lamellas welded in an X-shape on the outer circumference; -
8th an eighth embodiment of a laminated core with sheet metal lamellas welded in an X shape on the outer circumference; -
9 a ninth exemplary embodiment of a laminated core with sheet metal lamellas welded in an X shape on the outer circumference; -
10 a tenth exemplary embodiment of a laminated core with sheet metal lamellas welded in an X shape on the outer circumference; -
11 an eleventh exemplary embodiment of a laminated core with sheet metal lamellas welded in an X shape on the outer circumference; and -
12 a twelfth exemplary embodiment of a laminated core with sheet metal lamellas welded in an X shape on the outer circumference.
Die
Das Blechpaket 100 wird durch Stapeln von mehreren Blechlamellen (Elektroblechen) entlang einer Stapelrichtung 102 gebildet, die jeweils durch Ausstanzen einer gewünschten Form aus einem Stahlblechausgangsmaterial erhalten werden können. Die Blechlamellen sind in der Figur nicht explizit einzeln dargestellt. Die Stapelrichtung 102 wird auch als axiale Richtung bezeichnet, da sie einer Stator- bzw. Rotorachse entspricht. Bei einem Material der Blechlamellen kann es sich beispielsweise um Siliziumstahl oder Armco-Eisen handeln. Jede der mehreren Blechlamellen kann mit einer Isolationsbeschichtung überzogen sein, sodass benachbarte Blechlamellen beim Stapeln der mehreren Blechlamellen voneinander isoliert sind. Die Blechmaterialien können dabei unbeschichtet oder ein/zweiseitig beschichtet sein und/oder aus unterschiedlichen Materialtypen/Stahlsorten (z.B. zusätzliche End-/Wuchtscheiben oder Kühlleitbleche etc.) bestehen.The
Wie es in
Folgende beispielhaften Schweißverfahren kommen bei der Blechpaketfertigung in Betracht:
- • Laserschweißen
- • Metall-Aktivgasschweißen
- • Wolfram-Inert-Gasschweißen
- • Lichtbogen-Handschweißen
- • Widerstands-Punktschweißen.
- • Laser welding
- • Metal active gas welding
- • Tungsten inert gas welding
- • Manual arc welding
- • Resistance spot welding.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die X-förmigen Schweißnähte 104 auf einer radialen Außenfläche (Mantelfläche) des ringförmigen Blechpakets 100. Dabei ist es unerheblich, ob die Schweißnähte 104 auf dem Blechpaket 100 erhaben, eingebettet (vertieft) oder auf der Kreisperipherie liegend (z.B. Außen-0) hergestellt werden. In the exemplary embodiment shown, the 0) can be produced.
Es ist gegebenenfalls auch denkbar, dass die Schweißnähte auf einer radialen Innenseite (Innenumfang), oder an Seitenflächen von radial nach innen ragenden Zähnen für Wicklungen des Blechpakets verlaufen.It is also conceivable that the weld seams run on a radial inside (inner circumference), or on side surfaces of radially inwardly projecting teeth for windings of the laminated core.
Ein Winkel α zwischen einer axialen Stirnseite 108 des Blechpakets 100 und einem X-Strang der X-förmig verlaufenden Schweißnähte 104 liegt vorteilhaft in einem Bereich von 30° bis 60°. Die jeweiligen Winkel der beiden X-Stränge 104-1, 104-2 können betragsmäßig identisch sein, was im Hinblick auf die axiale Richtung 102 zu einer symmetrischen Schweißnahtanordnung führt. Es sind jedoch auch unsymmetrische Ausführungsbeispiele denkbar, bei denen die jeweiligen Schweißnahtwinkel der beiden X-Stränge 104-1, 104-2 unterschiedlich ausfallen.An angle α between an
An seinem Außenumfang weist das gezeigte Blechpaket 100 gleichmäßig über den Außenumfang verteilte Befestigungslaschen und/oder Stanzpaketiernoppen 110 auf. Im gezeigten Ausführungseispiel sind drei Befestigungslaschen und/oder Stanzpaketiernoppen 110 in einem Winkelabstand von 120° vorhanden. Die Befestigungslaschen und/oder Stanzpaketiernoppen 110 begrenzen benachbarte Außenumfangsbereiche 112-1, 112-2, 112-3 des Blechpakets 100. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist jeder Außenumfangsbereich 112-1, 112-2, 112-3 zwei in Umfangsrichtung benachbarte X-förmige Schweißnahtpaare auf (XX-Anordnung), so dass also über den Außenumfang verteilt insgesamt sechs X-förmige Schweißnahtpaare vorhanden sind. Ein X-förmiges Schweißnahtpaar 104-1, 104-2 (X-Anordnung) pro Außenumfangsbereich 112-1, 112-2, 112-3 wäre ebenfalls möglich, ebenso wie drei oder mehr X-förmige Schweißnahtpaare pro Außenumfangsbereich (Multi-X-Anordnung).On its outer circumference, the
Zwischen den in Umfangsrichtung benachbart angeordneten X-förmigen Schweißnahtpaaren eines Außenumfangsbereichs 112 können, wie in
Bei den in
Bei der Ausführungsform der
Bei den in den
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde eine Vielzahl von verschiedenen Schweißnahtausbildungen im Hinblick auf die Formfestigkeit und Steifigkeit geprüft und mit der klassischen Backlack Lösung verglichen. Dabei wurden aus dem Stand der Technik bereits bekannte Anordnungen der Schweißnähte verglichen. Eine weitere Schweißnahtart, welche in den Untersuchungen aufgenommen wurde, ist die hier vorgestellte X bzw. XX Ausbildung der Schweißnaht.As part of the present invention, a large number of different weld seam designs were tested with regard to dimensional stability and rigidity and compared with the classic baking varnish solution. Arrangements of the weld seams that were already known from the prior art were compared. Another type of weld seam that was included in the investigations is the X or XX design of the weld seam presented here.
Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die X-, XX- bzw. Multi-X-Anordnung die gewünschten Anforderungen an die Steifigkeit und Formfestigkeit erfüllen kann. Dabei ist es unerheblich, ob die Schweißnaht auf dem Blechpaket erhaben, eingebettet (vertieft) oder auf der Kreisperipherie liegend (z.B. Außen-0) hergestellt wurden. Auch können Schweißnahtkombinationen aus Multi-X-Schweißnähten zusammen mit oder ohne dazwischenliegenden Schweißnahtausführungen (z.B. ein- oder mehrreihig, alternierend) kombiniert und hergestellt werden.The investigations have shown that the X, XX or multi-X arrangement can meet the desired requirements for stiffness and dimensional stability. It is irrelevant whether the weld seam on the laminated core was raised, embedded (recessed) or lying on the periphery of the circle (e.g. outside 0). Weld seam combinations of multi-X weld seams can also be combined and produced together with or without intermediate weld seam designs (e.g. single or multi-row, alternating).
Durch diverse Simulationen wie Modalanalysen, Eigenfrequenzanalysen und dergleichen können für jedes Blechpaketdesign resonanzsensitive Schwingungsamplituden lokalisiert werden. In diesen Bereichen wird eine geringere Steifigkeit angestrebt, um dort aktiv Resonanzphänomene zu dämpfen. Es wird deshalb vorgeschlagen, eine spezifische Schweißnahtanordnung mit dämpfenden Eigenschaften an den kritischen Positionen einzusetzen (z.B. Anzahl und Winkelausformung der X-Stränge).Through various simulations such as modal analyses, natural frequency analyzes and the like, resonance-sensitive vibration amplitudes can be localized for each laminated core design. In these areas, a lower stiffness is sought in order to actively dampen resonance phenomena there. It is therefore suggested to use a specific weld seam arrangement with damping properties at the critical positions (e.g. number and angular shape of the X-strands).
Durch die X-Schweißnahtanordnung können doppelt so viele Schweißnähte über die gleiche Bogenlänge bzw. in einem Blechpaketsektor kraftresultierende Kraftkomponenten ausbilden. Hierbei hat sich gezeigt, dass die optimalen Schweißnahtwinkel zwischen der axialen Stirnseite des Kerns und eines jeden X-Strangs im Bereich von 30-60° betragen kann, je nachdem, wo und wie stark radiale und tangentiale Spannungen zu reduzieren & Resonanzen zu dämpfen sind.The X-weld seam arrangement allows twice as many weld seams to form force-resulting force components over the same arc length or in a laminated core sector. It has been shown that the optimal weld seam angle between the axial end face of the core and each
Jeder X-Strang wird dabei vollständig in axialer Richtung über die gesamte Höhe des Blechpakets verschweißt, so dass die beiden Schweißnähte sich in Nähe oder in Bauteilmitte ohne Schweißnahtunterbrechung kreuzen können.Each
Des Weiteren könnten an den beiden Endseiten dickere Endscheiben vorgesehen und gemeinsam mit den Funktionslamellen verschweißt werden. Dies hat den Vorteil, dass neben der Möglichkeit einer Erhöhung des Stapelfaktors bedingt durch höherer Vorspannkräfte auch die Welligkeit der Lamellen an beiden Endseiten gleichzeitig reduziert werden kann.Furthermore, thicker end disks could be provided on the two end sides and welded together with the functional slats. This has the advantage that, in addition to the possibility of increasing the stacking factor due to higher preload forces, the waviness of the slats on both end sides can also be reduced at the same time.
Ein erfindungsgemäßes Blechpaket kann an mehreren, gleichmäßig über den Umfang verteilten Stellen über Stanzpaketierverbindungen vorfixiert werden.A laminated core according to the invention can be pre-fixed at several points evenly distributed over the circumference using punched core connections.
Das Blechpaket kann zudem über den Umfang verteilt angeordnete Befestigungslaschen aufweisen, welche zur späteren Verschraubung an ein Getriebegehäuse dienen. Im Bereich der Schraublaschen können zusätzliche Stanzpaketierverknüpfungen positioniert sein, deren geometrische Erstreckungsrichtung sich 90° von den übrigen flussoptimierten und tangential ausgerichteten Stanzpaketierungen unterscheiden und damit zusätzlich die tangentiale Schubsteifigkeit des Blechpakets über die gesamte Bauhöhe verbessern.The laminated core can also have fastening tabs distributed over the circumference, which are used for later screwing to a transmission housing. In the area of the screw tabs, additional punching stacking links can be positioned, the geometric extension direction of which differs by 90° from the other flow-optimized and tangentially aligned punching stackings and thus additionally improve the tangential shear stiffness of the laminated core over the entire height.
In Bezug auf die vorgeschlagene X-förmige Ausbildung der Schweißnähte, wird zudem empfohlen, die Stanzpaketierung zwischen zwei benachbarten XX-Anordnungen zu positionieren. Diese Entkopplung kann aufgrund Plastifizierungseffekten ein Rückfedern der einzelnen Lamellenbereiche im Bereich der Schweißnähte reduzieren und somit die Flächenpressung zwischen den isolationslackbeschichteten Lamellen erhöhen. Eine Variante dazu ist das Positionieren der Stanzpaketierung überlappend zu dem Knotenbereich einer X-Naht.With regard to the proposed X-shaped design of the weld seams, it is also recommended to position the punch package between two adjacent XX arrangements. Due to plasticization effects, this decoupling can reduce springback of the individual lamella areas in the area of the weld seams and thus increase the surface pressure between the lamellae coated with insulating paint. A variant of this is to position the punch package overlapping the node area of an X-seam.
Um neben einer hohen Steifigkeit des Blechpakets auch zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, die Multi-X Schweißstellen in der Nähe der Befestigungs- und Fixierungslaschen zu positionieren. Da die Anforderungen an die Stabilisierung hier am größten sind und die Bohrungen dadurch fluchtend und stabil besser ausgebildet werden können.In order to ensure not only high rigidity of the laminated core, it is suggested to position the Multi-X welds near the fastening and fixing tabs. Since the requirements for stabilization are greatest here and the holes can therefore be made more aligned and stable.
Weiterhin sind die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hier explizit vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.Furthermore, the following claims are hereby incorporated into the detailed description, whereby each claim may stand on its own as a separate example. While each claim can stand on its own as a separate example, it should be noted that - although a dependent claim may refer to a particular combination with one or more other claims in the claims - other examples also include a combination of the dependent claim with the subject matter of each may include other dependent or independent claims. Such combinations are explicitly suggested here, unless it is stated that a particular combination is not intended. Furthermore, features of a claim should also be included for any other independent claim, even if that claim is not made directly dependent on the independent claim.
BezugszeichenReference symbols
- 100100
- BlechpaketSheet metal package
- 102102
- StapelrichtungStacking direction
- 104104
- X-Strang einer X-förmigen SchweißnahtX strand of an X-shaped weld
- 106106
- SchweißnahtkreuzungWeld crossing
- 108108
- Stirnseitefront side
- 110110
- BefestigungslaschenFastening tabs
- 112112
- AußenumfangsbereichOuter perimeter area
- 114114
- axial verlaufende Schweißnahtaxially running weld seam
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2018269731 [0005]US 2018269731 [0005]
- JP 2017108578 [0005]JP 2017108578 [0005]
- US 2011248596 [0005]US 2011248596 [0005]
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2022
- 2022-07-12 DE DE102022207116.6A patent/DE102022207116A1/en active Pending
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