DE102008039912A1

DE102008039912A1 - Apparatus and method for manufacturing a rotor

Info

Publication number: DE102008039912A1
Application number: DE200810039912
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. Knoop
Original assignee: Daimler AG; Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-08-27
Filing date: 2008-08-27
Publication date: 2010-03-04
Also published as: WO2010025804A2; WO2010025804A3

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Rotors für einen Elektromotor mittels hydraulischen Aufweitens mit einer Hydraulikvorrichtung (1, 2) der Hülse (5) des Elektromotors und anschließendem Einbringen des Magneten (6) in die Hülse. Nach Reduzierung des Drucks im Inneren der Hülse (5) verringert sich der Innenradius der Hülse (5) und der Magnet (6) wird im Rotor fixiert.The invention relates to a method and a device for producing a rotor for an electric motor by means of hydraulic expansion with a hydraulic device (1, 2) of the sleeve (5) of the electric motor and subsequent introduction of the magnet (6) in the sleeve. After reducing the pressure inside the sleeve (5) reduces the inner radius of the sleeve (5) and the magnet (6) is fixed in the rotor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 8.The The invention relates to a method according to claim 1 and a device according to claim 8.

In der DE 698 31 934 T2 werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für einen Elektromotor beschrieben, bei welchem ein Magnetkern in eine Hülse eingepresst wird. Dazu wird die Hülse stark erhitzt, so dass sich ihr Durchmesser erweitert und der Magnet eingebracht werden kann. Dabei kann es vorkommen, dass der Magnet so stark erhitzt wird, dass er sich entmagnetisiert. Ferner sind bei diesem Einbringverfahren nur geringe Einbringtiefen des Magneten in die Hülse darstellbar, da sich der Magnet in der vorgewärmten Hülse rasch erwärmt und sich somit der Durchmesser des Magneten vergrößert. Es müssen daher aufwendige Vorrichtungen zum Erhitzen und raschem Abkühlen des Magneten geschaffen werden.In the DE 698 31 934 T2 For example, an apparatus and a method for manufacturing a rotor for an electric motor are described in which a magnetic core is pressed into a sleeve. For this purpose, the sleeve is heated strongly, so that its diameter widens and the magnet can be introduced. It may happen that the magnet is heated so much that it demagnetizes. Furthermore, only small insertion depths of the magnet can be represented in the sleeve in this insertion process, since the magnet heats up quickly in the preheated sleeve and thus increases the diameter of the magnet. It must therefore be created consuming devices for heating and rapid cooling of the magnet.

Der in den Patentansprüchen 1 und 8 genannten Erfindung liegt das Problem zugrunde einen Magneten in die Hülse eines Rotors einzubringen, ohne dass die Hülse oder der Magnet mit Wärme beaufschlagt werden, wobei der Magnet einen größeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser der Hülse des Rotors aufweist.Of the in the claims 1 and 8 mentioned invention the problem is based on a magnet in the sleeve of a Rotor bring without the sleeve or the magnet be subjected to heat, wherein the magnet has a larger Outer diameter than the inner diameter of the sleeve of the rotor.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst.This Problem is inventively by the features of claims 1 and 8 solved.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für einen Elektromotor vorgesehen, wobei der Rotor eine zylinderförmige, beidseitig geöffnete Hülse und einen Magneten aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten:
Die Hülse wird durch eine Hydraulikvorrichtung derart mit Druck beaufschlagt, dass der Innendurchmesser der Hülse sich radial vergrößert, der Magnet wird in die Hülse eingebracht und der Druck innerhalb der Hydraulikvorrichtung wird reduziert, so dass sich der Innendurchmesser der Hülse radial verringert und der Magnet durch die Hülse fixiert wird. Dadurch wird eine einfache, kostengünstige und effiziente Möglichkeit geschaffen den Magneten in eine Hülse einzubringen, ohne dass die Hülse stark erhitzt und abgekühlt werden muss. Bei der Beaufschlagung mit hohen Temperaturen wird der Magnet entmagnetisiert und verliert dadurch seine magnetischen Eigenschaften. Erfindungsgemäß wird der Magnet keinen hohen Temperaturen ausgesetzt und behält daher seine magnetischen Eigenschaften beim Einbringen in die Hülse. Ferner wird das Hülsenmaterial bei Beaufschlagung mit hohen Temperaturen spröde und es kann bei hohen Drehzahlen früher reißen als die erfindungsgemäße Hülse. Besonders vorteilhaft ist ferner, dass die Einbringtiefe des Magneten in die Hülse beliebig tief gewählt werden kann, da die Hülse auf ganzer Länge aufgeweitet wird. Dadurch ist es möglich eine im Vergleich zur Länge des Rotors lange Hülse zu verwenden, welche zusätzlich Lageraufnahmen an den beiden Enden aufweist. Dadurch sind weniger Bauteile zur Herstellung des Rotors notwendig und der Rotor kann besonders kostengünstig hergestellt werden.According to the invention, a method is provided for producing a rotor for an electric motor, wherein the rotor has a cylindrical, mutually open sleeve and a magnet, with the following method steps:
The sleeve is pressurized by a hydraulic device such that the inner diameter of the sleeve increases radially, the magnet is inserted into the sleeve and the pressure within the hydraulic device is reduced, so that the inner diameter of the sleeve is reduced radially and the magnet through the Sleeve is fixed. This creates a simple, inexpensive and efficient way to bring the magnet into a sleeve without the sleeve has to be heated and cooled down. When exposed to high temperatures, the magnet is demagnetized and loses its magnetic properties. According to the invention, the magnet is not exposed to high temperatures and therefore retains its magnetic properties when introduced into the sleeve. Furthermore, the sleeve material becomes brittle when exposed to high temperatures and it can break earlier at high speeds than the sleeve according to the invention. It is also particularly advantageous that the insertion depth of the magnet in the sleeve can be chosen arbitrarily low, since the sleeve is widened over its entire length. This makes it possible to use a long compared to the length of the rotor sleeve, which also has bearing receptacles at the two ends. As a result, fewer components for the manufacture of the rotor are necessary and the rotor can be produced particularly inexpensively.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Hydraulikvorrichtung zwei getrennte an die Öffnungen der Hülse angrenzende Druckkammern auf und der Druck in der den Magneten zu Beginn des Verfahrens beinhaltenden ersten Druckkammer wird derart erhöht, dass er höher ist als der Druck in der zweiten Druckkammer und dass sich der Magnet in beziehungsweise innerhalb der Hülse in Richtung der zweiten Druckkammer bewegt. Durch Erzeugen dieser Druckdifferenz wird die Bewegung des Magneten in bzw. innerhalb der Hülse gezielt beeinflusst und es kann besonders gut gesteuert werden, wie weit der Magnet in die Hülse eindringt.According to one Particularly preferred embodiment of the invention, the hydraulic device two separate adjacent to the openings of the sleeve Pressure chambers on and the pressure in the magnet at the beginning of the Method-containing first pressure chamber is increased in such a way that it is higher than the pressure in the second pressure chamber and that the magnet in or within the sleeve moved in the direction of the second pressure chamber. By generating this Pressure difference is the movement of the magnet in or within The sleeve is specifically influenced and it can be controlled very well How far the magnet penetrates into the sleeve.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bewegt sich der Magnet nach Druckerhöhung innerhalb der Hülse durch die Hydraulikvorrichtung, bei senkrecht angeordneter Hülse, von einer Ausgangsposition entlang seiner Schwerkraft nach unten in eine finale Position. So kann der Magnet besonders effizient und ohne zusätzliche Kosten für weitere Vorrichtungen in die Hülse eingebracht werden, da er sich von der eigenen Schwerkraft angetrieben in bzw. innerhalb der Hülse bewegt.According to one moved further preferred embodiment of the invention the magnet after pressure increase within the sleeve by the hydraulic device, with vertically arranged sleeve, from a starting position downwards along its gravity in a final position. So the magnet can be very efficient and without additional costs for other devices be introduced into the sleeve, as it is from its own gravity driven in or moved within the sleeve.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird während der Druckbeaufschlagung der Hülse durch die Hydraulikvorrichtung der Magnet mittels eines Vorschubelements in die Hülse geschoben. Dadurch kann ein besonders effizientes und exaktes Einbringen des Magneten in die Hülse gewährleistet werden.According to one Another particularly preferred embodiment of the invention during the pressurization of the sleeve through the hydraulic device of the magnet by means of a feed element pushed into the sleeve. This can be a particularly efficient and ensures accurate insertion of the magnet in the sleeve become.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Hülse vor der Druckbeaufschlagung durch die Hydraulikvorrichtung in eine Schutzummantelung eingebracht, so dass ein übermäßiges radiales Aufweiten, insbesondere ein Aufplatzen der Hülse vermieden wird. In Abhängigkeit des Elastizitätsmoduls, welches den Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung eines festen Körpers kennzeichnet, bzw. in Abhängigkeit der Fertigungsqualität der Hülsen ist es möglich, dass sich die Innendruchmesser der Hülsen bei Druckbeaufschlagung durch die Hydraulikvorrichtung unterschiedlich vergrößern. Wird der Innenradius der Hülse zu weit vergrößert, so ist der Ausdehnungsvorgang nicht mehr reversibel, sondern irreversibel und der Magnet kann nicht in der Hülse fixiert werden. Um einen definierten maximalen Außendurchmesser der Hülse unterhalb der irreversiblen Verformung durch Aufdehnen zu erhalten, wird die Hülse in die Schutzummantelung eingebracht. So kann sichergestellt werden, dass keine Hülse beim Aufweiten schaden nimmt und eine besonders effiziente Fertigung gewährleistet wird.According to a further particularly preferred embodiment of the invention, the sleeve is introduced before the pressurization by the hydraulic device in a protective coating, so that excessive radial expansion, in particular a bursting of the sleeve is avoided. Depending on the modulus of elasticity, which characterizes the relationship between stress and strain of a solid body, or depending on the manufacturing quality of the sleeves, it is possible that the inner diameter of the sleeves increase in size when pressurized by the hydraulic device. If the inner radius of the sleeve is increased too far, then the expansion process is no longer reversible, but irreversible and the magnet can not be fixed in the sleeve. To a defined maximum outer diameter of the sleeve below the irreversible deformation by To obtain stretching, the sleeve is placed in the protective sheath. So it can be ensured that no sleeve takes damage during expansion and a particularly efficient production is ensured.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung wird die Bewegung des Magneten innerhalb der Hülse durch einen Anschlag beendet. Dabei sichert der Anschlag eine konstante Endposition des Magneten in der Hülse.According to one another particularly preferred embodiment of the invention the movement of the magnet within the sleeve will go through finished a stop. The stop ensures a constant End position of the magnet in the sleeve.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Anschlag mit der Hydraulikvorrichtung fest verbunden. So kann der Anschlag bei jeder Hülse wieder verwendet werden und der Magnet wird in jede Hülse gleich tief eingebracht.According to one another particularly preferred embodiment of the invention the stop is firmly connected to the hydraulic device. So the stopper can be reused with each sleeve and the magnet is inserted equally deep in each sleeve.

Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Herstellen eines Rotors für einen Elektromotor, wobei der Rotor eine zylinderförmige, beidseitig geöffnete Hülse und einen Magneten aufweist, beansprucht. Die Vorrichtung ist derart ausgestaltet, dass der Magnet, nach einer den Innendurchmesser der Hülse vergrößernden Druckbeaufschlagung mit einer Hydraulikvorrichtung, in die Hülse eingebracht wird. Anschließend wird der Magnet in der Hülse, nach Reduzierung des Drucks innerhalb der Hydraulikvorrichtung und damit einhergehender radialer Reduzierung des Innendurchmessers der Hülse, fixiert. Dadurch wird eine einfache und effiziente Möglichkeit geschaffen den Magneten in eine Hülse einzubringen, ohne dass die Hülse stark erhitzt und abgekühlt werden muss. Bei der Beaufschlagung mit hohen Temperaturen wird der Magnet entmagnetisiert und verliert dadurch seine magnetischen Eigenschaften. Erfindungsgemäß wird der Magnet keinen hohen Temperaturen ausgesetzt und behält daher seine magnetischen Eigenschaften beim Einbringen in die Hülse. Ferner wird das Hülsenmaterial bei Beaufschlagung mit hohen Temperaturen spröde und es kann bei hohen Drehzahlen früher reißen als die erfindungsgemäße Hülse. Besonders vorteilhaft ist ferner, dass die Einbringtiefe des Magneten in die Hülse beliebig tief gewählt werden kann, da die Hülse auf ganzer Länge aufgeweitet wird. Dadurch ist es möglich eine im Vergleich zur Länge des Rotors lange Hülse zu verwenden, welche zusätzlich Lageraufnahmen an den beiden Enden aufweist. Dadurch sind weniger Bauteile zur Herstellung des Rotors notwendig und der Rotor kann besonders kostengünstig hergestellt werden.According to the Invention is an apparatus for producing a rotor for an electric motor, wherein the rotor has a cylindrical, both sides open sleeve and a magnet has claimed. The device is designed in such a way that the magnet, according to an inner diameter of the sleeve increasing pressurization with a hydraulic device, is introduced into the sleeve. Subsequently, will the magnet in the sleeve, after reducing the pressure inside the hydraulic device and associated radial reduction of the Inner diameter of the sleeve, fixed. This will be a simple and efficient way created the magnet in a sleeve, without the sleeve strong must be heated and cooled. At the admission with high temperatures, the magnet is demagnetized and loses thereby its magnetic properties. According to the invention the magnet is not exposed to high temperatures and reserves hence its magnetic properties when inserted into the sleeve. Further becomes the sleeve material when exposed to high temperatures brittle and it can be earlier at high speeds tear as the sleeve according to the invention. It is also particularly advantageous that the insertion depth of the magnet can be chosen arbitrarily deep in the sleeve because the sleeve is widened over its entire length. This makes it possible one in comparison to the length of the rotor to use long sleeve, which in addition Bearing mounts at the two ends. As a result, fewer Components for the manufacture of the rotor necessary and the rotor can be made particularly inexpensive.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung weist die Hydraulikvorrichtung zwei an die Öffnungen der Hülse angrenzende Druckkammern auf, wobei in diese unterschiedliche Druckniveaus vorherrschen. Durch schaffen dieser Druckdifferenz wird die Bewegung des Magneten in bzw. innerhalb der Hülse gezielt beeinflusst und es kann besonders gut gesteuert werden, wie weit der Magnet in die Hülse eindringt, wobei sich der Magnet vom höheren Druckniveau zum niedrigeren bewegt.According to one Another preferred embodiment of the invention, the Hydraulic device two to the openings of the sleeve adjacent pressure chambers, wherein in these different pressure levels prevalence. By creating this pressure difference becomes the movement of the magnet in or within the sleeve specifically influenced and it can be controlled very well, how far the magnet penetrates into the sleeve, wherein the magnet from the higher Pressure level moves to lower.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung weist die Hydraulikvorrichtung ein zum Vorschieben des Magneten ausgebildetes Vorschubelement auf. Dieses Element ist dazu ausgebildet, dass es den Magneten eine definierte Strecke in die Hülse einführt. So kann sichergestellt werden, dass der Magnet stets an gleicher Stelle in bzw. innerhalb der Hülse positioniert wird und dass die hergestellten Rotoren gleiche Eigenschaften aufweisen.According to one Another preferred embodiment of the invention, the Hydraulic device designed to advance the magnet Feed element on. This element is designed to be that the magnet introduces a defined distance in the sleeve. This ensures that the magnet is always in the same place is positioned in or within the sleeve and that the rotors produced have the same properties.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung weist die Vorrichtung eine Schutzummantelung für die Hülse auf, welche ein übermäßiges radiales Aufweiten der Hülse, insbesondere ein Aufplatzen verhindert. In Abhängigkeit des Elastizitätsmoduls, welches den Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung eines festen Körpers kennzeichnet, bzw. in Abhängigkeit der Fertigungsqualität der Hülsen ist es möglich, dass sich die Innendruchmesser der Hülsen bei Druckbeaufschlagung durch die Hydraulikvorrichtung unterschiedlich vergrößern. Wird der Innenradius der Hülse zu weit vergrößert, so ist der Ausdehnungsvorgang nicht mehr reversibel, sondern irreversibel und der Magnet kann nicht in der Hülse fixiert werden. Um einen definierten maximalen Außendurchmesser der Hülse unterhalb der irreversiblen Verformung durch Aufdehnen zu erhalten, wird die Hülse in die Schutzummantelung eingebracht. So kann ein gleich bleibendes Aufweiten der Innenradien der Hülsen gesichert werden und eine besonders effiziente Fertigung gewährleistet werden.According to one Another preferred embodiment of the invention, the Device a protective sheath for the sleeve on which an excessive radial Expands the sleeve, especially a bursting prevented. Depending on the modulus of elasticity, which the connection between tension and elongation of a solid body indicates, or depending on the manufacturing quality The sleeves, it is possible that the inside diameter the sleeves when pressurized by the hydraulic device enlarge differently. Will the inner radius the sleeve is enlarged too far, so is the expansion process is no longer reversible, but irreversible and the magnet can not be fixed in the sleeve. To a defined maximum outer diameter of the sleeve to obtain below the irreversible deformation by stretching, the sleeve is inserted into the protective sheath. So can be a constant widening of the inner radii of the sleeves be secured and ensures a particularly efficient production become.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung weist die Vorrichtung einen Anschlag auf, der die Endlage des Magneten in der Hülse definiert. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass der Magnet stets bis zu einer definierten Lage in die Hülse eingebracht werden kann und somit eine hohe Fertigungsqualität erreicht werden kann.According to one another particularly preferred embodiment of the invention the device has a stop which is the end position of the magnet defined in the sleeve. Advantageous to this embodiment is that the magnet always up to a defined position in the Sleeve can be introduced and thus a high production quality can be achieved.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Anschlag mit der Hydraulikvorrichtung fest verbunden. Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass der Anschlag zeitgleich mit der Hydraulikvorrichtung in die Hülse eingeführt wird und nach dem Fixieren des Magneten zeitgleich mit der Hydraulikvorrichtung entfernt wird. Dadurch kann besonders effizient gefertigt werden.According to one another particularly preferred embodiment of the invention the stop is firmly connected to the hydraulic device. advantage This embodiment is that the stop at the same time introduced into the sleeve with the hydraulic device is and after fixing the magnet at the same time with the hydraulic device Will get removed. This can be made very efficient.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Anschlag als Teil der Innenwandung der Hülse ausgebildet. So ist es möglich besonders effizient einen definierten Anschlag in der Hülse zu schaffen. Indem Hülsen mit unterschiedlich tiefen Anschlägen verwendet werden, ist es möglich unterschiedliche Einbringtiefen des Magneten besonders einfach zu realisieren.According to a further particularly preferred embodiment of the invention, the stop is ausgebil as part of the inner wall of the sleeve det. It is thus possible to create a defined stop in the sleeve in a particularly efficient manner. By using sleeves with different depth stops, it is possible to realize different insertion depths of the magnet in a particularly simple manner.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung verbindet ein Dichtelement die Hydraulikvorrichtung und eine Öffnung der Hülse. Dadurch wird besonders gut gewährleistet, dass keine Hydraulikflüssigkeit während des Vergrößerns des Innendurchmessers der Hülse austritt.According to one another particularly preferred embodiment of the invention a sealing element connects the hydraulic device and an opening the sleeve. This ensures particularly well, that no hydraulic fluid during enlargement the inner diameter of the sleeve emerges.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist das Dichtelement an der Stirnseite angeordnet. Dadurch kann das Dichtelement besonders schnell mit der Hülse verbunden werden.According to one another particularly preferred embodiment of the invention the sealing element is arranged on the front side. This can do that Sealing element particularly fast connected to the sleeve become.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist das Dichtelement radial außerhalb von der Hülse angeordnet, wobei im Bereich des Dichtelements der Innendurchmesser der Hülse größer ausgeführt ist als in einem mittleren Bereich der Hülse. Dies ist insofern vorteilhaft, dass der Magnet im sich nur geringfügig aufweitenden Teil der Dichtung gut in die Hülse eingebracht werden kann. Insbesondere kann der Magnet durch diese Erweiterung bereits von der Hülse aufgenommen werden, ohne dass die Hülse hydraulisch aufgeweitet werden muss. Dadurch kann eine besonders gute Dichtung zwischen Hydraulikvorrichtung und Hülse sichergestellt werden.According to one another particularly preferred embodiment of the invention the sealing element is radially outside of the sleeve arranged, wherein in the region of the sealing element of the inner diameter the sleeve made larger is as in a middle region of the sleeve. This is advantageous in that the magnet is only slightly widening part of the gasket are well inserted into the sleeve can. In particular, the magnet can already by this extension be absorbed by the sleeve, without the sleeve must be widened hydraulically. This can be a particularly good Seal between hydraulic device and sleeve ensured become.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung sind die hergestellten Rotoren bevorzugt in hochdrehenden Maschinen eingesetzt. Diese hochdrehenden Maschinen befinden sich beispielsweise in elektrischen Turboladermotoren, wie sie bei der Aufladung von Kraftfahrzeugen verwendet werden.According to one another particularly preferred embodiment of the invention The manufactured rotors are preferred in high-revving machines used. These high-speed machines are for example in electric turbocharger engines, as in the charging of Motor vehicles are used.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung werden die hergestellten Rotoren bevorzugt in hochdrehenden Maschinen eingesetzt. Der Rotor ist dabei im Vergleich zum eingebrachten Magnetkern lang. Dadurch ist es besonders vorteilhaft möglich den Rotor auch gleichzeitig als Lagerstelle zu verwenden. Dadurch können besonders vorteilhaft präzise und damit teuer zu fertigende hochdrehende Bauteile gespart werden. Der Rotor ist ferner so ausgeführt, dass er luftgelagert werden kann.According to one another particularly preferred embodiment of the invention The manufactured rotors are preferred in high-revving machines used. The rotor is compared to the introduced magnetic core long. This makes it particularly advantageous possible the Rotor also at the same time to use as a bearing. Thereby can particularly advantageous precise and therefore expensive to produce high-speed components are saved. The rotor is also designed that it can be stored in air.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung.Further yield advantageous embodiments and refinements of the invention from the subclaims as well as from the description in connection with the drawing.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Rotors für einen Elektromotor gemäß einer ersten Ausführungsform, 1 a section through an apparatus for producing a rotor for an electric motor according to a first embodiment,

2 einen Schnitt durch eine Vorrichtung gemäß 1 mit eingebrachtem Magneten, 2 a section through a device according to 1 with inserted magnet,

3 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Rotors für einen Elektromotor gemäß einer zweiten Ausführungsform, 3 a section through an apparatus for producing a rotor for an electric motor according to a second embodiment,

4 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Rotors für einen Elektromotor gemäß einer dritten Ausführungsform, 4 a section through an apparatus for producing a rotor for an electric motor according to a third embodiment,

5 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Rotors für einen Elektromotor gemäß 4 mit eingebrachtem Magneten, 5 a section through an apparatus for producing a rotor for an electric motor according to 4 with inserted magnet,

6 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Rotors für einen Elektromotor gemäß einer vierten Ausführungsform, und 6 a section through an apparatus for producing a rotor for an electric motor according to a fourth embodiment, and

7 einen Schnitt durch eine elektrische Maschine mit einem eingebauten erfindungsgemäßen Rotor. 7 a section through an electric machine with a built-in rotor according to the invention.

Die in der 1 gezeigte Vorrichtung zur Herstellung eines Rotors für einen Elektromotor weist eine Hydraulikvorrichtung 1, 2 und eine Hülse 5 des Rotors auf. Die Hydraulikvorrichtung 1, 2 weist eine erste Druckkammer 1 und ein zweite Druckkammer 2 auf.The in the 1 A device for producing a rotor for an electric motor has a hydraulic device 1 . 2 and a sleeve 5 of the rotor. The hydraulic device 1 . 2 has a first pressure chamber 1 and a second pressure chamber 2 on.

Die Hülse 5 ist zylinderförmig ausgebildet und im Inneren hohl. Sie verfügt über eine obere und eine untere Öffnung an den Stirnseiten. Die Hülse 5 wird bevorzugt aus einem dehn- bzw. streckbaren Material gefertigt. Insbesondere ist eine Hülse 5 aus einem dehnbaren Kohlenfaserstoff möglich.The sleeve 5 is cylindrical and hollow inside. It has an upper and a lower opening on the front sides. The sleeve 5 is preferably made of a stretchable or stretchable material. In particular, a sleeve 5 Made of a stretchable carbon fiber fabric possible.

Die Hydraulikvorrichtung 1, 2 verwendet als Fluidstoff bevorzugt Öl oder Wasser. Andere Fluidstoffe oder auch eine Ausführung der Hydraulikvorrichtung als Pneumatikvorrichtung sind möglich. Die Hydraulikvorrichtung 1, 2 beaufschlagt die Hülse 5 mit Druck, so dass sich der Innendurchmesser der Hülse 5 radial aufweitet, insbesondere soweit radial aufweitet, dass es möglich ist den Magneten 5 in axialer Richtung der Hülse 5 durch die Hülse 5 zu bewegen. Dazu muss der Innendurchmesser der Hülse 5 mindestens größer sein als der Außendurchmesser des Magneten 6.The hydraulic device 1 . 2 used as a fluid preferably oil or water. Other fluid materials or even an embodiment of the hydraulic device as a pneumatic device are possible. The hydraulic device 1 . 2 acts on the sleeve 5 with pressure, so that the inner diameter of the sleeve 5 radially expands, in particular as far as radially expands, that it is possible the magnet 5 in the axial direction of the sleeve 5 through the sleeve 5 to move. This requires the inner diameter of the sleeve 5 at least greater than the outer diameter of the magnet 6 ,

Die Hydraulikvorrichtung 1, 2 ist über ein Dichtelement 3, 4 mit der Hülse 5 verbunden, wobei das Dichtelement 3, 4 ein erstes Dichtelement 3 zum Abdichten der ersten Druckkammer 1 und ein zweites Dichtelement 4 zum Abdichten des zweiten Druckkammer 2 aufweist. Die Dichtelemente 3, 4 sind in dieser Ausführungsform an der Stirnseite der Hülse 5 angeordnet.The hydraulic device 1 . 2 is about a sealing element 3 . 4 with the sleeve 5 connected, wherein the sealing element 3 . 4 a first sealing element 3 for sealing the first pressure chamber 1 and a second one sealing element 4 for sealing the second pressure chamber 2 having. The sealing elements 3 . 4 are in this embodiment on the front side of the sleeve 5 arranged.

Eine der beiden Druckkammern der Hydraulikvorrichtung 1, 2, insbesondere die erste Druckkammer 1 weist im Inneren einen Magneten 6 auf, wobei der Magnet 6 als Rotormagnet ausgebildet ist und der Magnet 6 einen Nordpol in einer ersten, radial auswärts gerichteten Richtung aufweist und einen Südpol in einer zweiten, entgegengesetzt zur ersten radial auswärts gerichteten Richtung aufweist.One of the two pressure chambers of the hydraulic device 1 . 2 , in particular the first pressure chamber 1 has a magnet inside 6 on, with the magnet 6 is designed as a rotor magnet and the magnet 6 a north pole in a first, radially outward direction and has a south pole in a second, opposite to the first radially outward direction.

Der Magnet 6 ist bevorzugt zylinderförmig ausgebildet, so dass er in der Lage ist innerhalb der Hülse eine hohe Raumdichte einzunehmen. Der Magnet 6 ist bevorzugt als ein Seltenerdmagnet aus beispielsweise Samarium-Cobalt oder Neodym-Eisen-Bor ausgebildet. Der Außendurchmesser des Magneten 6 ist größer als der Innendurchmesser der Hülse 5. Magnetwerkstoffe sind oftmals sehr spröde. In Rotoren werden sie hohen Rotationsgeschwindigkeiten und damit hohen Fliehkräften ausgesetzt. Um eine Zerstörung des Magneten 6 zu vermeiden ist es notwendig, den Magneten in der Hülse 5 des Rotors zu fixieren.The magnet 6 is preferably cylindrical, so that it is able to occupy a high volume density within the sleeve. The magnet 6 is preferably formed as a rare earth magnet of, for example, samarium cobalt or neodymium-iron-boron. The outer diameter of the magnet 6 is larger than the inner diameter of the sleeve 5 , Magnetic materials are often very brittle. In rotors they are exposed to high rotational speeds and thus high centrifugal forces. To a destruction of the magnet 6 It is necessary to avoid the magnet in the sleeve 5 to fix the rotor.

Nach der Beaufschlagung der Hülse 5 mit Druck durch die Hydraulikvorrichtung 1, 2 vergrößert sich der Innendurchmesser der Hülse 5 und der Magnet 6 kann in die Hülse 5 eingebracht werden. Insbesondere ist es möglich, dass sich der Magnet 6, bei senkrecht sehender Hülse 5, dabei entlang seiner Schwerkraft nach unten in die Hülse 5 bewegt. Alternativ könnte der Magnet sich infolge einer Druckdifferenz zwischen dem Druck in der ersten Druckkammer 1 und in der zweiten Druckkammer 2 in Richtung der den geringeren Druck aufweisenden Druckkammer bewegen. Alternativ könnte der Magnet 6 von einem weiteren Magnetfeld innerhalb der Hülse 5 bewegt werden.After loading the sleeve 5 with pressure by the hydraulic device 1 . 2 increases the inner diameter of the sleeve 5 and the magnet 6 can in the sleeve 5 be introduced. In particular, it is possible that the magnet 6 , with vertical sleeve 5 , while moving downwards into the sleeve along its gravity 5 emotional. Alternatively, the magnet could be due to a pressure difference between the pressure in the first pressure chamber 1 and in the second pressure chamber 2 move in the direction of the lower pressure having pressure chamber. Alternatively, the magnet could 6 from another magnetic field inside the sleeve 5 to be moved.

In der den Magneten nicht beinhaltenden Druckkammer 2 ist ein Anschlag 7 ausgebildet, welcher die Endposition des Magneten 6 beim Einführen in die Hülse 5 definiert. Nach dem Fixieren des Magneten 6 in der Hülse 5 wird der Anschlag 7 entfernt. Alternativ kann der Anschlag 7 auch eine Zugfunktion aufweisen, wobei der Magnet 6 bis zu einer definierten Position in die Hülse 5 gezogen wird. Anschließend wirkt das Zugelement als Anschlag 7 und es wird vom Magneten 6 gelöst. Alternativ kann der Anschlag innerhalb der Hülse 5 als radiale Auswölbung ausgebildet sein. Alternativ zum Anschlag 7 könnte die Bewegung des Magneten 6 innerhalb der Hülse 5 durch Reduzierung des Drucks in der Hülse 5, wodurch sich der Innendurchmesser der Hülse 5 verkleinert, beendet werden.In the pressure chamber that does not contain the magnets 2 is a stop 7 formed, which is the end position of the magnet 6 when inserted into the sleeve 5 Are defined. After fixing the magnet 6 in the sleeve 5 becomes the stop 7 away. Alternatively, the stop 7 also have a pulling function, wherein the magnet 6 up to a defined position in the sleeve 5 is pulled. Subsequently, the tension element acts as a stop 7 and it gets off the magnet 6 solved. Alternatively, the stop within the sleeve 5 be formed as a radial bulge. Alternatively to the stop 7 could be the movement of the magnet 6 inside the sleeve 5 by reducing the pressure in the sleeve 5 , which reduces the inner diameter of the sleeve 5 reduced, finished.

2 zeigt die erste Ausführungsform nach Abschluss des Verfahrens. Sie zeigt den in die Hülse 5 einbrachten Magneten 6 in seiner Endlage. Es ist ebenfalls möglich dass der Magnet 6 nur teilweise in die Hülse eingeführt wird. 2 shows the first embodiment after completion of the method. She shows that in the sleeve 5 brought in magnets 6 in its final position. It is also possible that the magnet 6 only partially inserted into the sleeve.

3 zeigt, dass anstelle des Anschlages 7 ein Vorschubelement 8 in der den Magneten 6 beinhaltenden ersten Druckkammer 1 ausgebildet sein kann, welches den Magneten 6 nach Beaufschlagung der Hülse 5 mit Druck in die radial aufgeweitete Hülse 5 einführt. Das Vorschubelement 8 kann beispielsweise als Teleskopstange ausgeführt sein. Alternativ kann eine Kombination aus Vorschubelement 8 und Anschlag 7 ausgebildet sein, wobei das Vorschubelement 8 den Magneten 6 bis zum Anschlag 7 in die Hülse einführt. 3 shows that instead of the stop 7 a feed element 8th in the magnets 6 containing the first pressure chamber 1 may be formed, which is the magnet 6 after loading the sleeve 5 with pressure in the radially expanded sleeve 5 introduces. The feed element 8th can for example be designed as a telescopic rod. Alternatively, a combination of feed element 8th and stop 7 be formed, wherein the feed element 8th the magnet 6 until the stop 7 into the sleeve.

Um ein übermäßiges radiales Vergrößern, insbesondere ein Aufplatzen der Hülse 5 zu vermeiden, wird die Hülse vor der Beaufschlagung mit Druck durch die Hydraulikvorrichtung 1, 2 in eine Schutzhülse 9 eingeführt. Aufgabe der Schutzhülse 9 ist es den Außendurchmesser und damit den Innendurchmesser der Hülse 5 zu begrenzen. Der Innenradius der Schutzhülse 9 entspricht einem geringeren Radius als dem maximal zulässigen Außenradius der Hülse 5 unterhalb der Streckgrenze bzw. unterhalb der irreversiblen Verformung. So kann sichergestellt werden, dass der Magnet 6 nach Reduzierung des Drucks der Hydraulikvorrichtung 1, 2 in der Hülse 5 fixiert wird.To an excessive radial enlargement, in particular a bursting of the sleeve 5 To avoid, the sleeve is pressurized by the hydraulic device before being pressurized 1 . 2 in a protective sleeve 9 introduced. Task of the protective sleeve 9 It is the outer diameter and thus the inner diameter of the sleeve 5 to limit. The inner radius of the protective sleeve 9 corresponds to a smaller radius than the maximum permissible outer radius of the sleeve 5 below the yield strength or below the irreversible deformation. So it can be ensured that the magnet 6 after reducing the pressure of the hydraulic device 1 . 2 in the sleeve 5 is fixed.

4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Gleiche Elemente sind aus Gründen der Übersichtlichkeit mit denselben Bezugszeichen der Ausführungsformen der 1 und 3 bezeichnet. Die Vorrichtung weist analog zu 1 eine Hülse 5, eine Hydraulikvorrichtung 1, 2, einen Magneten 6 in der Hydraulikvorrichtung 1 und einen Anschlag 7 auf. Anders als in der ersten Ausführungsform sind die Dichtelemente 3, 4 radial außerhalb von der Hülse 5 zwischen Hydraulikvorrichtung 1, 2 und Hülse 5 angeordnet. 4 shows a second embodiment of the invention. The same elements are for reasons of clarity with the same reference numerals of the embodiments of 1 and 3 designated. The device is analogous to 1 a sleeve 5 , a hydraulic device 1 . 2 , a magnet 6 in the hydraulic device 1 and a stop 7 on. Unlike in the first embodiment, the sealing elements 3 . 4 radially outside of the sleeve 5 between hydraulic device 1 . 2 and sleeve 5 arranged.

5 zeigt den Magneten 6 in fixierter Position innerhalb der Hülse 5. 5 shows the magnet 6 in a fixed position within the sleeve 5 ,

6 zeigt eine alternative vierte Ausführungsform, bei der in einem äußeren Bereich 13 der Hülse 5 der Innendurchmesser der Hülse 5 etwas größer als der Außendurchmesser des Magneten 6 ausgeführt ist. Im weiteren Verlauf beziehungsweise im mittleren Bereich der Hülse 5 ist der Innendurchmesser der Hülse 5 etwas kleiner als der Außendurchmesser des Magneten 6 ausgeführt. 6 shows an alternative fourth embodiment, wherein in an outer area 13 the sleeve 5 the inner diameter of the sleeve 5 slightly larger than the outside diameter of the magnet 6 is executed. In the further course or in the middle region of the sleeve 5 is the inner diameter of the sleeve 5 slightly smaller than the outside diameter of the magnet 6 executed.

7 zeigt einen erfindungsgemäßen Rotor in einer elektrischen Maschine, insbesondere in einer hochdrehenden elektrischen Maschine wie sie beispielsweise in elektrischen Turboladern in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt. 7 shows a rotor according to the invention in an electric machine, in particular in a high-speed electric machine as in For example, in electric turbochargers in motor vehicles is used.

Die Hülse 5 ist länger als der Magnet 6 ausgeführt, so dass an ihren überstehenden Enden Luftlageraufnahmen ausgebildet sind. Die Hülse 5 ist über zwei Luftlager 10 und 11 radial und über ein drittes Luftlager 12 axial gelagert.The sleeve 5 is longer than the magnet 6 executed, so that at their protruding ends air bearing receptacles are formed. The sleeve 5 is about two air bearings 10 and 11 radially and via a third air bearing 12 axially stored.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 69831934 T2 [0002]

Claims

Method for producing a rotor for an electric motor, wherein the rotor has a cylindrical sleeve (open on both sides) ( 5 ) and a magnet ( 6 ), comprising the following steps: - the sleeve ( 5 ) is controlled by a hydraulic device ( 1 . 2 ) is pressurized such that the inner diameter of the sleeve ( 5 ) is radially enlarged, - the magnet ( 6 ) is inserted into the sleeve ( 5 ) and - the pressure within the hydraulic device ( 1 . 2 ) is reduced, so that the inner diameter of the sleeve ( 5 ) is reduced radially and the magnet ( 6 ) through the sleeve ( 5 ) is fixed.

Method according to claim 1, characterized in that the hydraulic device ( 1 . 2 ) two separate to the openings of the sleeve ( 5 ) has adjacent pressure chambers and the pressure in the magnet ( 6 ) at the beginning of the process-containing first pressure chamber ( 1 ) is increased so that it is higher than the pressure in the second pressure chamber ( 2 ) and that the magnet ( 6 ) in or within the sleeve ( 5 ) is moved in the direction of the second pressure chamber.

Method according to claim 1, characterized in that the magnet ( 6 ) after pressure increase inside the sleeve ( 5 ) by the hydraulic device ( 1 . 2 ), with vertically arranged sleeve ( 5 ) moves downwardly from a home position along its gravity to a final position.

A method according to claim 1, characterized in that during the pressurization of the sleeve ( 5 ) by the hydraulic device ( 1 . 2 ) the magnet ( 6 ) by means of a feed element ( 8th ) in the sleeve ( 5 ) is pushed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve ( 5 ) before pressurization by the hydraulic device ( 1 . 2 ) in a protective casing ( 9 ) is introduced, so that an excessive radial expansion, in particular a bursting of the sleeve ( 5 ) is avoided.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the movement of the magnet ( 6 ) in or within the sleeve ( 5 ) by a stop ( 7 ) is terminated.

Method according to claim 6, characterized in that the stop ( 7 ) with the hydraulic device ( 1 . 2 ) is firmly connected.

Device for producing a rotor for an electric motor, wherein the rotor has a cylindrical, mutually open sleeve ( 5 ) and a magnet ( 6 ), characterized in that the device is designed such that the magnet ( 6 ), after a the inner diameter of the sleeve ( 5 ) increasing pressurization by means of a hydraulic device ( 1 . 2 ), in the sleeve ( 5 ) and in the sleeve ( 5 ), after reducing the pressure within the hydraulic device ( 1 . 2 ) and associated radial reduction of the inner diameter of the sleeve ( 5 ), is fixed.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the hydraulic device ( 1 . 2 ) two to the openings of the sleeve ( 5 ) adjacent pressure chambers ( 1 . 2 ), wherein in these different pressure levels prevail.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the hydraulic device ( 1 . 2 ) a for advancing the magnet ( 6 ) trained feed element ( 8th ) having.

Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the device is a protective casing ( 9 ) for the sleeve ( 5 ), which is an excessive radial expansion of the sleeve ( 5 ), in particular prevents bursting.

Device according to one of claims 8 to 11, characterized in that the device is a stop ( 7 ), the end position of the magnet within the sleeve ( 5 ) Are defined.

Apparatus according to claim 12, characterized in that the stop ( 7 ) with the hydraulic device ( 1 . 2 ) is firmly connected.

Apparatus according to claim 12, characterized in that the stop ( 7 ) as part of the inner wall of the sleeve ( 5 ) is trained.

Device according to one of claims 8 to 14, characterized in that a sealing element ( 3 . 4 ) the hydraulic device ( 1 . 2 ) and an opening of the sleeve ( 5 ) connects.

Apparatus according to claim 15, characterized in that the sealing element ( 3 . 4 ) on the front side of the sleeve ( 5 ) is arranged.

Device according to claim 15, characterized in that the sealing element ( 3 . 4 ) radially outside of the sleeve ( 5 ) is arranged, wherein in the region of the sealing element ( 3 . 4 ) the inner diameter of the sleeve ( 5 ) is made larger than in a central region of the sleeve ( 5 ).

Device according to one of claims 8 to 17, characterized in that the device suitable for the production of rotors in high-speed machines.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the method for the production of Rotors for high-speed machines is applied.