DE102018221134A1 - Rotor for an electric drive machine for driving a compressor, a turbine or a supercharger shaft of an exhaust gas turbocharger, electric drive machine with such a rotor and method for producing such a rotor - Google Patents
Rotor for an electric drive machine for driving a compressor, a turbine or a supercharger shaft of an exhaust gas turbocharger, electric drive machine with such a rotor and method for producing such a rotor Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018221134A1 DE102018221134A1 DE102018221134.5A DE102018221134A DE102018221134A1 DE 102018221134 A1 DE102018221134 A1 DE 102018221134A1 DE 102018221134 A DE102018221134 A DE 102018221134A DE 102018221134 A1 DE102018221134 A1 DE 102018221134A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- sleeve
- rotor
- axis
- connection element
- rotation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/003—Couplings; Details of shafts
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
- H02K1/2706—Inner rotors
- H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
- H02K1/2726—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of a single magnet or two or more axially juxtaposed single magnets
- H02K1/2733—Annular magnets
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/28—Means for mounting or fastening rotating magnetic parts on to, or to, the rotor structures
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/02—Details of the magnetic circuit characterised by the magnetic material
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
- H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
- H02K5/1735—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
Vorgestellt wird ein Rotor für eine elektrische Antriebsmaschine (1) zum Antrieb eines Verdichters (3), einer Turbine (4) oder einer Laderwelle (5) eines Abgasturboladers (2), mit einem um eine Drehachse (A) des Rotors (100) ausgebildeten Rotorkörper (101), wobei an dem Rotorkörper (101) eine Aufnahme (190) für wenigstens einen Permanentmagneten (130) ausgebildet ist, wobei wenigstens ein Permanentmagnet (130) in der Aufnahme (190) des Rotorkörpers (101) angeordnet ist, wobei der Rotorkörper (101) an einer Laderwelle (5) des Abgasturboladers (2) befestigbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass der Rotorkörper (101) wenigstens ein Anschlusselement (110) und eine von dem Anschlusselement (110) separat hergestellte Hülse (120) aufweist, wobei die Hülse mittels einer Schweißverbindung (204) mit dem Anschlusselement (110) verbunden ist. Weiterhin wird eine elektrische Antriebsmaschine mit einem solchen Rotor und Verfahren zur Herstellung eines derartigen Rotors vorgestellt.The invention relates to a rotor for an electric drive machine (1) for driving a compressor (3), a turbine (4) or a supercharger shaft (5) of an exhaust gas turbocharger (2), with a rotor (100) around an axis of rotation (A) Rotor body (101), a receptacle (190) for at least one permanent magnet (130) being formed on the rotor body (101), at least one permanent magnet (130) being arranged in the receptacle (190) of the rotor body (101), the Rotor body (101) can be fastened to a supercharger shaft (5) of the exhaust gas turbocharger (2). It is proposed that the rotor body (101) have at least one connection element (110) and a sleeve (120) produced separately from the connection element (110), the sleeve being connected to the connection element (110) by means of a welded connection (204). Furthermore, an electric drive machine with such a rotor and method for producing such a rotor is presented.
Description
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene elektrische Antriebsmaschinen für einen Abgasturbolader bekannt. So offenbart beispielsweise die
Eine derartige elektrische Antriebsmaschine weist üblicherweise einen Stator mit einer mehrphasigen Antriebswicklung zur Erzeugung eines Antriebsmagnetfeldes und einen Rotor auf. Der Rotor weist wenigstens einen Permanentmagneten auf und wird drehfest auf der Welle des Abgasturboladers angeordnet. Die Realisierung der elektromotorischen Unterstützung durch eine in den Verdichter oder die Turbine integrierte elektrische Antriebsmaschine hat den Vorteil, dass die motorische Unterstützung besonders bauraumsparend in dem Abgasturbolader angeordnet werden kann. Durch Bestromung der Phasen der Antriebswicklung mittels einer dafür vorgesehenen Leistungselektronik wird ein drehendes Antriebsmagnetfeld erzeugt, durch welches der durch die Laderwelle drehbar gelagerte Rotor mit einem vorgebbaren Drehmoment angetrieben wird. Der Permanentmagnet wirkt dabei mit dem drehenden Magnetfeld zusammen. Bei der aus der
Weiterhin sind aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der hier vorgestellte Rotor für eine elektrische Antriebsmaschine zum Antrieb eines Verdichters, einer Turbine oder einer Laderwelle eines Abgasturboladers, weist einen um eine Drehachse des Rotors ausgebildeten Rotorkörper auf, wobei an dem Rotorkörper eine Aufnahme für wenigstens einen Permanentmagneten ausgebildet ist, wobei wenigstens ein Permanentmagnet in der Aufnahme des Rotorkörpers angeordnet ist, wobei der Rotorkörper an einer Laderwelle des Abgasturboladers befestigbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass der Rotorkörper wenigstens ein Anschlusselement und eine von dem Anschlusselement separat hergestellte Hülse aufweist, wobei die Hülse mittels einer Schweißverbindung mit dem Anschlusselement verbunden ist.The rotor presented here for an electric drive machine for driving a compressor, a turbine or a supercharger shaft of an exhaust gas turbocharger has a rotor body formed about an axis of rotation of the rotor, a receptacle for at least one permanent magnet being formed on the rotor body, at least one permanent magnet in the receptacle of the rotor body is arranged, the rotor body being attachable to a supercharger shaft of the exhaust gas turbocharger. It is proposed that the rotor body have at least one connection element and a sleeve produced separately from the connection element, the sleeve being connected to the connection element by means of a welded connection.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf einen Abgasturbolader mit einer elektrischen Antriebsmaschine zum Antrieb eines Verdichters, einer Turbine oder einer Laderwelle des Abgasturboladers, welche einen derartigen Rotor aufweist.Furthermore, the invention relates to an exhaust gas turbocharger with an electric drive machine for driving a compressor, a turbine or a supercharger shaft of the exhaust gas turbocharger, which has such a rotor.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Rotors für eine elektrische Antriebsmaschine zum Antrieb eines Verdichters, einer Turbine oder einer Laderwelle eines Abgasturboladers nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend die folgenden Schritte:
- - Bereitstellen eines konzentrisch zu einer Drehachse ausgebildeten Anschlusselementes,
- - Bereitstellen einer zylindermantelförmigen Hülse mit einem ersten Ende und einem davon abgewandten zweiten Ende und mit einer äußeren Mantelfläche und einer Innenwand,
- - Bereitstellen einer kreisrunden Stützscheibe und einer weiteren kreisrunden Stützscheibe,
- - Bereitstellen eines Rohlings für den späteren Permanentmagneten,
- - Aufbringen der kreisrunden Stützscheibe und der weiteren kreisrunden Stützscheibe auf voneinander angewandte Stirnseiten des Rohlings, so dass eine um eine Mittelachse herum zylindrisch ausgebildete Baugruppe aus dem Rohling und den darauf aufgebrachten Stützscheiben erhalten wird,
- - Aufbringung der Hülse auf die vorstehend genannte Baugruppe, wobei die Innenwand der Hülse kraftschlüssig mit der Baugruppe verbunden wird,
- - Aufsetzen der Hülse mit der darin enthaltenen Baugruppe auf das Anschlusselement derart, dass eine Mittelachse der Baugruppe und die Drehachse des Anschlusselementes konzentrisch zueinander ausgerichtet sind,
- - Verschweißen der Hülse mit dem Anschlusselement entlang einer umlaufenden Schweißverbindung und
- - Magnetisieren des Rohlings zum Erhalt eines Permanentmagneten.
- Provision of a connection element which is concentric with an axis of rotation,
- Provision of a cylindrical jacket-shaped sleeve with a first end and a second end facing away from it and with an outer jacket surface and an inner wall,
- Providing a circular support disc and a further circular support disc,
- Provision of a blank for the later permanent magnet,
- Applying the circular support disk and the further circular support disk to the front sides of the blank that are facing each other, so that an assembly of cylindrical shape around a central axis is obtained from the blank and the support disks applied thereon,
- - Application of the sleeve to the assembly mentioned above, the inner wall of the sleeve being non-positively connected to the assembly,
- - Placing the sleeve with the assembly contained therein on the connection element in such a way that a central axis of the assembly and the axis of rotation of the connection element are aligned concentrically to one another,
- - Welding the sleeve to the connecting element along a circumferential weld connection and
- - Magnetize the blank to obtain a permanent magnet.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Ein technischer Zusammenhang bei der Entwicklung einer elektrischen Antriebsmaschine eines elektrisch unterstützten Abgasturboladers ist in dem Verhältnis zwischen dem Drehmoment der elektrischen Antriebsmaschine und dem Massenträgheitsmoment der Läufergruppe des Turboladers zu sehen. Die Masse des auf der Laderwelle montierten Rotors der elektrischen Antriebsmaschine führt im Vergleich zu einem Abgasturbolader ohne elektrische Antriebsmaschine zu einer zusätzlichen Belastung an der Laderwelle und den zugeordneten Lagerbuchsen. Das hohe Drehzahlniveau des Abgasturboladers stellt dabei eine besondere Schwierigkeit dar. Es ist wichtig, dass der Gesamtaufbau auch bei hohen Drehzahlen mechanisch und elektrisch stabil ist. Durch die Zusatzmasse des Rotors wird die Masse der gesamten auf der Laderwelle montierten Läuferanordnung erhöht. Dies bedeutet nicht nur eine Steigerung des Massenträgheitsmoments des Laders, sondern auch eine Verschiebung der Massenschwerpunkt nahezu in das Zentrum einer der Lagerbuchsen der Laderwelle. Dieser Effekt kann sich negativ auf die resultierende Lagerbelastung auswirken, da die Flächenpressung in den beiden Laufflächen der Lagerbuchsen stark variieren kann.A technical connection in the development of an electric drive machine of an electrically assisted exhaust gas turbocharger can be seen in the relationship between the torque of the electric drive machine and the mass moment of inertia of the rotor group of the turbocharger. The mass of the rotor of the electric drive machine mounted on the charger shaft leads to an additional load on the charger shaft and the associated bearing bushes in comparison to an exhaust gas turbocharger without an electric drive machine. The high speed level of the exhaust gas turbocharger presents a particular difficulty. It is important that the overall structure is mechanically and electrically stable even at high speeds. The additional mass of the rotor increases the mass of the entire rotor arrangement mounted on the loader shaft. This means not only an increase in the moment of inertia of the loader, but also a shift in the center of gravity almost in the center of one of the bearing bushes of the loader shaft. This effect can have a negative impact on the resulting bearing load, since the surface pressure in the two running surfaces of the bearing bushes can vary greatly.
Der erfindungsgemäße Rotor ermöglicht es vorteilhaft, eine elektrische Antriebsmaschine mit einer möglichst kleinen Unwucht der Läuferanordnung, bestehend aus Laderwelle, Verdichter- bzw. Turbinenrad und Rotor, zu erzeugen. Darüber hinaus kann der Permanentmagnet des Rotors vor schädlichen Umwelteinflüssen, insbesondere Abgasen und Kondensaten, geschützt werden und somit eine Korrosion vermieden oder zumindest reduziert werden.The rotor according to the invention advantageously makes it possible to produce an electric drive machine with the smallest possible imbalance of the rotor arrangement, consisting of the supercharger shaft, compressor or turbine wheel and rotor. In addition, the permanent magnet of the rotor can be protected against harmful environmental influences, in particular exhaust gases and condensates, and thus corrosion can be avoided or at least reduced.
Der hier vorgestellte Rotor ist mechanisch robust und ermöglicht es vorteilhaft, bei einer geringen Belastung der Bauteile den Rotor in einfacher Weise an einer Laderwelle eines Abgasturboladers zu montieren und beispielsweise auf die Laderwelle aufzuschrauben.The rotor presented here is mechanically robust and advantageously makes it possible to mount the rotor on a supercharger shaft of an exhaust gas turbocharger in a simple manner and to screw it onto the supercharger shaft, for example, with a low load on the components.
Eine Schwierigkeit besteht herbei darin, dass einerseits Befestigungsmittel an dem Rotorkörper ausgebildet werden müssen, andererseits aber auch eine ausreichend robuste und sichere Befestigung für den Permanentmagneten in dem Rotorkörper dargestellt werden muss, wobei der Gesamtaufbau des Rotorkörpers das Risiko einer Unwucht auf der Laderwelle minimieren sollte.One difficulty is that, on the one hand, fastening means have to be formed on the rotor body, on the other hand, a sufficiently robust and secure fastening for the permanent magnet in the rotor body must also be represented, the overall structure of the rotor body should minimize the risk of imbalance on the supercharger shaft.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der der Rotorkörper wenigstens ein Anschlusselement und eine von dem Anschlusselement separat hergestellte Hülse aufweist, wobei die Hülse mittels einer Schweißverbindung mit dem Anschlusselement verbunden ist. Die separate Herstellung von Anschlusselement und Hülse ermöglicht, vorteilhaft die Anordnung des Permanentmagneten an dem Rotor und die Befestigung des Rotorkörpers an einer Laderwelle zu verbessern, wobei hier größere Freiheitsgrade bei der Gestaltung und der Materialauswahl des Anschlusselementes und der Hülse bestehen.According to the invention, this is achieved in that the rotor body has at least one connection element and a sleeve which is produced separately from the connection element, the sleeve being connected to the connection element by means of a welded connection. The separate production of the connecting element and the sleeve advantageously makes it possible to improve the arrangement of the permanent magnet on the rotor and the attachment of the rotor body to a supercharger shaft, with greater degrees of freedom in the design and the material selection of the connecting element and the sleeve.
Die Hülse stellt quasi eine Bandage oder Armierung für den wenigstens einen Permanentmagneten dar, um diesen auch bei hohen Zentrifugalkräften und harschen Temperatureinflüssen am Abgasturbolader wirksam zu schützen. Die Hülse sollte die magnetischen Eigenschaften des Permanentmagneten und des Stators nicht beeinflussen. Somit sollte der Werkstoff der Hülse unmagnetisch sein. Außerdem kann die Hülse vorteilhaft eine geringe Wandstärke aufweisen, da diese ebenfalls Einfluss auf den Magnetfluss hat. Darüber hinaus kann eine Korrosion des wenigstens einen Permanentmagneten durch die Hülse vorteilhaft vermieden werden. Der wenigstens eine Permanentmagnet (beispielsweise ein Magnet aus SmCo, Sm2Co17 oder NdFeB) kann vorteilhaft in die Hülse eingepresst werden. Die Hülse kann beispielsweise als Rohrhalbzeug aus einem unmagnetischem Material bestehen (beispielsweise Inconel®718, Nickellegierungen, Titan oder Feinkornhartmetall).The sleeve represents a bandage or reinforcement for the at least one permanent magnet, in order to effectively protect it even under high centrifugal forces and harsh temperature influences on the exhaust gas turbocharger. The sleeve should not affect the magnetic properties of the permanent magnet and the stator. The material of the sleeve should therefore be non-magnetic. In addition, the sleeve can advantageously have a small wall thickness, since this also has an influence on the magnetic flux. In addition, corrosion of the at least one permanent magnet by the sleeve can advantageously be avoided. The at least one permanent magnet (for example a magnet made of SmCo, Sm2Co17 or NdFeB) can advantageously be pressed into the sleeve. As a semi-finished tube, the sleeve can be made of a non-magnetic material (e.g. Inconel®718, nickel alloys, titanium or fine-grain hard metal).
Das Anschlusselement kann preiswert als Drehteil aus beispielsweise Edelstahl, (insbesondere aus Edelstahl X5CrNiCuNb16-4) gefertigt werden. Das Anschlusselement weist Mittel auf, um den Rotorkörper an der Laderwelle zu befestigen, was beispielsweise durch schraubbare Befestigungsmittel erfolgen kann.The connecting element can be inexpensively manufactured as a turned part made of, for example, stainless steel (in particular stainless steel X5CrNiCuNb16-4). The connection element has means for fastening the rotor body to the loader shaft, which can be done, for example, by screwable fastening means.
Die Hülse wird in einfacher Weise auf das Anschlusselement aufgeschweißt, was fertigungstechnisch besonders einfach und zuverlässig darstellbar ist.The sleeve is welded onto the connecting element in a simple manner, which is particularly simple and reliable to manufacture.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen enthaltenen Merkmale ermöglicht.Advantageous refinements and developments of the invention are made possible by the features contained in the dependent claims.
Das Anschlusselement kann in einer bevorzugten Ausführungsform einen Außenmantel, eine dem wenigstens einen Permanentmagneten zuweisende Innenseite und eine davon abweisende Außenseite aufweisen, wobei das Anschlusselement an der Innenseite ein Podest aufweist, wobei das Podest parallel zu der Drehachse eine Umfangsfläche aufweist, wobei der Durchmesser des Podestes in einer Querschnittsebene senkrecht zur Drehachse kleiner ausgebildet ist als der Außendurchmesser des Außenmantels, wodurch an dem Anschlusselement eine Schulter gebildet ist. Die Hülse weist in Richtung der Drehachse ein erstes Ende und ein davon abgewandtes zweites Ende auf. Um die Hülse mit dem Anschlusselement fügen zu können, kann die Hülse mit dem zweiten Ende auf das Podest aufgesetzt sein, wobei eine Innenwand der Hülse über die Umfangsfläche geführt ist und eine an dem zweiten Ende der Hülse angeordnete Stirnseite der Hülse an der Schulter anliegt. Vorteilhaft ermöglicht dies eine erleichterte Ausrichtung der Hülse mit der Magnetbaugruppe relativ zu dem Anschlusselement während der Montage, da die Mittelachse der Magnetbaugruppe und damit der Schwerpunkt der Magnetbaugruppe mit der Drehachse des Anschlusselementes zusammenfallen sollte, um eine Unwucht des Rotorkörpers zu vermeiden.In a preferred embodiment, the connection element can be an outer jacket, a have the inside and at least one permanent magnet facing away from the inside, the connecting element has a platform on the inside, the platform having a circumferential surface parallel to the axis of rotation, the diameter of the platform being smaller than that in a cross-sectional plane perpendicular to the axis of rotation Outside diameter of the outer jacket, whereby a shoulder is formed on the connection element. The sleeve has a first end and a second end facing away from it in the direction of the axis of rotation. In order to be able to join the sleeve with the connection element, the sleeve can be placed with the second end on the platform, an inner wall of the sleeve being guided over the circumferential surface and an end face of the sleeve arranged on the second end of the sleeve resting against the shoulder. This advantageously enables easier alignment of the sleeve with the magnet assembly relative to the connection element during assembly, since the central axis of the magnet assembly and thus the center of gravity of the magnet assembly should coincide with the axis of rotation of the connection element in order to avoid imbalance of the rotor body.
Vorteilhaft kann die Hülse eine äußere Mantelfläche aufweisen, welche mit dem Außenmantel des Anschlusselementes in Richtung der Drehachse fluchtet. Auf diese Weise wird eine Stufe oder Kante im Übergangsbereich von Hülse und Anschlusselement vermieden und eine glatte Oberfläche ermöglicht, wodurch ein Eindringen von korrosiven Abgasen oder aggressiven Substanzen in den Rotorkörper erschwert wird.The sleeve can advantageously have an outer lateral surface which is aligned with the outer jacket of the connecting element in the direction of the axis of rotation. In this way, a step or edge in the transition area between the sleeve and the connecting element is avoided and a smooth surface is made possible, which makes it more difficult for corrosive exhaust gases or aggressive substances to penetrate into the rotor body.
Zwischen dem Anschlusselement und dem wenigstens einen Permanentmagneten kann in dem Rotorkörper eine Stützscheibe angeordnet sein. Weiterhin kann der Rotorkörper auf einer von der Stützscheibe abgewandten Seite des Permanentmagneten eine weitere Stützscheibe aufweisen. Der wenigstens eine Permanentmagnet hat die Aufgabe mittels eines Magnetfeldes, das über den Stator induziert wird, den Abgasturbolader anzutreiben. Der Pressverband zwischen Permanentmagnet und Hülse muss daher ausreichend dimensioniert sein, um das erforderliche Drehmoment übertragen zu können. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn zwischen der Innenseite des Anschlusselementes und dem wenigstens einen Permanentmagneten eine Stützscheibe vorgesehen ist. Weiterhin kann der Rotorkörper auf einer von der Stützscheibe abgewandten Seite des Permanentmagneten eine weitere Stützscheibe aufweisen. Die Stützscheiben können aus dem gleichen Material wie die Hülse bestehen. Bei einem Presssitz des Permanentmagneten in der Hülse könnten ohne die Stützscheiben und das Anschlusselement am Austritt der Hülse höhere Fugenpressungen und Tangentialspannungen auftreten. Die Stützscheiben schützen vorteilhaft den Permanentmagneten vor hohen mechanischen Belastungen während der Verpressung in der Hülse insbesondere an dessen Kanten. Bei der Fertigung des Rotors kann die Hülse über die Magneteinheit bestehend aus Stützscheiben und Permanentmagnet aufgepresst werden. Die Hülse mit der montierten Magnetbaugruppe kann anschließend radial mit dem Anschlusselement verschweißt werden. Axial wird der Permanentmagnet über die Stützscheiben abgestützt. Die weitere Stützscheibe an der Stirnseite des Rotorkörpers kann nach der Montage am Anschlusselement axial oder auch radial mit der Hülse verschweißt werden.A support disk can be arranged in the rotor body between the connection element and the at least one permanent magnet. Furthermore, the rotor body can have a further support disk on a side of the permanent magnet facing away from the support disk. The at least one permanent magnet has the task of driving the exhaust gas turbocharger by means of a magnetic field which is induced by the stator. The press fit between the permanent magnet and the sleeve must therefore be dimensioned sufficiently to be able to transmit the required torque. For this purpose, it is advantageous if a support disk is provided between the inside of the connection element and the at least one permanent magnet. Furthermore, the rotor body can have a further support disk on a side of the permanent magnet facing away from the support disk. The support disks can be made of the same material as the sleeve. With a press fit of the permanent magnet in the sleeve, higher joint pressures and tangential stresses could occur without the support disks and the connecting element at the outlet of the sleeve. The support disks advantageously protect the permanent magnet against high mechanical loads during the pressing in the sleeve, in particular at its edges. During the manufacture of the rotor, the sleeve can be pressed on via the magnet unit consisting of support disks and permanent magnet. The sleeve with the assembled magnetic assembly can then be welded radially to the connection element. The permanent magnet is supported axially via the support disks. The further support disk on the end face of the rotor body can be welded axially or radially to the sleeve after mounting on the connection element.
Das Anschlusselement kann konzentrisch zu der Drehachse eine zylindrische Bohrung aufweisen, welche der Einführung der Laderwelle dient. Die Bohrung kann weiterhin einen ersten Abschnitt und mindestens einen zweiten Abschnitt aufweisen, wobei der erste Abschnitt einen Innendurchmesser aufweist, wobei der Innendurchmesser zum Ausbilden einer Übermaßpassung zwischen der Laderwelle und der Innenwand der Bohrung ausgebildet ist, und wobei der zweite Abschnitt mit einem Innengewinde versehen ist oder eine Aufnahme für eine in dem Rotorkörper angeordnete Gewindebuchse bildet. Der erste Abschnitt kann vorteilhaft mit einem Zentrierdurchmesser ausgebildet sein, so dass beispielsweise durch ein Aufpressen der Innenwandung der Bohrung auf den Außendurchmesser der Laderwelle eine Zentrierung des Rotorkörpers an der Laderwelle unabhängig von der Verschraubung realisierbar ist.The connection element can have a cylindrical bore concentric to the axis of rotation, which serves to introduce the loader shaft. The bore may further include a first portion and at least a second portion, the first portion having an inner diameter, the inner diameter being formed to form an interference fit between the charger shaft and the inner wall of the bore, and the second portion being internally threaded or forms a receptacle for a threaded bushing arranged in the rotor body. The first section can advantageously be formed with a centering diameter, so that, for example, the rotor body can be centered on the charger shaft independently of the screw connection by pressing the inner wall of the bore onto the outside diameter of the charger shaft.
Bei der Herstellung kann zunächst eine kreisrunde Stützscheibe und eine weitere kreisrunde Stützscheibe auf voneinander abgewandte Stirnseiten des Rohlings für den Permanentmagneten aufgebracht beispielswiese aufgeklebt werden, so dass eine um eine Mittelachse herum zylindrisch ausgebildete Baugruppe, bestehend aus dem Rohling und den darauf aufgebrachten Stützscheiben hergestellt wird. Sodann kann die Hülse auf die vorstehend genannte Baugruppe aufgebracht werden, wobei die Innenwand der Hülse mit einer definierten Kraft auf die Baugruppe aufgebracht wird, so dass die Innenwand kraftschlüssig mit der Baugruppe verbunden ist, was durch Aufpressen und/oder Aufheizen der Hülse erfolgen kann. Die Hülse mit darin enthaltenen Baugruppe bildet eine Magnetbaugruppe die auf das Anschlusselement aufgesetzt werden kann, wobei eine Mittelachse der Baugruppe und die Drehachse des Anschlusselementes konzentrisch zueinander ausgerichtet werden, um eine Unwucht des Rotorkörpers zu vermeiden. Die Hülse wird dann mit dem Anschlusselement umlaufend verschweißt, so dass ein fester Verbund entsteht. Vorzugsweise als einer der letzten Schritte kann der Rohling schließlich magnetisiert werden, was aber auch vorher erfolgen kann.During manufacture, a circular support disk and a further circular support disk can first be applied, for example, to end faces of the blank for the permanent magnet facing away from one another, so that an assembly which is cylindrical around a central axis and is made up of the blank and the support disks attached to it is produced. The sleeve can then be applied to the above-mentioned assembly, the inner wall of the sleeve being applied to the assembly with a defined force, so that the inner wall is non-positively connected to the assembly, which can be done by pressing and / or heating the sleeve. The sleeve with the assembly contained therein forms a magnetic assembly which can be placed on the connection element, a central axis of the assembly and the axis of rotation of the connection element being aligned concentrically to one another in order to avoid imbalance of the rotor body. The sleeve is then welded all around to the connection element, so that a firm bond is created. Finally, the blank can preferably be magnetized as one of the last steps, but this can also be done beforehand.
Die Ausrichtung und Verbindung von Magnetbaugruppe und Anschlusselement kann vorteilhaft verbessert werden, wenn das Anschlusselement einen Außenmantel, eine dem wenigstens einen Permanentmagneten zuweisende Innenseite und eine davon abweisende Außenseite aufweist, wobei das Anschlusselement an der Innenseite ein Podest aufweist, wobei das Podest parallel zu der Drehachse eine Umfangsfläche aufweist, wobei der Durchmesser des Podestes in einer Querschnittsebene senkrecht zur Drehachse kleiner ausgebildet ist als der Außendurchmesser des Außenmantels, wodurch an dem Anschlusselement eine Schulter gebildet ist. Während der Montage der Magnetbaugruppe kann die Hülse mit einem daran hergestellten umlaufenden Kragen auf das Podest aufgeschoben werden, wobei eine Innenwand der Hülse im Bereich des Kragens über die Umfangsfläche des Podests geführt wird, bis eine an dem zweiten Ende der Hülse angeordnete Stirnseite der Hülse an der Schulter anliegt. In einfacher Weise kann die Hülse im Bereich der Schulter umlaufend mit dem Anschlusselement verschweißt werden, wobei das Schweißgerät vorzugsweise senkrecht zu der Drehachse ausgerichtet wird. The alignment and connection of the magnet assembly and the connection element can advantageously be improved if the connection element has an outer jacket, an inside facing the at least one permanent magnet and an outside facing away from it, the connection element having a platform on the inside, the platform parallel to the axis of rotation has a circumferential surface, the diameter of the platform in a cross-sectional plane perpendicular to the axis of rotation being smaller than the outer diameter of the outer jacket, as a result of which a shoulder is formed on the connecting element. During the assembly of the magnetic assembly, the sleeve with a circumferential collar made thereon can be pushed onto the pedestal, an inner wall of the sleeve being guided over the circumferential surface of the pedestal in the region of the collar until an end face of the sleeve arranged at the second end of the sleeve fits the shoulder. In a simple manner, the sleeve can be welded all around the shoulder in the region of the shoulder, the welding device preferably being oriented perpendicular to the axis of rotation.
Zur weiteren Stabilisierung des Rotors kann zwischen der weiteren Stützscheibe und dem ersten Ende der Hülse ein weiterer Schweißvorgang durchgeführt werden, bei dem der äußeren Rand der weiteren Stützscheibe umlaufend mit der Innenwand der Hülse verschweißt wird, wobei das Schweißgerät vorzugweise parallel zu der Drehachse ausgerichtet wird.To further stabilize the rotor, a further welding process can be carried out between the further support disk and the first end of the sleeve, in which the outer edge of the further support disk is welded all round to the inner wall of the sleeve, the welding device preferably being aligned parallel to the axis of rotation.
FigurenlisteFigure list
Es zeigen:
-
1 eine schematische Schnittansicht eines Abgasturboladers mit einer elektrischen Antriebsmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, -
2a einen Rotor der elektrischen Antriebsmaschine mit einer Gewindebuchse ineiner gegenüber 1 leicht veränderten zweiten Ausführungsform, -
2b einen Rotor der elektrischen Antriebsmaschine in einer dritten Ausführungsform -
3 eine perspektivische Ansicht eines Rotors gemäß einer vierten Ausführungsform, -
4 eine perspektivische Ansicht eines Rotors gemäß einer fünften Ausführungsform, -
5 eine perspektivische Ansicht eines Spannwerkzeuges, -
6a bis6c Querschnitte durch eine Magnetbaugruppe, während der Herstellung, -
7a bis7e weitere Querschnitte durch die Magnetbraugruppe und den Rotorkörper während der Herstellung des Rotors.
-
1 2 shows a schematic sectional view of an exhaust gas turbocharger with an electric drive machine according to an embodiment of the invention, -
2a a rotor of the electric drive machine with a threaded bush in one opposite1 slightly modified second embodiment, -
2 B a rotor of the electric drive machine in a third embodiment -
3rd 2 shows a perspective view of a rotor according to a fourth embodiment, -
4th 2 shows a perspective view of a rotor according to a fifth embodiment, -
5 a perspective view of a clamping tool, -
6a to6c Cross sections through a magnetic assembly, during manufacture, -
7a to7e further cross sections through the magnetic brewing group and the rotor body during the manufacture of the rotor.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die Turbine
Der Verdichter
Die elektrischen Antriebsmaschine
Die elektrische Antriebsmaschine weist einen Rotor
Wie am besten anhand von
Zunächst wird der Aufbau des Rotors
Das Anschlusselement
Die Gewindebuchse
Eine alternative Ausführungsform des Rotors
Bevor nun auf weitere Details der Befestigung des Rotors
In einem ersten Schritt zur Herstellung des Rotors
Wie in
Die Hülse
Wie in
Wie in
Wie in
Anschließend kann, wie in
Zusätzlich kann in axialer oder auch (nicht dargestellt) radialer Richtung ein weiterer Schweißvorgang zwischen dem umlaufenden Rand der weiteren Stützscheibe
In einem weiteren Schritt, der in
Schließlich kann, wie in
Weiterhin ist es auch möglich, den Rotor
Weiterhin ist es auch möglich, in einem in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel das Anschlusselement ohne das Podest
Der Rotor
Unter einer „Passung“ ist eine maßliche Beziehung zwischen zwei Bauteilen, die ohne Nacharbeit zusammenpassen sollen, zu verstehen. Diese Bauteile haben an der Fügestelle dieselbe Kontur einmal als Innenform und einmal als Außenform. Beide Konturen haben das gleiche Nennmaß. Unterschiedlich sind die beiden Toleranzfelder, innerhalb derer das jeweilige bei der Fertigung entstehende Ist-Maß von Innenform und Außenform liegen muss.A "fit" is a dimensional relationship between two components that should fit together without rework. These components have the same contour at the joint, once as the inner shape and once as the outer shape. Both contours have the same nominal size. The two tolerance fields are different, within which the actual dimensions of the inner shape and outer shape that arise during production must lie.
Eine Presspassung ist eine maßliche Beziehung zwischen zwei Bauteilen in Form einer Innenform und einer Außenform, bei der das Größtmaß einer Innenkontur der Außenform in jedem Fall kleiner als ein Kleinstmaß einer Außenkontur der Innenform ist. Die Presspassung kann auch als Übermaßpassung bezeichnet werden. Das Übermaß soll grundsätzlich so gering wie möglich ausgeführt sein aufgrund eines zu erwartenden Drehmomentanstiegs bei einer Montage des Rotors auf der Laderwelle. Das Torsionsmoment kann grundsätzlich steigen je höher die Verpressung gewählt wird.A press fit is a dimensional relationship between two components in the form of an inner shape and an outer shape, in which the largest dimension of an inner contour of the outer shape is in any case smaller than a smallest dimension of an outer contour of the inner shape. The interference fit can also be called an interference fit. In principle, the excess should be made as small as possible due to an expected increase in torque when the rotor is mounted on the supercharger shaft. The torsional moment can generally increase the higher the compression is selected.
Die Laderwelle
Bei der Festlegung des Rotors
Bei dem Ausführungsbeispiel von
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102017207532 A1 [0001, 0002, 0027]DE 102017207532 A1 [0001, 0002, 0027]
- WO 2008/141710 A1 [0003]WO 2008/141710 A1 [0003]
Claims (13)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018221134.5A DE102018221134A1 (en) | 2018-12-06 | 2018-12-06 | Rotor for an electric drive machine for driving a compressor, a turbine or a supercharger shaft of an exhaust gas turbocharger, electric drive machine with such a rotor and method for producing such a rotor |
PCT/EP2019/078516 WO2020114661A1 (en) | 2018-12-06 | 2019-10-21 | Rotor for an electric drive machine for driving a compressor, a turbine or a charger shaft of a turbocharger, electric drive machine comprising such a rotor, and method for manufacturing such a rotor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018221134.5A DE102018221134A1 (en) | 2018-12-06 | 2018-12-06 | Rotor for an electric drive machine for driving a compressor, a turbine or a supercharger shaft of an exhaust gas turbocharger, electric drive machine with such a rotor and method for producing such a rotor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018221134A1 true DE102018221134A1 (en) | 2020-06-10 |
Family
ID=68318880
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018221134.5A Pending DE102018221134A1 (en) | 2018-12-06 | 2018-12-06 | Rotor for an electric drive machine for driving a compressor, a turbine or a supercharger shaft of an exhaust gas turbocharger, electric drive machine with such a rotor and method for producing such a rotor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018221134A1 (en) |
WO (1) | WO2020114661A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102020209158A1 (en) | 2020-07-21 | 2022-01-27 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Shaft with a tubular shaft body for a compressor that can be driven by an electric motor |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008141710A1 (en) | 2007-05-24 | 2008-11-27 | Lindenmaier Ag | Electric motor |
DE102017207532A1 (en) | 2017-05-04 | 2018-11-08 | Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg | Electric media splitting machine for a compressor and / or a turbine, turbocharger and / or turbine |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4942322A (en) * | 1988-05-27 | 1990-07-17 | Allied-Signal Inc. | Permanent magnet rotor with bonded sheath |
JP2004112849A (en) * | 2002-09-13 | 2004-04-08 | Honda Motor Co Ltd | Permanent magnet rotor |
DE102007028356A1 (en) * | 2007-06-15 | 2008-12-18 | Ksb Aktiengesellschaft | Permanently excited rotor for working machines |
PL2511532T3 (en) * | 2011-04-15 | 2015-12-31 | Wilo Salmson France | Rotor with magnet and fluid-circulation pump |
-
2018
- 2018-12-06 DE DE102018221134.5A patent/DE102018221134A1/en active Pending
-
2019
- 2019-10-21 WO PCT/EP2019/078516 patent/WO2020114661A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008141710A1 (en) | 2007-05-24 | 2008-11-27 | Lindenmaier Ag | Electric motor |
DE102017207532A1 (en) | 2017-05-04 | 2018-11-08 | Bosch Mahle Turbo Systems Gmbh & Co. Kg | Electric media splitting machine for a compressor and / or a turbine, turbocharger and / or turbine |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102020209158A1 (en) | 2020-07-21 | 2022-01-27 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Shaft with a tubular shaft body for a compressor that can be driven by an electric motor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020114661A1 (en) | 2020-06-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3891873A1 (en) | Rotor for an electric drive machine for driving a compressor, a turbine or a charger shaft of a turbocharger, and turbocharger comprising an electric drive machine and such a rotor | |
DE102015218428A1 (en) | DEVICES AND METHOD FOR ADJUSTING THE BALANCE OF THE ROTATION ARRANGEMENT OF A TURBOCHARGER | |
DE102010013702A1 (en) | Turbine for exhaust gas turbocharger, particularly for motor vehicle, has turbine housing and waste gate-valve which has waste gate-flap that controls flue gas volume passing through waste gate-valve | |
DE102012215248B4 (en) | Turbine rotor of an exhaust gas turbocharger | |
WO2013159843A2 (en) | Rotor support and method for producing a rotor support | |
EP3261223B1 (en) | Electrical machine and method for manufacturing an electrical machine | |
EP3261221B1 (en) | Rotor for an electric machine, electric machine comprising the rotor and method for producing the rotor | |
DE102018221134A1 (en) | Rotor for an electric drive machine for driving a compressor, a turbine or a supercharger shaft of an exhaust gas turbocharger, electric drive machine with such a rotor and method for producing such a rotor | |
DE102021210027A1 (en) | Rotor assembly for a turbocharger with an additional electric motor drive and turbocharger | |
WO2014016016A1 (en) | Device and method for joining a shaft-hub connection of a rotor | |
EP3626940B1 (en) | Compressor and electric drive machine for this compressor | |
DE102006032992A1 (en) | Rotor for an electric machine and electric machine with such a rotor | |
EP3261224B1 (en) | Electric machine with a rotor and method for producing the electric machine | |
EP0464401B1 (en) | Open-ended spinning rotor | |
WO2019001992A1 (en) | Rotor for an electrical machine | |
DE102019219168A1 (en) | Rotor for an electrical machine, electrical machine, turbocharger, method for manufacturing a rotor | |
DE102018216907A1 (en) | Electric drive machine for a compressor and / or a turbine, turbocharger and / or turbine | |
DE102018216918A1 (en) | Electric drive machine for a compressor and / or a turbine, turbocharger and / or turbine | |
DE102013202031A1 (en) | Method for establishing electric motor as drive motor for bicycle, involves clamping holding element in single or multi-unit cooling element so that inner surface of cooling element is contacted with outer surface of holding element | |
DE102019219487A1 (en) | Rotor for an electric drive machine for driving a compressor, a turbine or a charger shaft of an exhaust gas turbocharger and a method for producing such a rotor | |
EP3261222A2 (en) | Rotor system for an electric machine, electrical machine comprising the rotor system, and a method of producing the rotor system | |
DE102018216912A1 (en) | Electric drive machine for a compressor and / or a turbine, turbocharger and / or turbine | |
EP3261217B1 (en) | Rotor system for an electric machine, electrical machine comprising the rotor system, and a method of producing the rotor system | |
DE102021208594A1 (en) | Rotor for an electrical machine for driving a compressor and/or a turbine of a turbocharger, turbocharger | |
DE102007020877A1 (en) | Wheel hub for use with motor-vehicle wheels comprises a drum hub that is connected with a wheel and a rotatably mounted inner hub that corresponds with the drum hub with an axial spacing and having a counter-inclined conical ring area |