DE112011100698T5

DE112011100698T5 - Verbesserte Magnetrotorvorrichtung mit verbesserter physikalischer Festigkeit

Info

Publication number: DE112011100698T5
Application number: DE112011100698T
Authority: DE
Inventors: Edward E. Welker; Mitchell L. Spencer; Stanley Byron Musselman; Viswanathan Panchanathan
Original assignee: MBS ENGINEERING LLC
Current assignee: MBS ENGINEERING LLC
Priority date: 2010-02-27
Filing date: 2011-02-27
Publication date: 2013-03-28
Also published as: US8853908B2; US20140251816A1; WO2011106756A3; WO2011106756A2; CN102763308B; US20110210635A1; CN102763308A

Abstract

Eine Magnetrotorvorrichtung umfassend eine Magnethülse gehalten auf einer Rotorwelle durch eine steife Klebstoffschicht, welche wenigstens eine axiale Keilform aufweist, entsprechend einer axialen Abweichung auf wenigstens einer der gebundenen Flächen durch die Klebstoffschicht. Verbesserte Bruchkraft in der Magnethülse und in anderen gebundenen Metallteilen, gleichzeitig initial und nach Aussetzung an hohe Temperaturen ist erreicht durch Imprägnieren der Teile mit härtbarem Harz.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Vorteile der vorläufigen Patentanmeldung Seriennummer 61308914, eingereicht am 27. Februar 2010 von Stanley Byron Musselman et al mit dem Titel ”VERBESSERTE MAGNETROTORVORRICHTUNG MIT VERBESSERTER PHYSIKALISCHER FESTIGKEIT”.
Stellungnahme die staatlich geförderte Forschung oder Entwicklung betreffend.
– Keine.
Referenzen zu Sequenzlistung, einer Tabelle, oder einem Computerprogramm, welches einen Compact Disc Anhang listet – Keine.
Nicht anwendbar
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf die Struktur und Herstellung von elektrischen Motoren und etwas genauer auf verbesserte Magnetrotorvorrichtungen.
Hintergrund
Magnetrotoren haben Akzeptanz in vielen Anwendungen gewonnen, welche Computerspeichergeräte für Medienformate wie unter anderem HOD, FDD, CD-ROM und DVD; Anwendungen aus dem Automobilbereich wie beispielsweise Sensoren, Motoren, Servolenkung; Büroautomatisierungsgeräten wie beispielsweise Faxgeräten, Kopierern, Scannern, und Druckern; und Unterhaltungselektronikgeräten wie beispielsweise Kameras und Stereokomponenten, tragbaren Elektrowerkzeugen und dergleichen beinhalten. Als bevorzugtes magnetisches Material für den Einsatz in der Herstellung von Magnetrotoren für solche Anwendungen haben sich magnetische Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) Pulver herausgestellt. Jedoch beinhalten andere verwendbare Materialien für diese Anwendungen Ferrite, Samarium-Kobalt, AlNiCo und Mischungen hiervon.
Die Auswahl des jeweiligen magnetischen Materials für die Herstellung von Magnetrotoren ist oft abhängig von Faktoren wie Temperatur, Umgebung und anderen Anwendungsbedingungen und der gewünschten Leistung eines Magnetrotors unter diesen Bedingungen.
Ein Magnetrotor kann mit Hilfe von Spritzgusstechniken hergestellt werden oder kann zusammengesetzt werden durch Einsatz von formgepressten, extrudierten oder gesinterten vorgeformten Magneten. Wenn ein Magnetrotor mit Einsatz von Spritzgusstechniken hergestellt wird, wird das magnetische Material auf eine Rotorwelle in einem viskosen, flüssigen Zustand aufgetragen. Nach Härtung haftet das magnetische Material an der Rotorwelle. Wenn ein Magnetrotor mit Einsatz eines vorgeformten Magnetes hergestellt wird, wird eine Magnethülse zuerst geformt z. B. mittels Formpressen, Extrudierung oder Sinterung. Die Magnethülse ist normalerweise über der Rotorwelle positioniert und mit einem Klebstoff ortsfest fixiert. In den meisten dieser Konstruktionen beinhaltet die Rotorwelle einen Kern der auf einer Welle aufgepresst wurde, wodurch sich der Durchmesser der Rotorwelle vergrößert um die spezifischen Anforderungen zu erfüllen.
Normalerweise verfügen Spritzgussmagneten über geringere magnetische Eigenschaften als formgepresste Magneten. Spritzgussmagneten enthalten normalerweise etwa 65 bis 70 Volumenprozent Magnetmaterial im Vergleich zu etwa 80% bei typischen formgepressten Magneten woraus sich eine magnetische Pulverdichte von etwa 5,2 g/cm³ bei Spritzgussmagneten und etwa 6,1 g/cm³ bei formgepressten Magneten ergibt. Dieser Unterschied in der magnetischen Dichte resuliert in einer Remanenz von 0,52 Tesla bei Magnetrotoren welche mit Spritzgussmagneten hergestellt sind und von 0,68 Tesla bei Magnetrotoren welche mit solchen vorgeformten Magneten hergestellt sind. Das Energieprodukt von Magnetrotoren welche mit solchen Spritzgussmagneten hergestellt sind ist 51 kJ/cm³ im Vergleich zu 75 kJ/cm³ für Magnetrotoren welche mit solchen vorgeformten Magneten hergestellt sind.
Obwohl Magnetrotoren mit vorgeformten Magneten stärkere magnetische Eigenschaften und eine bessere Drehmomentübertragung auf die Welle haben, gibt es Nachteile bei deren Verwendung bei bestimmten Anwendungen. Ein Problem ist, dass Magnetrotoren welche mit solchen vorgeformten Magneten hergestellt sind dazu neigen eine unverwünscht hohe Fehlerrate zu haben wenn sie in einem hochfrequenten Pendelmodus betrieben werden, insbesondere bei hohen Temperaturen. Ein Problem ist auch, dass Magnetrotoren welche durch Einsatz vorgeformter Magneten und Fixierung mit einem Klebstoff auf einer Welle oder einen Kern hergestellt wurden eine unerwünscht hohe Unrundheit (0,3 bis 0,4 mm) und ein bemerkbares Rastmoment aufweisen. Es wird vermutet, dass diese Nachteile hauptsächlich auf das Fehlen der Einheitlichkeit in der Dicke der Klebstoffschicht, welche den vorgeformten Magnet an die Rotorwelle bindet, zurückzuführen sind. Ein typisches Klebstoffmaterial, welches verwendet wird um die vorgeformte Magnethülse an die Rotorwelle anzubringen, erreicht bei einer Dicke von etwa 5 bis etwa 25 Mikrometer seine maximale Bindungsstärke und zeigt schwächere Bindung wenn die Klebstoffschicht entweder dicker oder dünner ist. (Die Dicke, welche die maximale Bindungskraft bereitstellt variiert natürlich von Klebstoff zu Klebstoff.) Zuvor bekannte Herstellungsmethoden waren nicht in der Lage Magnetrotoren in der Masse zu produzieren in welcher vorgeformte Magnethülsen auf Rotorwellen mit Klebstoffschichten mit einer gewünschten einheitlichen Dicke, um die maximale Klebekraft für den besonderen verwendeten Klebstoff zu erreichen, angebracht werden können. Das Ergebnis von Rotorwellen, welche nicht zentriert in den Magnethülsen sind, haben die Klebstoffschichten dicke und dünne Regionen, welche beide in geringerer Bindung resultieren werden. Ein hochfrequenter pendelförmiger Betrieb von solchen Magnetrotoren aus dem Stand der Technik kann insbesondere bei hohen Temperaturen frühe Ausfälle hervorrufen. Bekannt für höhere Unrundheit und Rastmoment sind auch Regionen in der Klebstoffschicht, welche dicker als gewünscht sind. In der Vergangenheit war es auch ein Problem, dass während der Hochtemperaturhärtung von einer Klebstoffschicht sich Luftblasen zwischen Magnethülse und Rotorwelle von der porösen Magnethülse in die Klebstoffschicht hinein tendierten zu bilden, was in Bereichen von geringerer Bindung resultiert.
Eine Notwendigkeit besteht für:

A. verbesserte Magnetrotoren welche während hochfrequentem pendelförmigem Betrieb insbesondere bei erhöhten Temperaturen verringerte Ausfälle zeigen.
B. Eine Notwendigkeit besteht auch für verbesserte Magnetrotoren, welche während Hochgeschwindigkeitsbetrieb eine verringerte Unrundheit zeigen.
C. Eine Notwendigkeit besteht zusätzlich für verbesserte Magnetrotoren, welche verbesserte Ausbruchdrehmomente und verbesserte Resistenz gegen Schlupf während hochfrequenter pendelförmiger Betriebsweise aufweisen.
D. Die Notwendigkeit besteht auch für verbesserte Magnetrotoren mit einem reduzierten Rastmoment.
E. Es besteht eine Notwendigkeit für ein Verfahren zur Herstellung von Magnetrotoren, welches es Herstellern erlaubt den Vorteil der größeren Magnetstärke von vorgeformten Magneten zu nutzen.
F. Weiterhin existiert die Notwendigkeit für einen verbesserten Magnetrotor, welcher bei hohen Betriebstemperaturen seine physikalische Stärke behält und ein Verfahren zur Herstellung solch eines verbesserten Magnetrotors.
G. Es gibt zusätzlich eine Notwendigkeit für Motoren, welche solche verbesserten Rotoren aufweisen.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ziel dieser Erfindung ist:

A. Diese und andere Belange des Standes der Technik zu erfüllen.
B. Die Fehlerrate von Magnetrotoren insbesondere während hochfrequenter pendelförmiger Betriebsweise bei eröhten Temperaturen zu verringern.
C. In Magnetrotoren die Unrundheit zu verringern.
D. In Magnetrotoren die Verringerung von Rastmoment zu erzielen.
E. Ein Ziel dieser Erfindung ist es auch in Rotorvorrichtungen einen verbesserten Drehmomentdurchsatz zu haben.
F. Magnetrotoren und andere gebundene Metallstrukturen zu haben, welche verbesserte Bruchfestigkeit haben.
G. Die Beibehaltung von Bruchfestigkeit in Magnetrotoren und anderen gebundenen Metallstrukturen nach Hochtemperatureinsatz zu realisieren.

Diese und andere Ziele werden mit der vorliegenden Erfindung erreicht, die in einem Aspekt eine verbesserte Magnetrotorvorrichtung ist, welche eine Rotorwelle und eine vorgeformte Magnethülse umfasst, angeordnet auf der Rotorwelle durch eine steife Klebstoffschicht, wobei diese Schicht wenigstens einen axialen Keilbereich, dazugehörig zu wenigstens einer axialen Abweichung in wenigstens einer der Flächen der Rotorwelle und des inneren Umfangs der vorgeformten Magnethülse, aufweist. Wenn die Magnethülse über der Rotorwelle positioniert wird, definiert die axiale Abweichung den benachbarten Bereich zwischen der Rotorwelle und der Magnethülse, so dass gehärteter Klebstoff in diesem Bereich in der Form eines Keils ist, der relativem Schlupf der Rotorwelle und der Magnethülse zueinander widersteht. Die axiale Abweichung kann jede verwendbaren Form sein, welche den Zweck der Formation von wenigstens einer solchen axialen keilförmigen Region in der Klebstoffschicht erfüllt. Zum Beispiel darf die axiale Flächenabweichung die Form eines axial erhöhten Flansches oder erhöhten Grates entlang einer dieser Flächen einnehmen. Eine bevorzugte axiale Flächenabweichung ist eine axial planare Region auf einer dieser Flächen. Die planare Region ist bevorzugt, weil sie, um eine solche Keilform in der Klebstoffschicht bidirektional zwischen den Flächen zu definieren zusammen mit dem Bogen der gegenüberliegenden Fläche wirkt.
In einem anderen Gesichtspunkt ist die Erfindung eine so verbesserte Magnetrotorvorrichtung, worin die steife Klebstoffschicht wenigstens drei Äquidistante solcher axialen Keilregionen beinhaltet, zugehörig zu wenigstens drei axialen Abweichungen auf der Rotorwellenfläche oder zu dem inneren Umfang von der Magnethülse oder zu beiden, wobei die axialen Keilregionen im Wesentlichen äquidistant und separiert durch Regionen der Klebstoffschicht mit einer im Wesentlichen einheitlichen Dicke sind. Die im Wesentlichen äquidistant axialen Abweichungen kommen vor, um die Rotorwelle in der Magnethülse zu zentrieren. Die gehärtete Klebstoffschicht zwischen der Rotorwelle und der Magnethülse wird als ein Ergebnis eine im Wesentlichen einheitliche Dicke zwischen den keilförmigen Regionen haben. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die axialen Abweichungen alle entweder auf der Fläche der Rotorwelle oder auf der inneren Fläche der Magnethülse und alle axial planaren Regionen.
In vielen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Rotorwelle wenigstens einen zylindrischen Kern, der auf einem Wellenelement angeordnet ist. Der Kern kann Durchmesser zu der Rotorwelle hinzufügen, um spezifischen Anwendungsvoraussetzungen gerecht zu werden. Kerne sind normalerweise aus magnetisch reagierenden Materialien wie Gusseisen oder mechanisch bearbeiteten Stahl hergestellt. Brauchbare Kerne können auch gesinterte Metallteile, aus pulverförmigen Metallen hergestellt, sein. Bei längeren Magnetlängen können zwei Kerne eingesetzt werden, um die Aufrechterhaltung des Magnets weiter zu steigern. Vorzugsweise sind in solchen Ausführungsformen die zwei Kerne von einem identischen Durchmesser und auf ein Wellenelement aufgepresst.
Die vorgeformte Magnethülse ist in einer bevorzugten Ausführungsform mit einem Harz gefüllt, um ihr zusätzliche physikalische Festigkeit zu geben, um sie gegen die schwächenden Effekte von Oxidation zu schützen und das Eindringen von Luftblasen in die Klebstoffschicht während hoher Temperaturhärtung zu vermeiden. In noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Hülse auf Flächen, welche nicht in Kontakt mit der Klebstoffschicht sind, e-beschichtet. E-Beschichtung von verbundenen Metallmagneten ist bekannt, um solche Magneten vor Oxidation zu schützen. Jedoch können bei den erhöhten Temperaturen, die man bei vielen Magnetrotoren antrifft typische e-Beschichtungsmaterialien auch enthärten. Die vorgeformte Magnethülse ist in einer bevorzugten Ausführungsform nur auf Flächen, die nicht in Kontakt mit der Klebstoffschicht sein werden e-beschichtet. Es wurde beobachtet, dass der eingebrachte Drehmomentdurchsatz zu der Welle durch Entfernung von e-Beschichtungen aus der Drehmomentbahn verbessert wird.
Die Erfindung beinhaltet in noch einem anderen Aspekt ein Element, wie beispielsweise einen Motor, der solch eine verbesserte Magnetrotorvorrichtung umfasst. In einem weiteren Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer verbesserten Magnetrotorvorrichtung. Das Verfahren umfasst die Schritte von (1) Bereitstellung einer Rotorwelle und einer vorgeformten Magnethülse für die Rotorwelle, wobei wenigstens eine der innere Umfang der Magnethülse oder der äußere Umfang der Rotorwelle wenigstens eine axiale Abweichung umfassen, (2) Aufbringung eines härtbaren Klebstoffs auf wenigstens die Rotorwelle oder die Magnethülse, (3) Positionierung der Magnethülse über der Rotorwelle und (4) Härtung des Klebstoffs, um eine steife Schicht zu formen, welche die Magnethülse und die Rotorwelle verbindet. Die gehärtete Klebstoffschicht definiert wenigstens eine axiale Keilform, die im allgemeinen zu der wenigstens einen axialen Abweichung gehört.
Die vorliegende Erfindung umfasst in noch einem anderen Aspekt solch ein Verfahren zur Herstellung einer verbesserten Magnetrotorvorrichtung worin wenigstens die Rotorwelle und/oder die vorgeformte Magnethülse wenigstens drei im Wesentlichen äquidistant axiale Abweichungen umfassen und die steife Klebstoffschicht mit den zugehörigen Keilformen, getrennt durch Regionen von steifem Klebstoff bestimmt wird, welche im Wesentlichen eine einheitliche Dicke aufweisen. Die im Wesentlichen äquidistant axiale Abweichung bewirkt bei diesem Verfahren die Rotorwelle selbst in der Magnethülse zu zentrieren. Die bevorzugten axialen Abweichungen in dieser bevorzugten Ausführungsform sind axial planare Regionen in der Fläche von der Rotorwelle und/oder dem inneren Umfang der Hülse, welche in bi-direktionalen Keilformen in der gehärteten Klebstoffschicht resultieren. Die Rotorwelle weist in einer Ausführungsform von diesem Verfahren wenigstens einen zylindrischen Kern auf einem Wellenelement angeordnet auf.
Die vorliegende Erfindung ist in einem anderen Aspekt ein neues Verfahren zur Steigerung der Bruchfestigkeit von verbundenen Metallteilen, wie beispielsweise Magnethülsen, sowohl initial und auch nach Aussetzung an hohen Temperaturen, das Verfahren umfasst die Schritte von (1) Bereitstellung eines verbundenen Metallteils, (2) Füllung des verbundenen Metallteils mit einem härtbaren Harz und (3) Härtung des härtbaren Harzes.
Vorgeformte Magnethülsen sind bekannt. In der vorliegenden Erfindung ist auch bekannt deren Herstellung in geeigneten Formen für den Einsatz als Magnethülsen. Vorgeformte Magnethülsen wurden hergestellt mit Verfahren umfassend Sinterung, Ringextrusion und Pressformen von Magnetpulvern. Jedes dieser Verfahren ist zur Herstellung vorgeformter Magnethülsen einsetzbar und hilfreich in der vorliegenden Erfindung, wenngleich die Herstellung von solchen Formen hier mit einer kurzen Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung solch einer Form durch Pressformen illustriert ist.
Bekannt sind durch Formpressung verbundene Magneten. Typischerweise sind solche Magneten aus pulverförmigen magnetischen Materialien hergestellt. Allgemein gesprochen wird das pulverförmlige magnetische Material ein Gemisch sein, welches seltene Erden, Übergangsmetalle und Bor umfasst, Magnetische Materialien umfassen Ferrite, Samarium-Kobalt, Aluminium-Nickel-Kobalt und Neodym-Eisen-Bor-artige Materialien. In den letzten Jahren wurde Neodym-Eisen-Bor für viele verbundene Magnetandwendungen verwendet. Vorzugsweise werden die Mischungen aus Nd, Pr, Fe, Co und B hergestellt. Der industrielle Einsatz von Pulvern als eine Mischung bei der Herstellung von pulverförmigen Metallmagneten hat sich um Nd₂Fe₁₄B und seine Derivate, wie beispielsweise Dy₂Fe₁₄B; Dy_xNd_2-xFe₁₄B; Pr₂Fe₁₄B und Pr_xNd_2(2-x)Fe₁₄B konzentriert, Wie aus dem Stand der Technik gut bekannt, kann Kobalt ersetzt werden durch all das Eisen oder Teile des Eisens in der Neodym-Eisen-Bor Phase des Magneten. Andere Metalle, wie beispielsweise Niobium, Titan, Zirkonium, Vanadium, Wolfram etc. können zu Neodym-Eisen-Bor Legierungen dazu gegeben werden, um die gewünschten magnetischen Eigenschaften zu erreichen. Andere seltene Erdmetalle, wie beispielsweise aber nicht hierauf beschränkt: Zer, Dysprosium, Erbium, Praseodym und Yttrium können als Ganzes oder durch Teile des Neodyms ersetzt werden. Teile oder das gesamte Bor kann ersetzt werden durch Kohlenstoff, Silikon oder Phosphor. Andere Metalle oder Nichtmetalle können durch kleine Teile von entweder des Eisens oder des Neodyms ersetzt werden und die relativen Verhältnisse des Neodyms, Eisens, und Bors können geringfügig variiert werden. Normalerweise wird für die Verwendung in solchen vorgeformten Magneten Nd-Fe-B Material durch das schnelle Verfestigungsverfahren eingesetzt. Andere Verfahren, um diese magnetischen Materialien herzustellen, wie beispielsweise die Verwendung von Wasserstoff können auch eingesetzt werden.
Die Partikelgröße von einsetzbaren pulverförmigen Materialien variiert abhängig von den jeweiligen Anwendungen stark. Typischerweise haben pulverförmige Materialien zur Herstellung formpressgebundener Magneten eine durchschnittliche Partikelgröße von etwa 150 Mikrometern, auch Partikelgrößen im Bereich von etwa 20 bis etwa 400 Mikrometern können eingesetzt werden. In der vorliegenden Erfindung einsetzbare magnetische Metallpartikel sind kommerziell erhältlich, z. B. von Neo Materials Technologies (Magnequench), Toronto, Ontario, Kanada.
Solche Pulver sind typischerweise gemischt mit härtbaren Harzen um B-Stufen Pulver herzustellen, welche wenigstens teilweise mit einem ungehärteten Harzsystem beschichtet sind. Das Harzsystem kann ein Phenol Novolac Harz und ein Diamin Quervernetzer oder Härter wie beschrieben in der gleichzeitig anhängigen herkömmlich eingereichten US-Patentanmeldung USSN 12/152,383 eingereicht am 13. Mai 2008 sein. Andere Härtersysteme mit dem Phenol Novolac Harz können, wie in dieser Anmeldung gelehrt, abhängig von der Anwendung und dem Härtungsverfahren verwendet werden. Illustrative Beispiele von anderen verwendbaren Härtern für Phenol Novolac Harze sind Amine, Polyamide, Anhydride, phenolische Harze, Polymerkaptane, Isocyanate und Di-Cyan-Diamide, welche abhängig von der Anwendung und des Härtungsverfahrens ausgewählt werden. Das Harzsystem kann auch beispielsweise ein Bisphenol A-Epichlorohydrin oder beispielsweise ein Bisphenol F-Epichlorohydrin Epoxidharzsystem sein. Auch kann das Harzsystem ein thermoplastisches Material, sein.
Normalerweise werden B-Stufen Pulver verwendet, um pulverförmige Metallformen mit einem gut bekannten Kompressionsverfahren zu formen, in welchem hoher Druck auf eine zuvor abgemessene Menge von Pulver, welches in einer Formmulde gehalten wird, angelegt wird. Der angelegte Druck ist typischerweise etwa 60 Tonnen/Quadrat Inch. Die resultierende Form, zu diesem Zeitpunkt als ein B-Stufen Element bezeichnet, wird dann gehärtet durch Heizung in der Atmopsphäre auf eine Temperatur, welche ausreicht, um Quervernetzung zu initiieren. Die Härtungstemperatur beträgt typischerweise in etwa 170 Grad Celcius und wird für weniger als eine Stunde beibehalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die vorgeformte Magnethülse mit einem härtbaren Harz gefüllt. Bei der Füllung der Magnethülse mit einem härtbaren Harz, vorzugsweise unter Verwendung eines Vakuumverfahrens, wurde erreicht, den ungewünschten Transfer von Luftblasen in die Klebstoffschicht während der Härtung zu vermeiden. Blasen in der Klebstoffschicht ergeben schwache Punkte, welche zu frühen Fehlern der Magnetrotorvorrichtung führen können. Durch die Harzimprägnierung der Magnethülse vor ihrer Klebstoffverbindung zu der Rotorwelle wurde erreicht, daß die Häufigkeit der Penetration von Luftblasen von der Hülse in die Klebstoffschicht während deren Härtung sich stark reduziert.
Es wurde herausgefunden, dass Harzimprägnierung der Magnethülse auch die physikalische Festigkeit der Hülse erhöht. Die Bruchfestigkeit einer harzgefüllten, vorgeformten Magnethülse wurde nach der Harzimprägnierung um etwa 35% erhöht, sogar nach Aussetzungen an Temperaturen von bis zu 160 Grad Celcius.
Die Imprägnierung von einer Magnethülse mit einem Harz ist typischerweise mit der Entfernung von Luft aus den Magnetporen, der Füllung der Poren mit dem Harz, der Entfernung überschüssigen Harzes von der Magnetfläche und der Härtung des Harzes mit Hitze oder mit dem Einsatz von einem Aktivator vollendet. In der vorliegenden Erfindung wurden mit dem Einsatz eines Methacrylat anerobisch-härtenden Harzsystems gute Ergebnisse erzielt, was eine harzgefüllte vorgeformte Magnethülse zur Folge hat, welche in Hochtemeperaturanwendungen einsetzbar ist. Für die Imprägnierung von vorgeformten Magnethülsen können viele andere Harzsysteme eingesetzt werden inklusive Phenol Novolac Harze, Bisphenol A modifizierte Phenol Novolac Epoxiharze, Bis A Epoxidharze, hydrierte Bis A Epoxidharze, Bis F Epoxidharze, Dimmersäure modifizierte Epoxide, Urethanharze, Polyesterharze und Silikonharze. Es gibt viele Harzmöglichkeiten, welche in der vorliegenden Erfindung gut funktionieren werden und welche für den Bereich der angefügten Ansprüche vorgesehen sind.
Die Magnethülse wird in einer bevorzugten Ausführungsform mit einer Harzschicht wenigstens auf den Flächen der Magnethülse, welche nicht gedacht sind in Kontakt mit der Klebstoffschicht zu stehen, e-beschichtet sein für weiteren Schutz gegen Oxidation. (E-Beschichtung oder Elektrobeschichtung ist ein Beschichtungsverfahren welches ein Elektrolyte-beinhaltendes Material beinhaltet, das unter der Anwendung eines Stromes auf einem Substrat abgesetzt wird.) Im Rahmen der Erfindung ist es ebenso möglich eine Magnetrotorvorrichtung herzustellen in welcher die Magnethülse auf der gesamten Fläche e-beschichtet ist, wobei die bevorzugte Ausführungsform auf ihrem inneren Umfang nicht e-beschichtet ist. E-Beschichtungen sind dafür bekannt eine geringe Glasübergangstemperatur (Tg) und eine Erweichung bei Temperaturen von 100 Grad Celcius bis 120 Grad Celcius zu haben. Die Verhinderung der Platzierung von einer e-Beschichtung in der Drehmomentbahn vermeidet auch jede Reduktion in Drehmomentdurchsatz resultierend von der Erweichung der e-Beschichtung bei erhöhten Temperaturen. Es ist festzustellen, dass eine e-Beschichtung zu einer Magnethülse hinzugefügt werden kann gleich ob die vorgeformte Magnethülse mit Harz gefüllt ist oder nicht.
Um die härtende Klebstoffschicht, welche die Rotorwelle mit der vorgeformten Magnethülse verbindet herzustellen ist eine Auswahl von Materialien einsetzbar. Das Klebstoffmaterial wird ausgewählt, um die Magnethülse und die Rotorwelle als eine strukturelle Einheit arbeiten zu lassen, insbesondere bei hochfrequenten pendelnden Bewegungsanwendungen bei erhöhten Temperaturen, wie beispielsweise in bürstenlosen DC Elektromotoren. Der Klebstoff muss wie zuvor beschrieben zu beiden, dem Rotorwellenmaterial und zu der vorgeformten Magnethülse gleich ob die Hülse mit Harz gefüllt ist oder nicht, effektiv gebunden sein. In bevorzugten Ausführungsformen wird vom Klebstoff gefordert die Magnethülse, welche nicht e-beschichtet auf der Fläche ist, welche in Kontakt mit dem Klebstoff ist, an die Magnethülse zu binden. Der Klebstoff sollte bei Dicken von zwischen und 5 und 25 Mikrometern, vorzugsweise bei Dicken von zwischen 10 und 20 Mikrometern hohe Bindekraft entwickeln.
Die Auswahl von einem besonderen Klebstoffmaterial hängt auch ab von solchen End-Nutzungsbedingungen wie dem umgebenden Temperaturbereich, welcher die bevorzugte Glasübergangstemperatur (Tg) des härtenden Klebstoffs beeinflussen kann, der Zugfestigkeit über den Bereich von typischen Anwendungstemperaturen, Härteeigenschaften und thermischer Schockresistenz. Die Auswahl von einem besonderen Klebstoffmaterial oder System kann auch von dem Rotorwellenmaterial, welches beispielsweise gesintertes Eisen, maschinenbearbeiteter Stahl, eine pulverförmige Metallkomponente oder dergleichen sein kann, abhängen.
Es gibt viele Klebstoffsysteme, die eine steife, härtende Klebstoffschicht bereitstellen werden, welche den inneren Umfang der Magnethülse und den äußeren Umfang der Rotorwelle verbinden werden. Mit der Verwendung eines Einkomponenten Alluminium-gefüllten, thixotropischen Bisphenol A Epoxidharz Aminhärtersystems wurden gute Ergebnisse erzielt.
Viele anderen Typen von Klebstoff können verwendet werden, um die steife Klebstoffschicht abhängig von den von der Rotorvorrichtung geforderten Endeigenschaften zu erreichen. Zum Beispiel beinhalten einsetzbare Harze Phenol Novolac Harze, Bisphenol A modifizierte Phenol Novolac Epoxidharze, Bis A Epoxidharze, hydrierte Bis A Epoxidharze, Bis F Epoxidharze und Dimmersäure modifizierte Epoxide. Diese Harze können in Kombination mit einer Vielzahl von Härtern verwendet werden, welche Diamine, Dicyanidamide, Polyamide, Dodecenyl-Bernsteinsäure Anhydride, NMA, HHPA, TETA und MeHHPA beinhalten. Andere Klebstoffsysteme, wie Polyurethane und Acryle können auch zur Herstellung einer steifen Klebstoffschicht zwischen der Rotorwelle und der Magnethülse abhängig von den Endproduktanforderungen verwendet werden.
Magnetrotorvorrichtungen die solche Klebstoffsysteme umfassen sind gedacht innerhalb des Rahmens der beigefügten Ansprüche zu sein.
In einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung der Magnetrotorvorrichtung der vorliegenden Erfindung sind wenigstens die innere Fläche der Magnethülse und optional die Fläche der Rotorwelle vor der Applikation des Klebstoffs aufgerauht. Für die Aufrauhung von Flächen kann eine Vielzahl von bekannten Verfahren verwendet werden. Zum Beispiel kann die Beaufschlagung der Fläche mit einem Luftstrom gefüllt mit abrasiven Partikeln, wie beispielsweise Aluminiumoxidpartikeln, verwendet werden.
Die Rotorwelle kann aus jedem magnetisch reagierenden Material hergestellt werden. In Anwendungen mit der Nachfrage für kleinere Rotorwellendurchmesser ist das Rotorwellenmaterial typischerweise mechanisch bearbeiteter oder geschmiedeter Stahl. In Anwendungen mit der Nachfrage für größere Rotorwellendurchmesser ist typischerweise ein zylindrischer Kern auf ein maschinenbearbeitetes oder geschmiedetes Hülsenelement eingepresst. In solchen Anwendungen ist das Kernmaterial typischerweise Eisen oder eine verbundene Metallform, aus Eisenpulver hergestellt. Das Kernmaterial für größere Durchmesseranwendungen kann ebenso gesinterte Pulvermaterialformen beinhalten. Das bevorzugte Material ist momentan Eisen wegen seiner Festigkeit, magnetischen Reaktion, Preis und Verfügbarkeit.
Die axiale Abweichung kann auf der inneren Umfangfläche von der Magnethülse oder auf der Fläche der Rotorwelle sein. Wenn es eine Vielzahl von axialen Abweichungen gibt, können diese alle auf einer der Flächen oder auf beiden Flächen lokalisiert sein. Wie auch immer ist die Bereitstellung axialer Abweichungen auf beiden Flächen keine bevorzugte Ausführungsform wegen der Herstellungskomplikationen, welche bei solch einer Konstruktion hinzukommen. Wenn es beispielsweise drei axiale Abweichungen mit einer auf dem inneren Umfang der Magnethülse und zwei auf der Rotorwelle gibt, ist Vorsicht bei Zusammensetzung des Rotors erforderlich, um die Magnethülse auf der Rotorwelle zu orientieren, so dass die axialen Abweichungen im Wesentlichen äquidistant vor der Härtung der Klebstoffschicht sind. Eine korrekte Zusammensetzung erfolgt hingegen im Wesentlichen automatisch wenn all die axialen Abweichungen auf der gleichen Komponente sind. Zur Zeit wird bevorzugt, dass die axialen Abweichungen alle planare Regionen auf der inneren Fläche der Magnethülse sind. Die Formung planarer Regionen auf der inneren Fläche der Hülse während Formpressung ist verhältnismäßig leichter als die Maschinenbearbeitung planarer Regionen auf der Rotorwelle und das Vorhandensein all der planaren Regionen auf einer Fläche verhindert die Notwendigkeit Vorsicht bei der Fluchtung der axialen Abweichungen walten zu lassen, um sicherzustellen, dass diese im Wesentlichen äquidistant sind. Am wichtigsten ist, dass solch eine Magnethülse selbstzentrierend ist, wenn sie auf einer Rotorwelle angeordnet wird.
Einige Vorteile der Erfindung sind wie zuvor beschrieben realisiert, wenn eine einfache axiale Abweichung auf einer der gefügten Flächen der Rotorwelle und der Magnethülse in einer axialen Keilform in der Klebstoffschicht resultieren. Die gesamten Vorteile der Erfindung sind realisiert, wenn wenigstens drei im Wesentlichen äquidistant axiale Abweichungen auf einer der Flächen geformt sind, was in einer Selbstzentrierung der Rotorwelle während der Herstellung durch die Formierung von zugehörigen Keilformen in einer Klebstoffschicht resultiert, welche andernfalls bei einer im Wesentlichen einheitlichen Dicke in reduzierter Unrundheit und reduziertem Rastmoment resultiert. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die axialen Abweichungen axial planare Regionen in einer der Flächen, welche alle der zuvor genannten Vorteile bereitstellen plus bi-direktionale Keile für zusätzliche Stabilität bei hochfreuquenten Pendel-Anwendungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Ausführungsform des Standes der Technik in einem schematischen Querschnitt.
2 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem schematischen Querschnitt.
3 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung von einer Magnethülse mit axialen Abweichungen welche axial planare Regionen umfasst.
4a, 4b und 4c zeigen den auf einer Linie angeordneten und vergrößerten Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Rotorwelle einen Kern aufweist.
5 ist ein Diagramm, welches die verbesserte Bruchfestigkeit durch Harzimprägnierung der Magnethülse darstellt, welche selbst nach der Anwendung von Hitze beibehalten wird.

Die folgende Liste bezieht sich auf die Zeichnungen: Tabelle B: Bezugsnummern.

Ref #	Beschreibung
11	Welle
12	Kern
13	magnetisches Material
20	Magnetische Rotorvorrichtung
21	Rotorwelle
22	vorgeformte Magnethülse
23	Klebstoffschicht
24	Äquidistant Axial Planar
25	Bi-direktionale Keilformen
31	vorgeformte Magnethülse
32	äußere zylindrische Fläche
33	Innere zylindrische Fläche
34	Hülsenenden
35	Hülsenenden
36	Planare Abweichungen
40	Magnetrotorvorrichtung
41	Rotorwelle
42	Kern
43	Welle
44	Vorgeformte Magnethülse
45	Äquidistant Axial Planar
46	Steife Klebstoffschicht
47	Bi-direktionale Keilregion
48	Öffnungen

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine Rotorvorrichtung des Standes der Technik ist in 1 gezeigt. Die Welle 11 ist in Lagern (nicht dargestellt), und der Kern 12 ist auf der Welle 11 angeordnet. Der Kern 12 hat bei der Zusammensetzung einen Presssitz auf der Welle 11. Das Magnetmaterial 13 wird normalerweise auf den Kern/die Wellevorrichtung spritzgegossen. Während des Spritzgießens ist das Magnetmaterial 13 in einem viskosen Zustand und haftet an dem Kern nach Härtung.
2a und 2b zeigen eine Magnetrotorvorrichtung 20 in einem übereinander angeordneten Querschnitt. Die Vorrichtung 20 weist eine vorgeformte Magnethülse 22 auf, welche auf der Rotorwelle 21 angeordnet ist und mit der Klebstoffschicht 23 ortsfest gehalten wird. Die Rotorwelle 21 ist in der Hülse 22 durch drei, im Wesentlichen äquidistant axial planaren Regionen 24 auf dem inneren Umfang der vorgeformten Magnethülse 22 zentriert. Eine vergrößerte Darstellung von einer der axial planaren Regionen 24 ist in der vergrößerten Querschnittssektion in 2b gezeigt. Die axial planare Region 24 und die Rotorwelle 21 bestimmen bi-direktionale Keilformen 25 in der Klebstoffschicht 23. Die Klebstoffschicht 23 hat als ein Ergebnis des Zentrierungseffekts von den drei im Wesentlichen äquidistant axial planaren Regionen 24 eine im Wesentlichen einheitliche Dicke zwischen den Keilformen 25.
3 zeigt eine vorgeformte Magnethülse 31 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Hülse 31 kann wie zuvor beschrieben aus einer Vielzahl von verfügbaren Materialien pressgeformt sein. Die Hülse 31 kann durch Extrusion geformt oder gesintert sein. Die Hülse 31 ist im allgemeinen zylindrisch und weist eine äußere zylindrische Fläche 32 und eine innere zylindrische Fläche 33 auf. Die vorgeformte Magnethülse 31 kann wie zuvor beschrieben mit Harz gefüllt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die äußere zylindrische Fläche 32 und die Hülsenenden 34 und 35 wie zuvor beschrieben mit einer e-Beschichtung geschützt. Die innere zylindrische Fläche 33 ist nicht durch eine e-Beschichtung in der bevorzugten Ausführungsform geschützt, wobei die e-Beschichtung von der Drehmomentbahn entfernt wird, wenn die Magnethülse 31 auf der Rotorwelle angeordnet und mit einer steifen Klebstoffschicht fixiert wird.
Die innere zylindrische Fläche 33, ist anders definiert eine geglättete zylindrische Fläche, welche in der Querschnittsansicht in regelmäßige Intervalle durch planare Abweichungen 36 unterbrochen ist. Die Erfindung weist wie zuvor beschrieben Ausführungsformen auf, in welchen eine einzige axiale Abweichung angeordnet ist. 3 zeigt eine Ausführungsform, in welcher sechs axiale Abweichungen angeordnet sind, wobei zwei sichtbar in der schematischen Perspektive dargestellt sind. Die axialen Abweichungen in 3 sind axial planare Regionen 36. Die axialen Abweichungen sind in der bevorzugten Ausführungsformen in Vielfachen von drei angeordnet und um den Umfang entweder der Rotorwelle oder der Innenseite der Magnethülse im Wesentlichen äquidistant. In 3 sind sechs planare Regionen 36 dargestellt als im Wesentlichen äquidistante Bereiche auf der inneren zylindrischen Fläche 33, was in einer Selbstzentrierung der Rotorwelle resultiert, wenn die Magnethülse 31 auf der Rotorwelle angeordnet wird. Zwei der sechs planaren Regionen 36 sind in der perspektivischen Darstellung von 3 sichtbar.
4a, 4b und 4c zeigen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Magnetrotorvorrichtung, generell bezeichnet als 40, in welcher die Rotorwelle, generell bezeichnet als 41, wenigstens einen Kern 42 auf einer Welle 43 aufweist. Der Kern 42 kann irgendein magnetisch reagierendes Material sein und ist normalerweise Gusseisen, maschinenbearbeiteter Stahl, oder ein verbundenes Metallteil, welches wie zuvor beschrieben optional gesintert sein kann. Der Kern 42 kann massiv konstruiert sein oder kann um seine Masse zu reduzieren Öffnungen 48 aufweisen.
Eine Rotorwelle 41 welche einen Kern aufweist wie beispielsweise den Kern 42 ist wie zuvor beschrieben für Anwendungen in welchen eine Magnetrotorvorrichtung 40 von größerem Durchmesser angemessen ist, geeignet.
Magnetrotorvorrichtungen 40 weisen vorgeformte Magnethülsen 44 auf, welche drei im Wesentlichen äquidistante axial planare Regionen 45 um ihren inneren Umfang aufweisen. Die Magnethülse 44 ist an die Rotorwelle 41 mit einer steifen Klebstoffschicht 46 zwischen der Magnethülse 44 und dem Kern 42 haftend gebunden. Um die Rotorwelle 41 während der Herstellung selbst zu zentrieren wenn die Hülse 44 auf ihr angeordnet wird kooperieren axial planare Regionen 45 mit dem Umfang des Kerns 42 und um wie zuvor beschrieben bi-direktionale Keilregionen 47 in der steifen Kunststoffschicht 46 während der Härtung zu definieren.
Die Rotorwelle 41 umfasst in der bevorzugten Ausführungsform, wie in 4a gezeigt, zwei Kerne 42 mit Presssitz auf der Welle 43. Eine einzige Magnethülse 44 ist über beiden Kernen 42 angeordnet.
Beispiel 1
Eine Magnetrotorvorrichtung wie gezeigt in den 4a und 4b wurde unter Verwendung einer formgepressten Magnethülse mit einer e-Beschichtung auf ihren Flächen, welche nicht in Kontakt mit der Klebstoffschicht sind, hergestellt. Diese Magnetrotorvorrichtung weist die folgenden magnetischen Eigenschaften auf: Br 0.68 Tesla und ein Energieprodukt von 75 kJ/m3. Ein gleichartiger Rotor wurde durch Spritzguss von Magnetmaterial auf die Rotorwelle hergestellt. Die Spritzgussmagnetrotorvorrichtung zeigte die nachfolgenden Eigenschaften: Br 0.52 Tesla, Energieprodukt von 51 kJ/m3.
Beide der Magnetrotorvorrichtungen wurden nach Drehmomentdurchsatz getestet. Der Drehmoment von dem Spritzgussmagnet war 2 oz im Vergleich zu 3,1 oz für den gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Rotor. Dieses Beispiel zeigt, dass eine Magnetrotorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung Drehmoment an die Welle besser überträgt, als es der Stand der Technik mit Spritzgussmagnetrotorvorrichtungen vermag.
Beispiel 2
Zwei Typen von Rotormagnetvorrichtungen wurden wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, dass die magnetischen Eigenschaften der Magnetrotorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angepasst wurden, um die gleichen magnetischen Eigenschaften wie die Spritzgussmagnetrotorvorrichtungen zu haben. Die Magnetrotorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wurde wie zuvor beschrieben mit einem Epoxidharz imprägniert und auf ihren äußerem Umfang und Ecken e-beschichtet. Die zwei Magnetrotorvorrichtungen wurden getestet, um die Schubkraft zu bestimmen, welche benötigt wird, um das Magnetmaterial von dem Kern auf der Rotorwelle zu separieren. Die Schubkraft die zur Separation des Spritzgussmagnetmaterials von dem Kern benötigt wurde war 6.1 kN, und die Schubkraft, um die Magnethülse von dem Kern in der Magnetrotorvorrichtung der vorliegenden Erfindung zu separieren war 34.8 kN. Die Testergebnisse in diesem Beispiel zeigen, dass die vorliegende Erfindung eine Magnetrotorvorrichtung bereitstellt, in welcher die Komponenten stärker zusammengebunden sind und sich mehr als eine einheitliche Einheit in der Übertragung von Drehmoment auf das Wellenelement verhalten, als es bei der Spritzgussmagnetrotorvorrichtung der Fall ist.
Beispiel 3
Wie in Beispiel 2 beschrieben wurden Magnetrotorvorrichtungen hergestellt und auf 150 Grad Celcius für 96 Stunden erhitzt, abgekühlt auf Raumtemperatur und nach Unterschieden in der Schubkraft getestet, welche benötigt wird, um das Magnetmaterial von dem Kern zu separieren nach der Aussetzung an Hitze. Der prozentuale Verlust von Schubkraft, welche benötigt wird um das Magnetmaterial von dem Kern zu separieren ist 12,5% für die spritzgegossene Magnetrotorvorrichtung und nur 5,8% für die Magnetrotorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, was bestätigt, dass eine Magnetrotorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ihre strukturelle Integrität besser behält als es Spritzgussmagnetrotorvorrichtungen nach der Aussetzung an Hitze vermögen zu tun.
Beispiel 4
Magnethülsen geeignet für den Einsatz in der vorliegenden Erfindung wurden hergestellt und die Porösität bei der Hälfte der Hülsen wurde imprägniert mit einem härtbaren Harz nach Vakuumevakuierung von Gasen. Sechs Proben von beiden Harz-imprägnierten und nicht-Harz-imprägnierten Magnethülsen wurden für zwei Stunden durch höhere Temperaturen beansprucht, gekühlt auf Raumtemperatur und bis zum Bruch beansprucht. Die in 5 dargestellten kombinierten Ergebnisse zeigen, dass die Harz-imprägnierten Magnethülsen etwa 75% mehr Bruchkraft behalten als die nicht-imprägnierten Magnethülsen, selbst nach Aussetzung an erhöhten Temperaturen in der Höhe von 160 Grad Celcius.
Die vorige Beschreibung ist so zu verstehen, dass die VERBESSERTE GEBUNDENE MAGNETROTORVORRICHTUNG nicht nur auf die offenbarte Ausführungsform limitiert ist. Die Merkmale der VERBESSERTEN GEBUNDENEN MAGNETROTORVORRICHTUNG werden verstanden eine Vielzahl von Modifikationen und äquivalenten Anordnungen welche im Gedanken und Rahmen der Beschreibung liegen, abzudecken.

Claims

Eine verbesserte Magnetrotorvorrichtung umfassend: a. eine Rotorwelle; b. eine vorgeformte Magnethülse angeordnet auf der Rotorwelle; und c. eine steife Klebstoffschicht, welche die Rotorwelle und die Magnethülse verbindet; wobei wenigstens die Rotorwelle oder die Magnethülse wenigstens eine axiale Abweichung, angeordnet um eine axiale Keilform in der Klebstoffschicht zu bestimmen, aufweist.
Die verbesserte Magnetrotorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl solcher axialen Abweichungen so angeordnet sind, um eine Vielzahl von axialen Keilformen in der Klebstoffschicht zu bestimmen, wobei die axialen Keilformen durch Klebstoffregionen mit einer im Wesentlichen einheitlichen Dicke unterteilt sind.
Die verbesserte Magnetrotorvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Klebstoffschicht ein Einkomponenten Bisphenol A Epoxy-Harz/Amin Härtersystem umfasst und die Regionen der im Wesentlichen einheitlichen Dicke in der steifen Klebstoffschicht eine durchschnittliche Dicke im Bereich von etwa 5 bis etwa 25 Mirkometer aufweisen.
Die verbesserte Magnetrotorvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Regionen der im Wesentlichen einheitlichen Dicke in der steifen Klebstoffschicht eine durchschnittliche Dicke im Bereich von etwa 10 bis etwa 20 Mirkometer aufweisen.
Die verbesserte Magnetrotorvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die axialen Abweichungen axial planare Regionen umfassen, wobei die axialen Keilformen in der Klebstoffschicht bidirectional angeordnet sind.
Die verbesserte Magnetrotorvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die axial planaren Regionen wenigstens drei im Wesentlichen äquidistante bidirectionale Keilformen in der Klebstoffschicht bestimmen.
Die verbesserte Magnetrotorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Magnethülse einen vorgeformten kompressionsgebundenen Magnet, einen vorgeformten pulverextrudierten oder einen vorgeformten gesinterten Magnet aufweist.
Die verbesserte Magnetrotorvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Magnethülse Ferrite, Samarium-Kobalt, Neodym-Eisen-Bor, Alluminium-Nikel-Kobalt oder Mischungen hiervon umfasst.
Die verbesserte Magnetrotorvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die vorgeformte Magnethülse mit einem Harz imprägniert ist.
Die verbesserte Magnetrotorvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Magnethülse mit einem Methacrylat anerob härtenden Harzsystem imprägniert ist.
Die verbesserte Magnetrotorvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Flächen der vorgeformten Magnethülse, welche nicht in Kontakt mit der Klebstoffschicht sind, e-beschichtet sind.
Die verbesserte Magnetrotorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Rotorwelle wenigstens ein magnetisch reagierendes Kernelement, angeordnet auf einer zentralen Achse, aufweist.
Die verbesserte Magnetrotorvorrichtung nach Anspruch 12, wobei das wenigstens eine Kernelement geschmiedetes oder gegossenes Eisen, mechanisch bearbeiteten oder geschmiedeten Stahl oder ein pulverförmiges Metallmaterial, hergestellt aus Materialien aufweisend Eisenpulver, aufweist.
Die verbesserte Magnetrotorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine der äußere Umfang der Rotorwelle oder der innere Umfang der gebundenen magnetischen Magnethülse aufgerauht ist.
Ein Verfahren zur Herstellung einer verbesserten Magnetrotorvorrichtung umfassend: a. Bereitstellen einer im Wesentlichen zylindrischen vorgeformten Magnethülse und einer im Wesentlichen zylindrischen vorgeformten Rotorwelle, wobei wenigstens, die Magnethülse und/oder die Rotorwelle eine axiale Abweichung aufweist; b. Aufbringung eines härtenden Klebstoffes auf wenigstens die Magnethülse und/oder die Rotorwelle; c. Anordnung der Magnethülse auf der Rotorwelle und härten des Klebstoffes, so dass eine Magnetrotorvorrichtung ausgebildet wird, wobei die wenigstens eine axiale Abweichung, wenigstens eine axiale Keilform in der gehärteten Klebstoffschicht bestimmt.
Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei eine Vielzahl solcher axialen Abweichungen eine Vielzahl von axialen Keilformen in der Klebstoffschicht bestimmen, wobei die axialen Keilformen durch Klebstoffregionen mit einer im Wesentlichen einheitlichen Dicke unterteilt sind.
Das Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Klebstoffschicht ein Einkomponenten Bisphenol A Epoxy-Harz/Amin Härtersystem aufweist und die Regionen der im Wesentlichen einheitlichen Dicke in der steifen Klebstoffschicht eine durchschnittliche Dicke im Bereich von etwa 5 bis etwa 25 Mirkometer aufweisen.
Das Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Regionen der im Wesentlichen einheitlichen Dicke in der steifen Klebstoffschicht eine durchschnittliche Dicke im Bereich von etwa 10 bis etwa 20 Mirkometer aufweisen.
Das Verfahren nach Anspruch 16, wobei die axialen Abweichungen axial planare Regionen aufweisen und wobei die axialen Keilformen in der Klebstoffschicht bidirectional angeordnet sind.
Das Verfahren nach Anspruch 19, wobei die axial planaren Regionen wenigstens drei im Wesentlichen äquidistante bidirectionale Keilformen in der Klebstoffschicht bestimmen.
Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt der Bereitstellung einer im Wesentlichen zylindrischen vorgeformten Magnethülse die Bildung der Magnethülse durch Kompressionsbindung, durch Extrusion oder ein Sinterverfahren umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Schritt der Bereitstellung einer im Wesentlichen zylindrischen vorgeformten Magnethülse die Bildung der Magnethülse durch Formpressung Ferrite, Samarium-Kobalt, Neodym-Eisen-Bor, Alluminium-Nikel-Kobalt oder Mischungen hiervon umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 21 umfassend den zusätzlichen Schritt einer Imprägnierung der Magnethülse mit einem härtenden Harzmaterial.
Das Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Magnethülse mit einem Methacrylat anerob härtenden Harzsystem imprägniert wird.
Das Verfahren nach Anspruch 21 umfassend den zusätzlichen Schritt einer Aufbringung einer e-Beschichtung auf die Flächen der Magnethülse, welche nicht die Klebstoffschicht berühren.
Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Bereitstellung einer Rotorwelle umfasst die Bereitstellung wenigstens eines Ferritkerns, angeordnet auf einer zentralen Achse, umfasst und der Ferritkern geschmiedetes oder gegossenes Eisen, mechanisch bearbeitetes oder geschmiedeten Stahl oder eine pulverförmige Metallstruktur, hergestellt aus Materialien beinhaltend Eisenpulver, aufweist.
Das Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Bereitstellung einer Rotorwelle eine Pressverbindung zweier Eisenkerne auf einer zentralen Achse umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 15 umfassend den zusätzlichen Schritt der Anwendung einer Rauhigkeitsbehandlung an der wenigstens einen Rotorwelle und/oder Magnethülse.
Das Verfahren nach Anspruch 28, wobei der zusätzliche Schritt der Anwendung einer Rauhigkeitsbehandlung das Abstrahlen wenigstens der Rotorwelle und/oder der Magnethülse mit einem abrasiven Medium umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 29, wobei das abrasive Medium Alluminiumoxid ist.
Eine Vorrichtung umfassend eine verbesserte Magnetrotorvorrichtung nach Anspruch 1.
In einem Verfahren zur Herstellung einer Magnetrotorvorrichtung umfassend die Anordnung einer vorgeformten Magnethülse auf einer Rotorwelle mit Mitteln einer härtbaren Klebstoffschicht, die Verbesserung umfasst den zusätzlichen Schritt einer Imprägnierung der Hülse mit einem härtbaren Harzsystem, wobei die unerwünschte Einbringung von Luftblasen in die Klebstoffschicht während Härtung der Klebstoffschicht unterdrückt wird und wobei die physikalische Stärke der Magnethülse während Hochtemperaturverwendung verbessert wird.
Ein Verfahren zur Verbesserung der Bruchfestigkeit eines verbundenen Metallteils umfassend die Schritte (1) Bereitstellung eines verbundenen Metallteils mit einer bestimmbaren Bruchfestigkeit, (2) Imprägnierung des verbundenen Metallteils mit einem härtbaren Harz und (3) Härtung des Harzes, wobei die Bruchfestigkeit des Teils über der bestimmbaren Bruchfestigkeit initial und nach einer verlängerten Aussetzung einer Temperatur von wenigstens 160°C liegt.
Das Verfahren nach Anspruch 33, wobei der Schritt der Imprägnierung des verbundenen Metallteils mit einem härtbaren Harz eine Vakuumentleerung von Gasen aus der Porosität in dem verbundenen Metallteil und Füllung der Porosität mit dem härtbaren Harz umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 33, wobei das Harz ein Einkomponenten Bisphenol A Epoxy-Harz/Amin Härtersystem umfasst.
Ein verbundenes Metallteil mit einer verbesserten Bruchfestigkeit, welche initial und nach einer verlängerten Aussetzung einer Temperatur von wenigstens 160°C liegt und nach dem Verfahren nach Anspruch 33 hergestellt ist.