DE202013012760U1 - Rotor arrangement with permanent magnets - Google Patents
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Abstract
Permanentmagnet-Rotoranordnung mit einer Längsdrehachse X' -X, ersten und zweiten Enden (11, 12) und mindestens zwei Polen, umfassend
- eine zylindrische Welle (1) mit einer äußeren Oberfläche, die sich in die Richtung der Längsachse X'-X erstreckt,
- eine Mehrzahl von Permanentmagneten (22), die Abschnitte der Ringsegmente bildet, und sich in Richtung der Längsachse X-X' erstreckt, und eine äußere zylindrische Haltehülse (23, 23'), welche die Mehrzahl von Permanentmagneten (22) umgibt, dadurch gekennzeichnet,
- dass sie ferner ein zylindrisches Magnetgehäuse (21; 21a, 21b, 21c) umfasst, das an der zylindrischen Welle (1) montiert ist, um die Mehrzahl von Permanentmagneten (22) abzustützen,
- wobei das zylindrische Magnetgehäuse (21; 21a, 21b, 21c) aus einem magnetischen Material ausgebildet ist, und dadurch,
- dass die zylindrische Haltehülse (23; 23') von einer resultierenden Presspassung IF2 vorgespannt ist, die von der folgenden Formel definiert wird:
- wobei ØY ein externer Durchmesser der Mehrzahl von Permanentmagneten ist,
- ØX ein interner Durchmesser des zylindrischen Magnetgehäuses (21; 21a, 21b, 21c) ist und
- IF1 eine erste Presspassung zwischen einem externen Durchmesser der zylindrischen Welle (1) und dem internen Durchmesser des zylindrischen Magnetgehäuses (21; 21a, 21b, 21c) ist.
Permanent magnet rotor assembly having a longitudinal axis of rotation X '-X, first and second ends (11, 12) and at least two poles comprising
a cylindrical shaft (1) having an outer surface extending in the direction of the longitudinal axis X'-X,
a plurality of permanent magnets (22) forming portions of the ring segments and extending in the direction of the longitudinal axis XX ', and an outer cylindrical retaining sleeve (23, 23') surrounding the plurality of permanent magnets (22), characterized
in that it further comprises a cylindrical magnet housing (21; 21a, 21b, 21c) mounted on the cylindrical shaft (1) for supporting the plurality of permanent magnets (22),
wherein the cylindrical magnet housing (21; 21a, 21b, 21c) is formed of a magnetic material, and thereby
in that the cylindrical holding sleeve (23; 23 ') is biased by a resulting interference fit IF2 defined by the following formula:
where ØY is an external diameter of the plurality of permanent magnets,
- ØX is an internal diameter of the cylindrical magnet housing (21; 21a, 21b, 21c) and
IF1 is a first interference fit between an external diameter of the cylindrical shaft (1) and the internal diameter of the cylindrical magnet housing (21; 21a, 21b, 21c).
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotoranordnung mit Permanentmagneten.The present invention relates to a rotor assembly with permanent magnets.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Permanentmagnet-Rotoranordnungen für schnelllaufende Permanentmagnetmotoren und -generatoren sind unter anderem in den Dokumenten
Bei schnelllaufenden Rotoren mit Permanentmagneten ist es erforderlich, die Magneten fest mit der Welle verklebt zu halten, um das von dem Motor kommende Drehmoment über die Magneten zu übertragen. Bei hoher Drehzahl wird die Zentrifugalkraft für gewöhnliche Haftkleber zu hoch.In high-speed rotors with permanent magnets, it is necessary to keep the magnets firmly bonded to the shaft in order to transmit the torque coming from the motor via the magnets. At high speed, the centrifugal force becomes too high for ordinary pressure-sensitive adhesives.
Zur Lösung des genannten Problems wurde die Verwendung einer Hülse oder einer dünnwandigen Haltehülle, die um den Kern gedehnt wurde, und von Magneten, um die Magneten in Position zu halten, vorgeschlagen.To solve the above problem, it has been proposed to use a sleeve or thin-walled retaining sheath stretched around the core and magnets to hold the magnets in place.
Im Prinzip muss, um die Magneten mit dem Rotor über eine Hülse verbunden zu halten, eine Vorspannung, die zu der Zentrifugalkraft äquivalent ist, ausgeübt werden, wobei die Grenzen durch den mechanischen Widerstand der Hülse und der Art und Weise, in der die Vorspannung ausgeübt wird, vorgegeben sind.In principle, to keep the magnets connected to the rotor via a sleeve, a preload equivalent to the centrifugal force must be exerted, with the limits imposed by the mechanical resistance of the sleeve and the manner in which the preload is exerted is, are given.
Ein erstes technisches Problem besteht in der Tatsache, dass bei schnelllaufenden Motoren das erforderliche Übermaß wesentlich höher ist als das Spiel, das mittels der Wärmeausdehnung der Teile für eine Gleitpassung bei hoher oder niedriger Temperatur erreicht werden könnte, ohne eine Beschädigung der Teile, die zusammengebaut werden sollen, zu riskieren.A first technical problem resides in the fact that in high-speed engines the required oversize is much higher than the clearance that could be achieved by thermal expansion of the parts for high or low temperature sliding fit without damaging the parts being assembled should risk.
Ein zweites technisches Problem besteht in der Tatsache, dass eine dünne Hülse aufgrund eines sehr hohen auf die Hülse ausgeübten axialen Drucks zerstört werden oder sich dauerhaft verformen könnte, wenn diese Hülse durch Verschieben beim Einpressen eingesetzt wird.A second technical problem resides in the fact that a thin sleeve could be destroyed or permanently deformed due to a very high axial pressure exerted on the sleeve when this sleeve is inserted by displacement during press-fitting.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunden, eine verbesserte Permanentmagnet-Rotoranordnung anzugeben, bei welcher insbesondere die oben genannten technischen Probleme abgemindert oder behoben sind. Insbesondere soll eine Vorspannung präziser auf eine Hülse ausgeben. Die Permanentmagnet-Rotoranordnung soll einfach und kostengünstig herzustellen sein.The invention has for its object to provide an improved permanent magnet rotor assembly in which in particular the abovementioned technical problems are mitigated or eliminated. In particular, a bias to spend more precise on a sleeve. The permanent magnet rotor assembly should be simple and inexpensive to manufacture.
Die Aufgabe wird gelöst von einer Permanentmagnet-Rotoranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.The object is achieved by a permanent magnet rotor assembly having the features of
Bei einer Ausführungsform umfasst die Permanentmagnet-Rotoranordnung eine Längsdrehachse erste und zweite Enden, mindestens zwei Pole, eine zylindrische Welle mit einer äußeren Oberfläche, die sich in die Richtung der Längsachse erstreckt, eine Mehrzahl von Permanentmagneten, die Abschnitte der Ringsegmente bildet, und sich in Richtung der Längsachse erstreckt, und eine äußere zylindrische Haltehülse, welche die Mehrzahl von Permanentmagneten umgibt, ein zylindrisches Magnetgehäuse umfasst, das an der zylindrischen Welle montiert ist, um die Mehrzahl von Permanentmagneten abzustützen, wobei das zylindrische Magnetgehäuse aus einem magnetischen Material ausgebildet ist und wobei die zylindrische Haltehülse von einer resultierenden Presspassung IF2 vorgespannt ist, die von der folgenden Formel definiert wird:
- - wobei
ØY ein externer Durchmesser der Mehrzahl von Permanentmagneten ist, - -
ØX ein interner Durchmesser des zylindrischen Magnetgehäuses (21 ;21a ,21b ,21c) ist und - - IF1 eine erste Presspassung zwischen einem externen Durchmesser der zylindrischen Welle (
1 ) und dem internen Durchmesser des zylindrischen Magnetgehäuses (21 ;21a ,21b ,21c) ist.
- - in which
OY is an external diameter of the plurality of permanent magnets, - -
Ox an internal diameter of the cylindrical magnet housing (21 ;21a .21b .21c) is and - IF1 a first interference fit between an external diameter of the cylindrical shaft (
1 ) and the internal diameter of the cylindrical magnet housing (21 ;21a .21b .21c) is.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Permanentmagnet -Rotoranordnung umfassen einzeln oder in Kombination insbesondere folgende Merkmale:
- - das zylindrische Magnetgehäuse ist einstückig hergestellt und umfasst einen zylindrischen Abschnitt und zwei Verschlussflansche,
- - das zylindrische Magnetgehäuse umfasst einen zentralen zylindrischen Abschnitt und zwei separate Verschlussflansche umfasst,
- - die zylindrische Haltehülse ist aus einem metallischen Material oder aus einem Verbundmaterial hergestellt,
- - die zylindrische Haltehülse aus einem Verbundmaterial ist um die Anordnung gewickelt, die das zylindrische Magnetgehäuse und die Mehrzahl von Permanentmagneten umfasst,
- - die Permanentmagnete in dem zylindrischen Magnetgehäuse sind durch Kleben, Gießen oder Pressen installiert und damit verbunden.
- the cylindrical magnet housing is made in one piece and comprises a cylindrical section and two closure flanges,
- the cylindrical magnet housing comprises a central cylindrical section and comprises two separate closure flanges,
- the cylindrical holding sleeve is made of a metallic material or of a composite material,
- the cylindrical holding sleeve made of a composite material is wound around the assembly, which comprises the cylindrical magnet housing and the plurality of permanent magnets,
- - The permanent magnets in the cylindrical magnet housing are installed by gluing, casting or pressing and connected.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Permanentmagnet-Rotoranordnung erhalten durch Bilden einer zylindrischen Welle, Bilden eines zylindrischen Magnetgehäuses, das einen Innendurchmesser
Bevorzugte Ausgestaltungen dieser Permanentmagnet -Rotoranordnung umfassen einzeln oder in Kombination insbesondere folgende Merkmale:
- - der externe Durchmesser
ØY des Magnetgehäuses entspricht dem internen Durchmesser der äußeren zylindrischen Haltehülse, - - das Einsetzen der zylindrischen Welle in den Innendurchmesser des zylindrischen Magnetgehäuses ist bei gleichzeitigem Vorspannen der äußeren zylindrischen Haltehülse durch eine resultierende Presspassung
IF2 erfolgt, wobei die PresspassungIF2 mithilfe der folgenden Formel definiert ist: - - wobei ØY ein externer Durchmesser der Mehrzahl von Permanentmagneten ist und
- - ØX ein interner Durchmesser des zylindrischen Magnetgehäuses ist,
- - beim Installieren der Mehrzahl von magnetischen oder magnetisierbaren Elementen in dem zylindrischen Magnetgehäuse sind die magnetischen oder magnetisierbaren Elemente maschinell bearbeitet und die magnetisierbaren Elemente zum Bilden von Permanentmagneten magnetisiert,
- - die äußere zylindrische Haltehülse, welche die Mehrzahl von Permanentmagneten umgibt, die in dem zylindrischen Magnetgehäuse installiert ist, ist aus einem Verbundmaterial hergestellt und durch Wickeln um das zylindrische Magnetgehäuse installiert ist oder ist aus einem metallischen Material hergestellt,
- - die Permanentmagnete sind in dem zylindrischen Magnetgehäuse durch Kleben, Gießen oder Pressen installiert und damit verbunden,
- - das zylindrische Magnetgehäuse ist einstückig hergestellt und umfasst einen zylindrischen Abschnitt und zwei Verschlussflansche,
- - das zylindrische Magnetgehäuse umfasst einen zentralen zylindrischen Abschnitt und zwei separate Verschlussflansche,
- - die Permanentmagnete sind zuerst eingeführt und mit dem zylindrischen Magnetgehäuse als nicht magnetisierte Elemente verbunden, wonach die resultierende Magnetanordnung maschinell bearbeitet ist und die nicht magnetisierten Elemente magnetisiert sind, um betriebsfähige Permanentmagnete vor der Installation der Hülse zu bilden.
- - the external diameter
OY the magnet housing corresponds to the internal diameter of the outer cylindrical holding sleeve, - - The insertion of the cylindrical shaft in the inner diameter of the cylindrical magnet housing is at the same time biasing the outer cylindrical retaining sleeve by a resulting interference fit
IF2 takes place, the press fitIF2 defined by the following formula: - - where ØY is an external diameter of the plurality of permanent magnets and
- ØX is an internal diameter of the cylindrical magnet housing,
- when installing the plurality of magnetic or magnetizable elements in the cylindrical magnet housing, the magnetic or magnetizable elements are machined and the magnetizable elements magnetized to form permanent magnets,
- the outer cylindrical retainer sleeve surrounding the plurality of permanent magnets installed in the cylindrical magnet housing is made of a composite material and installed by winding around the cylindrical magnet housing or is made of a metallic material,
- the permanent magnets are installed in the cylindrical magnet housing by gluing, casting or pressing and connected thereto,
- the cylindrical magnet housing is made in one piece and comprises a cylindrical section and two closure flanges,
- the cylindrical magnet housing comprises a central cylindrical section and two separate closure flanges,
- - The permanent magnets are first inserted and connected to the cylindrical magnet housing as non-magnetized elements, after which the resulting magnet assembly is machined and the non-magnetized elements are magnetized to form operable permanent magnets prior to installation of the sleeve.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung.Further details and advantages of the invention will become apparent from the following purely exemplary and non-limiting description of an embodiment in conjunction with the drawings.
Figurenlistelist of figures
-
1 ist eine Längsschnittansicht von Komponenten einer Rotoranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß einem ersten Schritt des Herstellungsprozesses,1 is a longitudinal sectional view of components of a rotor assembly according to a first embodiment of the invention according to a first step of the manufacturing process, -
2 ist eine Längsschnittansicht von Komponenten einer Rotoranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß einem ersten Schritt des Herstellungsprozesses,2 is a longitudinal sectional view of components of a rotor assembly according to a second embodiment of the invention according to a first step of the manufacturing process, -
3 ist eine Längsschnittansicht von Komponenten einer Rotoranordnung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß einem zweiten Schritt des Herstellungsprozesses,3 is a longitudinal sectional view of components of a rotor assembly according to the first embodiment of the invention according to a second step of the manufacturing process, -
4 ist eine Längsschnittansicht von Komponenten einer Rotoranordnung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß einem zweiten Schritt des Herstellungsprozesses,4 is a longitudinal sectional view of components of a rotor assembly according to the second embodiment of the invention according to a second step of the manufacturing process, -
5 ist eine Längsschnittansicht von Komponenten einer Rotoranordnung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß einem letzten Schritt des Herstellungsprozesses und5 is a longitudinal sectional view of components of a rotor assembly according to the first Embodiment of the invention according to a final step of the manufacturing process and -
6 ist eine Längsschnittansicht von Komponenten einer Rotoranordnung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß einem letzten Schritt des Herstellungsprozesses.6 is a longitudinal sectional view of components of a rotor assembly according to the second embodiment of the invention according to a final step of the manufacturing process.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
Eine typische Anordnung einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist in den
Wie in
Die Mehrzahl von Permanentmagneten oder zu magnetisierenden Elementen
Wenn in diesem Stadium zu magnetisierende Elemente
Sobald die Magnetanordnung, die das Gehäuse
Eine äußere zylindrische Haltehülse
Der nächste Schritt eines Verfahrens zum Herstellen einer Rotormotoranordnung ist in
Die Anordnung
In
Die erforderliche Vorspannung auf die Hülse
Der zweistufige Prozess zum Erzeugen einer Presspassung, einschließlich des zweiten Schritts des Aufschiebens vormontierter Magnetringe
Die
Der zentrale zylindrische Abschnitt
In der Ausführungsform der
Das hier beschriebene Verfahren und die resultierende Rotoranordnung mit vormontierten Ringen weisen eine Reihe von Vorteilen auf.The method and resulting rotor assembly with preassembled rings described herein have a number of advantages.
Eine einfache In-situ-Magnetisierung der Magnetringanordnung
Bei Verwendung des oben erläuterten Einpressverfahrens wirken nur radiale Lasten auf eine Hülse
Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung können die Magnete auf einer anderen Anordnung
Schließlich ermöglicht die Erfindung es, eine Vorspannung präzise auf die Hülse
Obwohl bevorzugte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, versteht es sich, dass beliebige Veränderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Somit lassen sich die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen kombinieren.Although preferred embodiments have been illustrated and described, it should be understood that any changes and modifications may be made thereto without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims. Thus, the features of the various embodiments can be combined.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 5563463 [0002]US 5563463 [0002]
- US 7872553 B2 [0002]US 7872553 B2 [0002]
- US 2005/0093391 A1 [0002]US 2005/0093391 A1 [0002]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R207 | Utility model specification | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: CBDL PATENTANWAELTE GBR, DE |
|
R071 | Expiry of right |