DE202019104522U1

DE202019104522U1 - Electromagnetic component

Info

Publication number: DE202019104522U1
Application number: DE202019104522.1U
Authority: DE
Original assignee: Ms Schramberg Holding GmbH; Ms-Schramberg Holding GmbH
Current assignee: Ms Schramberg Holding GmbH; Ms-Schramberg Holding GmbH
Priority date: 2019-08-16
Filing date: 2019-08-16
Publication date: 2020-08-19
Anticipated expiration: 2029-08-17

Abstract

Elektromagnetisches Bauteil, das im Betrieb einer, insbesondere auch hohen, Drehzahl ausgesetzt ist, mit einer von einer Ummantelung (3) eingefassten Magnetanordnung (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (3) aus einem amorphen Metall ausgebildet ist.

Electromagnetic component which is exposed to a particularly high speed during operation, with a magnet arrangement (1) enclosed by a casing (3), characterized in that the casing (3) is made of an amorphous metal.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisches Bauteil, das im Betrieb einer, insbesondere auch hohen, Drehzahl aussetzbar ist, mit einer von einer Ummantelung eingefassten Magnetanordnung, sowie auf einen Motor oder Generator, einen Turbolader und ein Lager mit einem solchen elektromagnetischen Bauteil.The invention relates to an electromagnetic component that can be interrupted during operation at a speed, in particular a high speed, with a magnet arrangement enclosed by a casing, and to a motor or generator, a turbocharger and a bearing with such an electromagnetic component.

Ein elektromagnetisches Bauteil dieser Art ist in der DE 20 2008 017 587 U1 und auch in der WO 2018/054679 A1 angegeben. Dieses als Rotor ausgebildete elektromagnetische Bauteil umfasst eine Magnetanordnung mit Permanentmagneten, die von einer Ummantelung umhüllt und auf beiden Stirnseiten von Deckelelementen eingefasst und durch die so gebildete Umkappselung gegen äußere Einflüsse geschützt und zudem als kompakte, gut z. B. in eine elektrische Maschine, wie Motor oder Generator, einbaubare Einheit einsetzbar ist. Für eine sichere Funktion und in unterschiedlichen Einbausituationen, wie z. B. bei Erfordernis eines präzisen, unwuchtfreien Rundlaufs, Widerstandsfähigkeit gegenüber Fliehkräften bei hohen Drehzahlen, widriger physikalischer oder chemischer Umgebung, hoch effiziente Wirkungsweise beim Betrieb, ist häufig hoher Fertigungsaufwand zum Einhalten der Einsatzbedingungen erforderlich.An electromagnetic component of this type is in the DE 20 2008 017 587 U1 and also in the WO 2018/054679 A1 specified. This electromagnetic component designed as a rotor comprises a magnet arrangement with permanent magnets, which are encased in a casing and enclosed on both end faces by cover elements and protected against external influences by the encapsulation thus formed and also as a compact, good z. B. in an electrical machine, such as a motor or generator, can be installed unit. For a safe function and in different installation situations, such as B. When a precise, unbalance-free concentricity is required, resistance to centrifugal forces at high speeds, adverse physical or chemical environment, highly efficient operation during operation, high manufacturing costs are often required to comply with the operating conditions.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromagnetisches Bauteil der eingangs genannten Art sowie einen Motor oder Generator, Turbolader oder ein Lager, insbesondere Magnetlager, bereitzustellen, das/der bei möglichst effizienter Fertigung hohen Anforderungen an die Betriebsfähigkeit gerecht wird.The present invention is based on the object of providing an electromagnetic component of the type mentioned at the beginning as well as a motor or generator, turbocharger or a bearing, in particular a magnetic bearing, which meets high operational requirements while being manufactured as efficiently as possible.

Diese Aufgabe wird bei einem elektromagnetischen Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1, bei einem Motor oder Generator mit den Merkmalen des Anspruchs 7, einem Turbolader mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und einem Lager mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.This object is achieved with an electromagnetic component with the features of claim 1, with a motor or generator with the features of claim 7, a turbocharger with the features of claim 8 and a bearing with the features of claim 9.

Demnach ist vorgesehen, dass bei dem elektromagnetischen Bauteil die Ummantelung aus einem amorphen Metall ausgebildet ist. Die so ausgebildete Ummantelung hat den Vorteil, dass sie magnetisch nicht leitend ist und zudem hohe mechanische, physikalische und chemische Stabilität gegen äußere Einflüsse und insbesondere auch gegenüber hohen Fliehkräften besitzt. Sie kann für eine hohe Effizienz beim Betrieb vorteilhaft dünnwandig ausgebildet und präzise für gute Rundlaufeigenschaften ausgebildet werden, so dass das so ausgestaltete elektromagnetische Bauteil sowie ein damit ausgestalteter Motor oder Generator, Turbolader oder ein Lager, insbesondere Magnetlager, wesentliche Vorteile, wie beispielsweise beim Einsatz mit hohen Rotationsgeschwindigkeiten, bietet. Auch die dem Material der Ummantelung eigene Elastizität kann dabei von Vorteil sein.Accordingly, it is provided that the casing of the electromagnetic component is made of an amorphous metal. The casing formed in this way has the advantage that it is magnetically non-conductive and also has high mechanical, physical and chemical stability against external influences and, in particular, against high centrifugal forces. It can advantageously be thin-walled for high efficiency during operation and designed precisely for good concentricity properties, so that the electromagnetic component configured in this way and a motor or generator, turbocharger or a bearing, in particular magnetic bearing, have significant advantages, such as when used with high rotational speeds. The elasticity inherent in the material of the sheathing can also be advantageous.

Ein vorteilhafter Aufbau und Vorteile für die Funktion werden dadurch erreicht, dass die Ummantelung als Spritzgussteil gefertigt ist.An advantageous structure and advantages for the function are achieved in that the casing is manufactured as an injection molded part.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Ummantelung als zylindrische Hülse mit oder ohne Boden ausgestaltet ist, in die die Magnetanordnung eingefügt ist.An advantageous embodiment consists in that the casing is designed as a cylindrical sleeve with or without a base, into which the magnet arrangement is inserted.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung mit vorteilhaften Anpassungsmöglichkeiten an jeweilige Anforderungen besteht darin, dass die Ummantelung als 3D-Printhülse oder als verbundene 3D-Printringe hergestellt ist, in die die Magnetanordnung (1) eingefügt ist oder die auf die Magnetanordnung aufgepresst oder aufgeschrumpft ist.Another advantageous embodiment with advantageous adaptation options to the respective requirements consists in the fact that the casing is manufactured as a 3D print sleeve or as a connected 3D print ring into which the magnet arrangement 1 ) is inserted or which is pressed or shrunk onto the magnet assembly.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale ergeben sich dadurch, dass die Magnetanordnung mindestens einen aus Pulverteilchen gepressten, gesinterten oder kunststoffgebundenen Magnetkörper umfasst, der in die Ummantelung kraftschlüssig eingedrückt oder eingeklebt ist.Further advantageous design features result from the fact that the magnet arrangement comprises at least one magnet body which is pressed, sintered or plastic-bonded from powder particles and which is force-locked or glued into the casing.

Ein vorteilhafter Aufbau und eine vorteilhafte Funktion werden ferner dadurch erhalten, dass die Ummantelung durch Umspritzen der Magnetanordnung aufgebracht ist.An advantageous structure and an advantageous function are also obtained in that the casing is applied by overmolding the magnet arrangement.

Eine für besondere Einsatzzwecke weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvariante besteht darin, dass die Ummantelung für einen Berstschutz bei Umdrehungen des Bauteils von mehr als 50.000 U/min, insbesondere mehr als 200.000 U/min ausgelegt ist.A further advantageous embodiment variant for special purposes consists in the fact that the casing is designed for burst protection when the component rotates at more than 50,000 rpm, in particular more than 200,000 rpm.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines elektromagnetischen Bauteils in Form eines Rotors für eine elektrische Maschine in auseinandergezogener, perspektivischer Ansicht und
2 ein elektromagnetisches Bauteil in Form eines Rotors im zusammengebauten Zustand in einer seitlichen Ansicht.

The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment with reference to the drawings. Show it:

1 an embodiment of an electromagnetic component in the form of a rotor for an electrical machine in an exploded, perspective view and
2 an electromagnetic component in the form of a rotor in the assembled state in a side view.

1 zeigt ein elektromagnetisches Bauteil in Form eines Rotors in auseinandergezogener Darstellung mit einer Magnetanordnung 1 in Form eines schematisch dargestellten, zylindrischen Magnetkörpers, daran stirnseitig koaxial vorstehenden Achsabschnitten 2, einer zylinderförmigen Ummantelung 3 und einer stirnseitigen Abdeckung 4 mit einem stirnseitigen Deckelteil 4.3, einem umlaufenden Abschnitt 4.2 und einem den Achsabschnitt umgebenden Halteabschnitt 4.1. Die Magnetanordnung 1 mit den Achsabschnitten 2 bildet einen inneren Rotorteil 10. Die mit Permanentmagneten ausgebildete Magnetanordnung 1 ist z. B. als gesinterter oder kunststoffgebundener, aus Pulverteilchen gepresster Permanentmagnet ausgeführt. 1 shows an electromagnetic component in the form of a rotor in an exploded view with a magnet arrangement 1 in the form of a schematically illustrated, cylindrical magnet body, axially projecting axially thereon on the end face 2 , a cylindrical casing 3 and a front cover 4th with a front cover part 4.3 , a circumferential section 4.2 and one the axis section surrounding holding section 4.1 . The magnet arrangement 1 with the axis sections 2 forms an inner part of the rotor 10 . The magnet arrangement formed with permanent magnets 1 is z. B. designed as a sintered or plastic-bonded permanent magnet pressed from powder particles.

Wie eingangs beschrieben ist die Ummantelung 3, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zylinderförmig ausgestaltet ist, aus einem amorphen Metall hergestellt. Die Magnetanordnung 1 wird bei der Fertigung z. B. in die Ummantelung 3 eingefügt und darin kraftschlüssig festgelegt, wobei geometrische und physikalische Fertigungsparameter genau abgestimmt sind. Eine weitere vorteilhafte Vorgehensweise besteht darin, dass die Ummantelung 3 spritzgusstechnisch durch Umspritzen der Magnetanordnung 1 aufgebracht wird. Das amorphe Metall bildet auch bei dünnwandiger Ausbildung, z. B. im Bereich weniger als 1 mm oder auch etwas mehr, eine hohe Stabilität sowie eine gewisse Elastizität und kann hoch präzise gefertigt werden. Dadurch ergibt sich ein im Wesentlichen unwuchtfreier Rundlauf und eine hohe Stabilität auch bei hohen Umlaufgeschwindigkeiten z. B. über 50.000 U/min oder auch über 200.000 U/min, wie sie bei Turboladern auftreten. Zudem besitzt die Ummantelung 3 aus dem amorphen Metall den Vorteil, dass sie magnetisch nicht leitend ist. The sheathing is as described above 3 , which is cylindrical in the embodiment shown, made of an amorphous metal. The magnet arrangement 1 is used in the production z. B. in the sheath 3 inserted and fixed therein with a force fit, with geometrical and physical production parameters being precisely matched. Another advantageous procedure is that the casing 3 Injection molding by encapsulating the magnet assembly 1 is applied. The amorphous metal forms even with thin-walled training, z. B. in the area of less than 1 mm or a little more, a high stability and a certain elasticity and can be manufactured with high precision. This results in a substantially unbalance-free concentricity and high stability even at high rotational speeds such. B. over 50,000 rpm or over 200,000 rpm, as occur with turbochargers. In addition, the jacket has 3 the amorphous metal has the advantage that it is magnetically non-conductive.

Weiterhin kann die Ummantelung 3 mittels 3D-Drucks gefertigt und damit gut auf jeweilige Anforderungen abgestimmt werden. Die Magnetanordnung 1 mit dem mindestens einen Magnetkörper kann in die so gebildete Ummantelung 3 eingefügt werden, wie vorstehend angegeben, oder sie kann auf die Magnetanordnung 1 aufgepresst oder aufgeschrumpft werden.Furthermore, the sheathing 3 manufactured using 3D printing and thus well matched to the respective requirements. The magnet arrangement 1 with the at least one magnetic body can be in the casing thus formed 3 can be inserted as noted above, or they can be attached to the magnet assembly 1 be pressed on or shrunk on.

Amorphe Metalle sind in unterschiedlichen Legierungen verfügbar, wie z. B. auf Basis von Kupfer, Titan, Eisen oder Platin.Amorphous metals are available in different alloys, such as: B. based on copper, titanium, iron or platinum.

Weitere vorteilhafte Baugruppen mit dem so aufgebauten elektromagnetischen Bauteil sind elektrische Maschinen (Motor oder Generator) und Lager, insbesondere Magnetlager.Further advantageous assemblies with the electromagnetic component constructed in this way are electrical machines (motor or generator) and bearings, in particular magnetic bearings.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 202008017587 U1 [0002]
WO 2018/054679 A1 [0002]

Claims

Electromagnetic component which is exposed to a particularly high speed during operation, with a magnet arrangement (1) enclosed by a casing (3), characterized in that the casing (3) is made of an amorphous metal.

Component after Claim 1 , characterized in that the casing (3) is manufactured as an injection molded part.

Component after Claim 1 or 2 , characterized in that the casing (3) is designed as a cylindrical sleeve with or without a bottom, into which the magnet arrangement (1) is inserted.

Component after Claim 1 or 3 , characterized in that the casing (3) is manufactured as a 3D print sleeve or as a connected 3D print rings into which the magnet arrangement (1) is inserted or which is pressed or shrunk onto the magnet arrangement (1).

Component after Claim 3 , characterized in that the magnet arrangement (1) comprises at least one magnet body pressed, sintered or plastic-bonded from powder particles, which is pressed or glued into the casing with a force fit.

Component after Claim 1 or 2 , characterized in that the casing (3) is applied by injection molding around the magnet arrangement (1).

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the casing (3) is designed for burst protection when the component rotates at more than 50,000 rpm, in particular more than 200,000 rpm.

Motor or generator with an electromagnetic component designed as a rotor according to one of the Claims 1 to 7th .

Turbocharger with an electromagnetic component designed as a rotor according to one of the Claims 1 to 7th .

Bearings, in particular magnetic bearings, with an electromagnetic component according to one of the Claims 1 to 7th .