DE2713037A1

DE2713037A1 - Vorrichtung zum festlegen eines ringfoermigen dauermagnets auf einer welle

Info

Publication number: DE2713037A1
Application number: DE19772713037
Authority: DE
Inventors: Jun Phillip S Linscott
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1976-03-25
Filing date: 1977-03-24
Publication date: 1977-09-29
Also published as: FR2345844B1; GB1541967A; IL51615A0; JPS52116815A; FR2345844A1; DE2713037C2; IL51615A; CA1073030A; US4060745A

Description

572-26.712P(26.713H)

SUNDSTRAND CORPORATION, Rockford (Illinois 6IIOI), V.St.A.

Vorrichtung zum Pestlegen eines ringförmigen Dauermagnets auf einer Welle

Die Erfindung bezieht sich auf Dynamomaschinen, insbesondere eine Vorrichtung zum Pestlegen eines Dauermagnets auf einer Welle.

Bei vielen Dynamomaschinen, z. B. bei in Flugzeugen benutzten selbsterregten Synchrongeneratoren, wird als Erregerstromerzeuger ein Dauermagnet-Generator verwendet, bei dem ein kreisrunder Dauermagnet auf der Maschinenwelle gesichert ist. Insbesondere aufgrund der Beschaffenheit der als Dauermagnet verwendeten Werkstoffe ergeben sich jedoch einige Probleme beim Sichern des Dauermagnets

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auf der Welle. Z. B. besteht bei als Dauermagnet verwendeten Werkstoffen wie Alnico VI die Gefahr von Sprödigkeit, und die Werkstoffe haben häufig verschiedene metallurgische Fehler, z. B. zu große Porosität. Es wurde bereits vorgeschlagen, den Magnet auf der Welle durch umfangsmäßiges Festspannen zu sichern. Beim Festspannen des Magnets auf der Welle wird dieser jedoch leicht zu stark beansprucht, so daß während des Betriebs der Maschine Sprünge auftreten. Ferner wurde bereits vorgeschlagen, den Magnet auf der Welle mittels Klebstoff zu sichern. Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß der Klebstoff temperaturempfindlich ist und die Hafteigenschaften sich bei höheren Temperaturen verschlechtern, so daß der Magnet sich eventuell von der Welle lösen kann. Bei vielen Anwendungszwecken ist dies ein schwerwiegender Gesichtspunkt, da Generatoren, insbesondere Luftfahrzeuggeneratoren, häufig bei hohen Umgebungstemperaturen arbeiten müssen. Eines der größten Probleme in bezug auf die Verwendung von Klebstoff stellt sich möglicherweise aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungsverhältnisse der aus Stahl bestehenden Welle und des Dauermagnetwerkstoffs. Wenn z. B. der Magnetwerkstoff eine größere Wärmedehnungszahl als der Werkstoff der Welle hat, besteht die Gefahr, daß sich bei hohen Temperaturen der Magnetwerkstoff von der Welle weg dehnt, wodurch der Klebstoff übermäßig belastet werden würde. Wenn andererseits die Wärmedehnungszahl des Magnetwerkstoffs kleiner als diejenige des Wellenwerkstoffs ist, dehnt sich die Welle bei höheren Temperaturen stärker als der Magnetwerkstoff, wodurch auf den Magnet eine unannehmbar hohe Zugbeanspruchung wirken würde, so daß wiederum eine größere Wahrscheinlichkeit eines Rissigwerdens des Magnetwerkstoffs resultiert.

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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zum Pestlegen eines kreisrunden Dauermagnets auf einer Welle. Dabei hat die Welle einen Auflagerteil mit einer Schulter; ein eine Schulter aufweisender Ring ist am Auflagerteil gesichert, so daß der Dauermagnet in axialer Richtung auf dem Auflagerteil festgelegt ist; ein Sicherungselement, z. B. ein Stift oder ein Keil, greift in den Dauermagnet und in die Welle ein und verhindert ein Verdrehen des Dauermagnets relativ zu der Welle.

Der Auflagerteil ist einstückig mit der Welle ausgebildet und wirkt mit dem die Schulter aufweisenden Ring zusammen, um den Magnet auf der Welle festzulegen, wobei ein Element sowohl in den Magnet als auch in die Welle eingreift und ein Verdrehen des Magnets relativ zur Welle verhindert und ferner zwischen dem Auflagerteil und dem Magnet ein flexibler Werkstoff angeordnet ist.

Durch die Erfindung wird also eine Vorrichtung angegeben, bei der die Welle einer Dynamomaschine einen kreisrunden Auflagerteil mit einer äußeren Auflagefläche und einer Schulter an einem Ende hat und ein eine Schulter aufweisender Ring am Auflagerteil gesichert ist und mit der Schulter des Auflagerteils zusammenwirkt, um den Magnet in axialer Richtung auf der Welle festzulegen. Dadurch werden auf den Dauermagnet einwirkende Belastungen kleingehalten. Ein Drehschlupf des auf der- Welle festgelegten Magnets wird durch einen Stift, der sowohl in den Magnet als auch in den die Schulter aufweisenden Ring eingreift, oder durch einen zwischen dem Auflagerteil und dem Magnet angeordneten Keil verhindert, Zwischen der Auflagefläche

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und dem Magnet ist ein flexibler Werkstoff angeordnet, der Schwingungen und Bewegungen des auf der Welle festgelegten Magnets reduziert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht des ersten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung nach der Erfindung; und

Fig. 2 eine Perspektivansicht des zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung.

Kach Fig. 1 ist in einer Dynamomaschine eine Welle 10 drehbar, die einen kreisringförmigen Dauermagnet 12 trägt. Typischerweise wird der Dauermagnet 12 als ein Teil eines Dauermagnet-Generators in einer selbsterregten Dynamomaschine, z. B. einem Synchrongenerator, verwendet. Die Welle 10 umfaßt einen mit ihr einstückig ausgeführten, kreisrunden Auflagerteil 14» der auf seinem Außendurchmesser eine äußere kreisrunde Auflagefläche 16 und eine Ringschulter 18 aufweist, die verhindert, daß der Dauermagnet 12 sich in axialer Richtung nach rechts verschiebt. Am Auflagerteil 14 ist ein mit einer Schulter ausgebildeter Ring 20 gesichert, der eine äußere Auflagefläche 21 und eine ringförmige Schulter 22 aufweist, die verhindert, daß der Dauermagnet in axialer Richtung nach

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links längs der Auflagefläche 21 verschoben wird. Die Schultern 18 und 22 wirken also zusammen, um den Dauermagnet 12 axial auf der Auflagefläche 16 festzulegen. Die Schultern 18 und 22 sind durch den Kontakt des Endes des Rings 20 mit der Endfläche 23 des Auflagerteils 14 beabstandet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der die Schulter aufweisende Ring 20 am Auflagerteil 14 der Welle 10 durch mehrere Befestigungselemente, nämlich Bolzen 24, 25 und eine Gegenmutter 26, gesichert. Die Flächen 16 und 21 dienen als Auflageflächen für den Dauermagnet 12, jedoch liegt dieser in erster Linie auf der Fläche auf.

Ein Verdrehen des Dauermagnets 12 in bezug auf die Welle 10 wird durch einen Stift 28 verhindert. Dieser ist in ein Loch oder eine Aufnahme 29 im Ring 20 bevorzugt im Preßsitz eingesetzt. Die Innenfläche des Dauermagnets 12 ist mit einem Schlitz 30 ausgebildet, dessen Weite gering größer als der Durchmesser des Stifts 28 ist und der dazu dient, den Dauermagnet 12 mit dem Stift 28 zu verbinden.

Um auf den Dauermagnet 12 wirkende Druckbeanspruchungen, die zu einem Versagen aufgrund von Rissen führen könnten, zu vermeiden, ist bei allen zu erwartenden Betriebstemperaturen der Abstand zwischen den Schultern 18 und größer als die axiale Breite des Dauermagnets 12. Dadurch wird sichergestellt, daß auf den Dauermagnet 12 keine axialen Druckbeanspruchungen aufgrund einer Wärmedehnung der Schultern 18 und 22 wirken und zu einem Bruch des Magnetwerkstoffs führen können. Gleichermaßen sind der Auflagerteil 14 und der Haltering 20 so ausgebildet, daß

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der Durchmesser der Auflageflächen 16 und 21 bei allen zu erwartenden Betriebstemperaturen jederzeit wenigstens gering kleiner als der Innendurchmesser des Dauermagnets 12 ist. Dadurch wird verhindert, daß durch eine wärmebedingte Dehnung der Welle der Dauermagnet 12 eine innere Zugbeanspruchung erfährt.

Um Schwingungen und eine zu starke Bewegung des Dauermagnets 12 auf der Welle 10 zu verhindern, ist ein flexibler Werkstoff 32 zwischen dem Innendurchmesser des Dauermagnats 12 und den Auflageflächen 16 und 21 sowie zwischen den Enden des Dauermagnets und den Schultern 18 und 22 angeordnet. Der flexible Werkstoff 32 füllt den radialen und axialen Spielraum zwischen den Auflageflachen und dem Dauermagnet 12 aus. Die Abstände zwischen den Auflageflächen und dem Dauermagnet 12 sind in den Fig. 1 und 2 zur besseren Verdeutlichung gering übertrieben wiedergegeben. Als flexibler Werkstoff 32 sind sehr viele verschiedene Werkstoffe einschließlich verschiedener Gummiverbindungen oder auch ein O-Ring geeignet; bevorzugt wird jedoch ein unter dem Warenzeichen LOC-TITE vertriebener Werkstoff oder andere Werkstoffe, die den militärischen Vorschriften Mil-R-46082-A oder Mil-S-22473-D entsprechen, verwendet. Bevorzugt hat der flexible Werkstoff 32 eine solche Wärmedehnungscharakteristik, daß er eine Wärmedehnung der Welle 10 oder des Dauermagnets 12 absorbieren kann, ohne daß auf den Dauermagnet 12 übermäßige Spannungen wirken, und gleichzeitig während allen zu erwartenden Betriebstemperaturen oder Umlaufbedingungen mit der Welle und dem Dauermagnet in Kontakt bleibt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 hauptsächlich durch die Art und

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Weise, in der ein Verdrehen des Dauermagnets 12 relativ zu der Welle 10 verhindert wird. Statt mittels des am Ring 20 gesicherten Stifts 28 (Fig. 1) wird dies mittels eines Keils 34 erreicht, der in eine aus dem Dauermagnet 12 herausgeformte Keilnut 36 und eine aus dem Auflagerteil 14 herausgeformte Keilnut 38 eingesetzt ist.

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Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Festlegen eines ringförmigen Dauermagnets auf einer Welle,
gekennzeichnet durch

einen mit der Welle (10) einstückigen, im wesentlichen
kreisrunden Auflagerteil (H) mit einer äußeren Auflagefläche (16), deren Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Dauermagnets (12) ist, und mit einer
Schulter (18), die eine Axialverschiebung des Dauermagnets (12) in eine erste axiale Richtung verhindert;
einen Ring (20) mit einer Schulter (22), die eine Axialverschiebung des Dauermagnets (12) in eine zweite axiale Richtung verhindert;

Lefestigungselemente (24, 25, 26) zum Sichern des Rings
(20) am Auflagerteil (H); und

wenigstens ein in den Dauermagnet (12) eingreifendes
Sicherungselement (28) gegen Verdrehen des Dauermagnets
(12) relativ zu der Welle (10).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zv/isehen der Auflagefläche (16) und dem Dauermagnet (12) ein flexibler Werkstoff (32) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherungselement ein Stift (28) ist und daß der Ring (20) wenigstens eine Aufnahme (29) für das Ende des Stifts (28) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (28) im Preßsitz in der Aufnahme (29) gesichert ist.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (12) mit einem Schlitz (30) zur Aufnahme des anderen Endes des Stifts (28) ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auflagerteil (14) und die Innenfläche des Dauermagnets (12) mit Keilnuten (36, 38) ausgebildet sind und das Sicherungselement ein Keil (34) ist, der in beide Keilnuten (36, 38) eingreift.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei allen zu erwartenden Betriebstemperaturen der Durchmesser der Auflagefläche (16) kleiner als der Innendurchmesser des Dauermagnets (12) ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Schulter (18) des Auflagerteils (14) und der Schulter (22) des Rings (20) bei allen zu erwartenden Betriebstemperaturen größer als die axiale Breite des zwischen den Schultern (18, 22) befindlichen Dauermagnets (12) ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Sichern des Rings (20) am Auflagerteil (14) mehrere um den Radius des Rings (20) und des Auflagerteils (t4) beabstandete Bolzen- und Muttereinheiten (24, 25, 26) vorgesehen sind.

10. Vorrichtung zum Festlegen eines ringförmigen Magnets auf einer Welle,

gekennzeichnet durch

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eine Welle (10) mit einem größeren mittigen Magnetauflagerteil (14), der eine äußere Magnetauflagefläche (16) und an deren einem Ende eine Schulter (18) zum Begrenzen einer Axialverschiebung eines Magnets (12) auf der Auflagefläche (16) aufweist;

einen auf dem Auflagerteil (H) angeordneten ringförmigen Magnet (12);

einen auf der Welle (10) angeordneten Haltering (20), dessen eines Ende an dem von der Schulter (18) fernen Ende des Auflagerteils (H) anliegt;

eine äußere Magnetauflagefläche (21) auf und eine Ringschulter (22) an dem Haltering (20), die der Schulter (18) des Auflagerteils (H) gegenüberliegt und eine Axialverschiebung des Magnets (12) auf der Welle (10) begrenzt; und Befestigungselemente (24, 25, 26) zum Sichern des Halterings (20) an der Welle (10) bei zwischen den Schultern (18, 22) gehaltenem Magnet (12).

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