DE2845251A1 - Verfahren zur herstellung eines rotors fuer elektrische maschinen - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines rotors fuer elektrische maschinenInfo
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Description
PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBEZR · D
· TEL, (O2O1) 412687
Β 82
BSR LIMITED Powke Lane, Cradley Heath, Warley, West Midlands, England
Verfahren zur Herstellung eines Rotors für elektrische Maschinen
Die Erfindung bezieht sich auf Rotoren für elektrische Maschinen und insbesondere auf Rotoren für kleine Induktionsmotoren, die jeweils einen auf einer Welle angebrachten
Ring aus magnetischem Keramikmaterial aufweisen, der nach der Magnetisierung des Materials einen keramischen Ringmagneten bildet. Der normalerweise zylindrische Magnet
wird derart magnetisiert, daß er eine Anzahl bestimmter Pole aufweist, und er kann entweder allein oder in Kombination
mit einer Wicklung verwendet werden.
Bekannt ist ein keramischer Ringmagnet mit einem in zylindrische Form gebrachten Magnetpulver- und Keramik-Material. Zur Befestigung des Rings aus magnetischem
Keramikmaterial auf der Welle wird aushärtbares Material
im Spritzgußverfahren in die Bohrung des magnetischen Materials eingebracht, während das magnetische Material
und die Welle in der Form einer Spritzgußmaschine in geeigneter Weise angeordnet sind. Das Problem bei dieser
Verfahrensweise besteht darin, daß der Druck, wie er beim Spritzgießen verwendet wird, radial auswärts gerichtete
Kräfte hervorruft und daß außerdem aufgrund von Thermo-
Z/ko.
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schocks Spannungen entstehen. Die Kombination dieser Wirkungen reicht aus, um den Ring aus magnetischere Keramikmaterial zu sprengen oder zu spalten, da dieses Material
nicht die Festigkeit eines ganz aus Metall bestehenden zylindrischen Magneten besitzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ring aus magnetischem Keramikmaterial auf einer Rotorwelle durch
einen Spritzgußprozeß zu befestigen, ohne die Gefahr eines Sprengens, Zerbrechens oder Spaltens des aus magnetischem
Material bestehenden Ringes.
In der nachfolgenden Beschreibung wird der Ausdruck "Ring aus magnetischem Material" sowohl für bereits magnetisiertes
Material als auch für einen zylindrischen Rohling aus noch nicht magnetisiertem Material verwendet, wobei letzteres zur
Herstellung eines keramischen Ringmagneten einer nachfolgenden Magnetisierung unterzogen wird.
Ausgehend von einem Verfahren zur Herstellung eines Rotors mit einem auf einer Welle angebrachten Ring aus keramischen
Material, bei dem die Welle und der Ring aus magnetischem Material in eine Form einer Spritzgußmaschine eingesetzt
werden, schlägt die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe vor, daß in den Formhohlraum Strukturschaum-Kunststoff eingespritzt wird, der nach dem Aushärten «ine den Ring aus
magnetischem Material auf der Welle halternde Nabe bildet.
Eine alternative Lösungsmöglichkeit der Erfindung besteht bei einem Verfahren zum Herstellen eines Rotors mit einem
auf einer Welle angebrachten Ring aus magnetischem Keramikmaterial, bei dem die Welle und der Ring in eine Form einer
Spritzgußmaschine eingesetzt werden und aushärtbares Material in den Formhohlraum eingespritzt wird, das nach dem Aushärten eine den Ring aus magnetischem Material auf der Welle
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halternde Nabe bildet, erfindungsgemäß darin, daß vor dem Einspritzen des aushärtbaren Materials in den Formhohlraum
ein rohrförmiges Bauteil in die Bohrung des Rings eingesetzt wird«
Das rohrförraige Bauteil kann radial nachgiebig sein. Das
aushärtbare Material kann in beiden vorgenannten Verfahrensalternativen aus Kunststoff material oder aus einer Metalllegierung
mit niedrigem Schmelzpunkt bestehen.
Das Zerreißen oder Zersprengen des aus magnetischem Material bestehenden Ringes wird durch beide vorgenannten Verfahrensweisen
überwunden.
Bei den Verfahren gemäß der ersten Alternative absorbiert der Strukturschaum-Kunststoff radial auswärts gerichtete
Kräfte, die bei Spritzgußprozessen hervorgerufen werden, und außerdem Spannungen aufgrund eines Theraoschocks, wodurch
die Größe der Zerreiß- und Sprengkräfte auf den Ring aus Magnetische» Material wesentlich verringert wird.
Bei der anderen Verfahrensalternative wirken radial gerichtete Sprengkräfte und thermische Beanspruchungen auf
das rohrförmige Bauteil, welches diesen Kräften standhält und verhindert, daß diese Kräfte auf den Ring aus
magnetischem Material in solcher Größe übertragen werden, daß dieser Ring beschädigt werden könnte.
Beispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig· I einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß
hergestellten Rotor;
Fig. 2 einen Schnitt durch einen nach einer Verfahrensalternative hergestellten Rotor;
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—4"-
Fig· 3 eine Stirnansicht auf den Rotor gemäß Fig. 2;
Fig. 4 eine Draufsicht auf ein verformbares
Bauteil des Rotors gemäß den Fig. 2 und 3 vor dessen Formung zu einem zylindrischen
Körper;
Fig. 5 eine Seitenansicht auf das nachgiebige bew.
verformbare Bauteil gemäß FIg. 4; und
Fig. 6 eine Schnittansicht durch ein drittes Ausführungsbeispiel des Rotors.
In Fig. 1 ist ein Rotor für einen elektrischen Induktionsmotor mit einer Welle 10 und einem keramischen Ringmagneten
11 gezeigt, welch letzterer in der nachfolgend beschriebenen Weise mit Hilfe einer Nabe 12 auf der Welle befestigt ist.
Die Welle 10 weist eine Ausnehmung 13 auf, in die ein Teil der Nabe 12 eingreift, um letztere drehfest mit der Welle zu
verbinden. Die Nabe 13 wird dadurch gebildet, daß man ge» eigneten Kunststoff in eine Formanordnung einer herkömmlichen
Spritzgußmaschine einspritzt. Die Welle 10 und der Ringin
magnet 11 sind der Form angeordnet, und die Form hat eine solche Ausbildung, daß sie zusammen mit dem Ringmagneten 11 und der Welle 10 die Konfiguration der Nabe 13> 9ter In Fig. 1 dargestellten Weise bestimmt. Es ergibt sich eine Nabe mit Endflanschen 14 und einem zylindrischen Mittelteil 15 sowie ein allgemein ringförmiger Hohlraum 16, der das Gesamtgewicht des Rotors reduziert und einen wandabschnitt geeignet für: thermoplastisches Gießen bildet.
magnet 11 sind der Form angeordnet, und die Form hat eine solche Ausbildung, daß sie zusammen mit dem Ringmagneten 11 und der Welle 10 die Konfiguration der Nabe 13> 9ter In Fig. 1 dargestellten Weise bestimmt. Es ergibt sich eine Nabe mit Endflanschen 14 und einem zylindrischen Mittelteil 15 sowie ein allgemein ringförmiger Hohlraum 16, der das Gesamtgewicht des Rotors reduziert und einen wandabschnitt geeignet für: thermoplastisches Gießen bildet.
Ein geeigneter Kunststoff ist gemäß der Erfindung ein Strukturschaum-Kunststoff, z.B. Acrylonitrilbutadienstyrol
(ABS), der während des Spritzgießens in der Form zum Verschäumen gebracht wird. Dadurch werden die radial auswärtsgerichteten
Kräfte und Spannungen, die aufgrund des thermischen Schocks hervorgerufen werden, weitgehend im
Schaumstoff selbst absorbiert, während dieser sich in der Form bildet und daher wird «in beträchtlicher Teil der
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Spreng- bzw« Berstkräfte eliminiert, die anderenfalls auf den
Ringmagnet 11 wirken würden.
Im folgenden wird auf die Figuren 2 bis 5 bezug genommen.
In den Figuren 2 und 3 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines Rotors für einen elektrischen Induktionsmotor
gezeigt, der eine Welle 110 aufweist, auf der über eine Nabe 112 ein keramischer Ringmagnet 111 befestigt ist. Die
Welle 110 1st mit einer Ausnehmung 113 versehen, durch die die Nabe 112 drehfest auf der Welle gehalten wird. Ein
zylindrisches Bauteil 114 greift bei den in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen in die Bohrung 115 des
Ringmagneten 111. Dieses zylindrische Bauteil 114 wird aus einem mit 116 in den Fig. 4 und 5 bezeichneten Band
aus Federmetall gebildet, das in eine gewellte Form gebracht und danach in eine in den Fig. 2 und 3 dargestellte
zylindrische Ausbildung gebogen wird, wobei eine Endwelle in die entgegengesetzte Endwelle eingehängt wird, um die
Ey linder form aufrechterhalten.
Der Ringmagnet 111 mit dem in dessen Bohrung 115 eingesetzten zylindrischen Bauteil 114 wird zusammen mit der
Welle 110 in die Form einer Spritsgußmaschine eingebracht und geeignetes Kunststoff materIaI in den Hohlraum zwischen dem zylindrischen Bauteil 114 und der Welle
110 eingespritzt.
Wenn auch die Form der Nabe bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 2 ähnlich derjenigen des AusfUhrungsbeispiels
in Fig. 1 ist, können andere Ausbildungen vorgesehen werden; so kann beispielsweise ein zentraler Nabenabschnitt mit der
Welle 110 formschlüssig verbunden werden, wobei mehrere von diesem abgehende radiale Rippen mit einem unmittelbar in der
Bohrung des Magneten befindlichen Ringabschnitt verbunden sind und das nachgiebige zylindrische Bauteil 114 enthalten.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel kann jedes geeignete Kunststoff material verwendet werden, und es braucht kein Strukturschaum-Kunststoff
eingesetzt zu werden· Anstelle eines Kunststoffs kann auch eine Metallegierung mit niedrigem Schmelzpunkt
verwendet werden.
Wenn Kunststoff oder eine Metallegierung mit niedrigem Schmelzpunkt in den Formhohlraum gespritzt wird, werden
radial gerichtete Kräfte und thermische Spannungen, die anderenfalls direkt auf den Ringmagneten ill wirken
würden, an dem zylindrischen Bauteil 114 wirksam, welches die Spannungen und Kräfte auf den Ringmagneten ill abbaut.
Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das mit demjenigen nach den Figuren 2 und 3 übereinstimmt, jedoch
mit der Ausnahme, daß anstelle des zylindrischen Bauteils 114 des Ausführungsbeispiels nach den Figuren 2 und 3 eine
dichtgewickelte Schraubenfeder 214 eingesetzt 1st. Die Feder 214 greift in enger Passung in die Bohrung 215 des Ringmagneten
211 ein und nimmt radiale Kräfte und Spannungen, die beim Spritzgießen durch Thermoschock hervorgerufen werden,
auf.
Wenn auch bei den zuvor beschriebenen Beispielen der Ringmagnet aus einem magnetischen Material besteht, das bereits
vor der Einführung in die Spritzgußmaschine magnetisiert worden ist, ist leicht einzusehen, daß ggfs. ein Bauteil
derselben Form aus magnetischem Material ohne vorhergehende Magnetisierung in die Spritzgußmaschine eingesetzt werden
kann, wobei dann der Rotor nach der Entfernung aus der Spritzgußmaschine magnetisiert wird.
Außerdem 1st einzusehen, daß ggfs. die Innenform des magnetischen Materials nicht zylindrisch zu sein braucht,
wobei das rcfosfförmige Bauteil eine der von der Zylinderform
abweichenden Innenform komplementäre Gestaltung- erhält.
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Claims (10)
- -7βLfC rf- 2c''cA /PATENTANWÄLTE ZENZ & HELPKR · D 43CC ESSEN 1 · AM RUHRSTEIN 1 ■ TEL.: (02OD 4126 Seite — •ί"'— Β 8228A5251Patentansprüche»rse = 3E=! S = S3 = SS3 S= S3« ST = C = Si=: S=SSZSSSTCl. Verfahren zur Herstellung eines Rotors mit einem auf einer welle angebrachten Ring aus keramischen Material, bei dem die Welle und der Ring aus magnetischem Material in eine Form einer Spritzgußmaschine eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet , daß in den Formhohlraum Strukturschaum—Kunststoff eingespritzt wird, der nach dem Aushärten eine den Ring aus magnetischem Material auf der Welle haltende Nabe bildet.
- 2. Verfahren zur Herstellung eines Rotors mit einem auf einer Welle angebrachten Ring aus magnetischem Keramikmaterial, bei dem die Welle und der Ring in eine Form einer Spritzgußmaschine eingesetzt werden und aushärtbares Material in den Formhohlraum eingespritzt wird, das nach dem Aushärten eine den Ring aus magnetischem Material auf der Welle halternde Nabe bildet, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einspritzen des aushärtbaren Materials in den Formhohlraum ein rchrförraiges Bauteil in die Bohrung des Rings eingesetzt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strukturschaum-Kunststoff aus Acrylonitrilbutadien*. styrol(ABS) besteht.
- 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aushärtbare Material aus Kunststoff besteht.Z/ko.909817/0825ORIGINAL INSPECTED28A5251
- 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als aushärtbares Material eine Metallegierung mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet wird.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als rohrförmiges Bauteil ein nachgiebiges Bauteil verwendet wird·
- 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2,und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet; daß als rohrförmiges Bauteil ein in einer diametralen Ebene gewelltes Bauteil verwendet wird.
- 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Bauteil durch enge Wicklung einer Schraubenfeder gebildet wird·
- 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Material vor dessen Einführung in die Spritzgußmaschine magnetisiert wird.
- 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Material nach Entfernung aus der Spritzgußmaschine magnetisiert wird.909817/082S
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