DE69315586T2 - Rotor with a ring-shaped magnet - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Rotor, der für Motoren verwandt wird, wie z.B. ein Wechselstrom-Servomotor, ein bürstenloser Motor oder ähnliches, und insbesondere betrifft die Erfindung einen Rotor, der mit einem ringförmigen Magneten des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs versehen ist.The invention relates to a rotor used for motors such as an AC servo motor, a brushless motor or the like, and in particular, the invention relates to a rotor provided with a ring-shaped magnet of the rare earth metal-iron type.
Bis jetzt ist ein Rotor mit einem Magneten in Motoren, wie z.B. Wechselstrom-Servomotoren, bürstenlose Motoren oder ähnliches verwandt worden. Bei diesen Rotoren ist der Magnet gewöhnlicherweise hergestellt worden durch Kombinieren einer Vielzahl von bogenförmigen, geteilten Magnetsegmenten, die in Umfangsrichtung angeordnet sind. Als Magnet sind Magnete des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs mit guten magnetischen Eigenschaften vorrangigen verwandt worden.Up to now, a rotor with a magnet has been used in motors such as AC servo motors, brushless motors or the like. In these rotors, the magnet has usually been made by combining a plurality of arc-shaped divided magnet segments arranged in the circumferential direction. As the magnet, rare earth metal iron type magnets having good magnetic properties have been primarily used.
Wenn eine Vielzahl derartiger bogenförmiger, aufgeteilter Magnetsegmente an einem Rotorkörper angeordnet werden, um einen Rotor herzustellen, ist zwar die Montageeffizienz der aufgeteilten Magnetsegmente an dem Rotorkörper gut, allerdings ist aber die Ausformung der magnetischen Pole abhängig von der Form des Magneten, der in Bogen oder ähnliches aufgeteilt ist.When a plurality of such arc-shaped divided magnet segments are arranged on a rotor body to manufacture a rotor, although the assembling efficiency of the divided magnet segments on the rotor body is good, the shape of the magnetic poles depends on the shape of the magnet which is divided into arcs or the like.
Bis jetzt ist es versucht worden, den magnetischen Pol unter Verwendung eines ringförmigen Magneten des Seltenerdenmetall- Eisen-Typs ohne Aufteilung in Bogen oder ähnliches festzulegen.Up to now, attempts have been made to fix the magnetic pole using a ring-shaped magnet of the rare earth metal-iron type without division into arcs or the like.
Wenn allerdings ein derartiger ringförmig ausgebildeter Magnet des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs an dem Rotorkörper angebracht wird, ist der thermische Ausdehnungskoeffizient des Magneten des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs gering, während der thermische Ausdehnungskoeffizient des Rotorkörpers (z.B. hergestellt aus S45C, SUS403, Al oder ähnliches) groß, so daß, falls die Temperatur des Rotors ansteigt, die thermische Ausdehnung des Rotorkörpers größer als diejenige des ringförmigen Magneten des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs ist, wobei unerwünschterweise eine Rißbildung oder ein Brechen des ringförmigen Magnetens des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs auftritt.However, when such a ring-shaped rare earth metal-iron type magnet is attached to the rotor body, the thermal expansion coefficient of the rare earth metal-iron type magnet is small, while the thermal Expansion coefficient of the rotor body (e.g. made of S45C, SUS403, Al or the like) is large, so that if the temperature of the rotor rises, the thermal expansion of the rotor body is larger than that of the rare earth metal-iron type ring-shaped magnet, whereby cracking or breakage of the rare earth metal-iron type ring-shaped magnet undesirably occurs.
Um dieses Problem zu lösen, ist die Ausbildung eines großen Spaltes zwischen dem Rotorkörper und dem ringförmigen Magneten des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs oder ein Einfügen eines Klebstoffes in eine derartige große Lücke vorgeschlagen worden. Bei diesen Anordnungen kann allerdings die Genauigkeit der Konzentrizität zwischen dem Rotorkörper und dem ringförmigen Magneten des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs aufgrund der Ausbildung der großen Lücke oder durch einen Alterungsprozeß des Klebstoffes reduziert werden, so daß diese Anordnungen nicht effektiv sind.To solve this problem, it has been proposed to form a large gap between the rotor body and the rare earth metal-iron type ring-shaped magnet or to insert an adhesive into such a large gap. However, in these arrangements, the accuracy of concentricity between the rotor body and the rare earth metal-iron type ring-shaped magnet may be reduced due to the formation of the large gap or aging of the adhesive, so that these arrangements are not effective.
Um des weiteren eine Streuung des gebrochenen ringförmigen Magneten des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs zu verhindern und um den Korrosionswiderstand des Magneten des Seltenerdenmetall- Eisen-Typs, der per se einen schlechten Korrosionswiderstand aufweist, in einem Motor zu verbessern, der eine hohe Zuverlässigkeit benötigt, kann eine Beschichtung zur Verhinderung der Streuung und zur Verbesserung des Korrosionswiderstandes um die äußere Randoberfläche des ringförmigen Magneten angeordnet werden. Wenn allerdings der thermische Ausbindungskoeffizient der Beschichtung groß ist, und falls der Rotor in eine Umgebung mit niedriger Temperatur angeordnet wird, wird das thermische Schrumpfen der Beschichtung größer als diejenige des ringförmigen Magneten des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs, demzufolge tritt eine Rißbildung oder ein Bruch des ringförmigen Magneten des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs auf.Furthermore, in order to prevent scattering of the broken rare earth metal iron type ring-shaped magnet and to improve the corrosion resistance of the rare earth metal iron type magnet which has poor corrosion resistance per se in a motor requiring high reliability, a coating for preventing scattering and improving corrosion resistance may be arranged around the outer peripheral surface of the ring-shaped magnet. However, if the thermal bonding coefficient of the coating is large and if the rotor is placed in a low temperature environment, the thermal shrinkage of the coating becomes larger than that of the rare earth metal iron type ring-shaped magnet, and as a result, cracking or breakage of the rare earth metal iron type ring-shaped magnet occurs.
Die GB-A-2151054 offenbart einen Rotor mit einem äußeren magnetischen Ring, der an eine Welle mittels einer zusammengesetzten Zwischenschicht-Verbindungseinrichtung angeschlossen ist. Die Verbindungseinrichtung weist einen geringen thermischen Koeffizienten der Volumenausdehnung auf und enthält ein metallisches Element sowie zumindest einen Körper aus Kunstharz.GB-A-2151054 discloses a rotor having an outer magnetic ring connected to a shaft by means of a composite interlayer connector. The connector has a low thermal coefficient of volume expansion and includes a metallic element and at least one body of synthetic resin.
Die JP-A-04008138 offenbart einen Rotor mit einem Rotorkörper, einem ringförmigen Magneten, der um den Rotorkörper angeordnet ist, sowie ein Verstärkungselement, das an der äußeren Randoberfläche des ringförmigen Magnetes vorgesehen ist.JP-A-04008138 discloses a rotor having a rotor body, an annular magnet arranged around the rotor body, and a reinforcing element provided on the outer peripheral surface of the annular magnet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die obengenannten Probleme der bekannten Techniken zu lösen und einen Rotor anzugeben, der ausreichend die Genauigkeit der Konzentrizität zwischen dem Rotorkörper und dem ringförmigen Magneten des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs aufrechterhält, und einen guten Korrosionswiderstand des Magneten über eine lange Periode zur Verfügung stellt, ohne eine Rißbildung oder ein Brechen des Magneten zu verursachen, selbst wenn die Temperatur des Rotors ansteigt, oder der Rotor in einer Umgebung mit niedriger Temperatur angeordnet wird.It is therefore an object of the invention to solve the above-mentioned problems of the known techniques and to provide a rotor which sufficiently maintains the accuracy of concentricity between the rotor body and the ring-shaped rare earth metal-iron type magnet and provides good corrosion resistance of the magnet over a long period without causing cracking or breakage of the magnet even when the temperature of the rotor rises or the rotor is placed in a low temperature environment.
Demzufolge stellt die vorliegende Erfindung zur Verfügung einen Rotor mit einem Rotorkörper sowie einem darum angeordneten Magneten des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs, der dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Material mit niedriger thermischer Volumenausdehnung, das einen geringeren thermischen Volumenausdehnungskoeffizienten ausweist als dieser Rotorkörper, zwischen diesem Rotorkörper und diesem ringförmigen Magneten angeordnet ist.Accordingly, the present invention provides a rotor having a rotor body and a rare earth metal-iron type magnet arranged therearound, characterized in that a low thermal expansion material having a lower thermal expansion coefficient than said rotor body is arranged between said rotor body and said annular magnet.
Bevorzugt umfaßt dieser Rotor des weiteren ein Verstärkungselement, das an der äußeren Randoberfläche des ringförmigen Magnetens des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs angeordnet ist, wobei dieses Verstärkungselement aus einem Material mit geringer thermischer Volumenausdehnung besteht, das einen geringeren thermischen Volumenausdehnungskoeffizienten ausweist als der Rotorkörper.Preferably, this rotor further comprises a reinforcing element which is attached to the outer peripheral surface of the annular Rare earth metal-iron type magnet, said reinforcing element being made of a low thermal expansion material having a lower thermal expansion coefficient than the rotor body.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nunmehr im folgenden beispielhaft lediglich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:Preferred embodiments of the present invention will now be described by way of example only with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines Rotors, der mit einem ringförmigen Magneten gemäß der Erfindung versehen ist;Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of a rotor provided with an annular magnet according to the invention;
Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Vergleichsausführungsform eines Rotors, der mit einem ringförmigen Magneten versehen ist;Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of a first comparative embodiment of a rotor provided with an annular magnet;
Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines Rotors, der mit einem ringförmigen Magneten gemäß der Erfindung versehen ist; undFig. 3 is a schematic cross-sectional view of a second embodiment of a rotor provided with an annular magnet according to the invention; and
Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Vergleichsausführungsform eines Rotors, der mit einem ringförmigen Magneten versehen ist.Fig. 4 is a schematic cross-sectional view of a second comparative embodiment of a rotor provided with an annular magnet.
Bei dem Rotor, der mit einem ringförmigen Magneten des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs gemäß der Erfindung versehen ist, werden Kohlenstoffstahl, niedriglegierter Stahl, rostfreier Stahl und ähnliches als ein Rotorkörper verwendet. Zum Beispiel können S45C als Kohlenstoffstahl und SUS403 als martensitischer, rostfreier Stahl verwandt werden. Des weiteren kann Aluminiummaterial verwendet werden. Die meisten dieser Materialien haben einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von etwa 8 - 25 x 10&supmin;&sup6; / ºC, und spezieller von etwa 10 - 20 x 10&supmin;&sup6; / ºC.In the rotor provided with a rare earth metal-iron type ring-shaped magnet according to the invention, carbon steel, low alloy steel, stainless steel and the like are used as a rotor body. For example, S45C can be used as carbon steel and SUS403 as martensitic stainless steel. Furthermore, aluminum material can be used. Most of these materials have a thermal expansion coefficient of about 8 - 25 x 10⁻⁶ / ºC, and more specifically about 10 - 20 x 10⁻⁶ / ºC.
Für einen Magneten des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs werden ein R-Fe-System, R-Fe-B-System, R-Fe-N-System oder ähnliches (R ist eines oder mehrere von Seltenerdmetallelementen) verwendet, bei denen Ni, Mn und Co in Fe enthalten sind, und es kann ein geeignetes Element in B enthalten sein, oder anstelle von B verwandt werden, z.B. zumindest eines von C, N, P, Si. Ein größerer Anteil dieser Systeme weist einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf von nicht mehr als etwa 3 x 10&supmin;&sup6; / ºC (einschließlich eines negativen Koeffizienten).For a rare earth metal-iron type magnet, an R-Fe system, R-Fe-B system, R-Fe-N system or the like (R is one or more of rare earth metal elements) in which Ni, Mn and Co are contained in Fe are used, and an appropriate element may be contained in B or used instead of B, e.g., at least one of C, N, P, Si. A major portion of these systems have a thermal expansion coefficient of not more than about 3 x 10-6 /ºC (including a negative coefficient).
Als ein Material mit niedriger thermischer Ausdehnung werden ein Fe-Ni-System, Fe-Ni-Co-System, Fe-B-System, Fe-Cr-B-System oder ähnliches verwandt. Ein größerer Anteil dieser Systeme weist einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf von nicht mehr als etwa 5 x 10&supmin;&sup6; / ºC (einschließlich eines negativen Koeffizienten). Insbesondere sind Fe-36% Ni (Invar), Fe-29% Ni-17% Co (Kovar), Fe-42% Ni und ähnliches vorhanden.As a low thermal expansion material, Fe-Ni system, Fe-Ni-Co system, Fe-B system, Fe-Cr-B system or the like are used. A major proportion of these systems have a thermal expansion coefficient of not more than about 5 x 10-6 /ºC (including a negative coefficient). In particular, Fe-36% Ni (Invar), Fe-29% Ni-17% Co (Kovar), Fe-42% Ni and the like are present.
Bei dem Rotor nach der Erfindung ist ein Material mit niedriger thermischer Ausdehnung zwischen dem Rotorkörper und dem ringförmigen Magneten angeordnet, so daß der magnetische Pol einfach an einer gewünschten Position festgelegt werden kann, während selbst, wenn die Temperatur des Rotors ansteigt und ein Unterschied der thermischen Ausdehnung zwischen dem Rotorkörper und dem ringförmigen Magneten auftritt, dieser thermische Ausdehnungsunterschied von dem Material mit niedriger thermischer Ausdehnung aufgenommen wird. Daher ist eine Rißbildung oder ein Bruch des ringförmigen Magneten, der auf der Differenz des thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Rotorkörper und dem ringförmigen Magneten basiert, verhindert.In the rotor according to the invention, a low thermal expansion material is arranged between the rotor body and the annular magnet, so that the magnetic pole can be easily set at a desired position, while even if the temperature of the rotor rises and a difference in thermal expansion occurs between the rotor body and the annular magnet, this thermal expansion difference is absorbed by the low thermal expansion material. Therefore, cracking or breakage of the annular magnet based on the difference in thermal expansion coefficient between the rotor body and the annular magnet is prevented.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist des weiteren ein Material mit niedriger thermischer Ausdehnung auf der äußeren Randoberfläche des ringförmigen Magneten derart angeordnet, daß selbst wenn der Rotor sich in einer Umgebung mit niedriger Temperatur befindet, der Unterschied des thermischen Schrumpfens zwischen dem ringförmigen Magneten und dem außenseitigen Material mit niedriger thermischer Ausdehnung gering ist. Daher kann eine Rissebildung und ein Bruch des ringförmigen Magneten verhindert werden. Selbst wenn der ringförmige Magnet gebrochen ist, ist eine Streuung des gebrochenen Magneten des weiteren verhindert durch das außen angeordnete Material mit niedriger thermischer Ausdehnung. Darüber hinaus kann der Korrosionswiderstand des ringförmigen Magneten, der per se einen schlechten Korrosionswiderstand aufweist, zufriedenstellend über eine lange Periode aufrechterhalten werden.In a preferred embodiment of the invention, further, a low thermal expansion material is disposed on the outer peripheral surface of the ring-shaped magnet so that even when the rotor is in a low temperature environment, the difference in thermal shrinkage between the ring-shaped magnet and the outside low thermal expansion material is small. Therefore, cracking and breakage of the ring-shaped magnet can be prevented. Even if the ring-shaped magnet is broken, scattering of the broken magnet is further prevented by the outside low thermal expansion material. In addition, the corrosion resistance of the ring-shaped magnet, which per se has poor corrosion resistance, can be satisfactorily maintained over a long period.
Die folgenden Beispiele werden als Darstellung der Erfindung gegeben und sind nicht dazu gedacht, diese zu beschränken.The following examples are given as an illustration of the invention and are not intended to limit the invention.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Rotors, der mit einem ringförmigen Magneten nach der Erfindung versehen ist, wobei die Ziffer 1 einen Rotor bezeichnet, die Ziffer 2 einen Rotorkörper bezeichnet, die Ziffer 3 einen ringförmigen Magneten des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs bezeichnet und die Ziffer 4 ein innen angeordnetes Material mit niedriger thermischer Ausdehnung bezeichnet, das zwischen dem Rotorkörper 2 und dem ringförmigen Magneten 3 angeordnet ist.Fig. 1 shows a first embodiment of a rotor provided with an annular magnet according to the invention, wherein numeral 1 denotes a rotor, numeral 2 denotes a rotor body, numeral 3 denotes an annular magnet of the rare earth metal-iron type and numeral 4 denotes an internally arranged low thermal expansion material arranged between the rotor body 2 and the annular magnet 3.
Der Rotorkörper 2 ist aus einem Kohlenstoffstahl nach S45C hergestellt, wobei ein Abschnitt mit großem Durchmesser eine Weite von 30 mm und einen äußeren Durchmesser von 42,95 mm aufweist.The rotor body 2 is made of carbon steel S45C, with a large diameter section having a Width of 30 mm and an outer diameter of 42.95 mm.
Des weiteren ist der ringförmige Magnet 3 des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs hergestellt aus 28 Gew.-% Nd, bis zu 2 Gew.-% Dy, bis zu 0,9 Gew.-% B, bis zu 3 Gew.-% Co, wobei der Rest aus Fe besteht, und weist eine Weite von 30 mm, einen äußeren Durchmesser von 60 mm und einen inneren Durchmesser von 54 mm auf.Furthermore, the ring-shaped magnet 3 of the rare earth metal iron type is made of 28 wt% Nd, up to 2 wt% Dy, up to 0.9 wt% B, up to 3 wt% Co, the balance being Fe, and has a width of 30 mm, an outer diameter of 60 mm and an inner diameter of 54 mm.
Zusätzlich ist das innen angeordnete Material 4 mit niedriger thermischer Ausdehnung hergestellt aus 36 Gew.-% Ni, wobei der Rest aus Fe besteht, und weist eine Weite von 30 mm, einen äußeren Durchmesser von 53,95 mm und einen inneren Durchmesser von 43 mm auf.In addition, the internally arranged low thermal expansion material 4 is made of 36 wt% Ni, the remainder being Fe, and has a width of 30 mm, an outer diameter of 53.95 mm and an inner diameter of 43 mm.
Das innen angeordnete Material 4 mit niedriger thermischer Ausdehnung ist an dem Rotorkörper 2 mittels eines Klebstoffes (Handelsname: Locktite 325UV) angeklebt, während der ringförmige Magnet 3 des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs an das innen angeordnete Material 4 mit niedriger thermischer Ausdehnung mit dem gleichen Klebstoff, der bereits oben genannt wurde, angeklebt ist, wodurch ein Rotor 1 gemäß der Erfindung ausgebildet wird.The internally arranged low thermal expansion material 4 is bonded to the rotor body 2 by means of an adhesive (trade name: Locktite 325UV), while the ring-shaped magnet 3 of the rare earth metal-iron type is bonded to the internally arranged low thermal expansion material 4 by means of the same adhesive already mentioned above, thereby forming a rotor 1 according to the invention.
Es wurde keine Rißbildung des ringförmigen Magneten 3 des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs nach einer Erhitzung des Rotors 1 auf 200ºC beobachtet.No cracking of the rare earth metal-iron type ring-shaped magnet 3 was observed after heating the rotor 1 to 200°C.
Fig. 2 zeigt eine erste Vergleichsausführungsform des Rotors, in welcher die Ziffer 11 einen Rotor, die Ziffer 12 einen Rotorkörper und die Ziffer 13 einen ringförmigen Magneten des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs bezeichnet.Fig. 2 shows a first comparative embodiment of the rotor, in which the number 11 represents a rotor, the number 12 a rotor body and the number 13 denotes a ring-shaped magnet of the rare earth metal-iron type.
Der Rotorkörper 12 besteht aus einem Kohlenstoffstahl gemäß S45C, wobei ein Abschnitt mit großem Durchmesser eine Weite von 30 mm und einen äußeren Durchmesser von 53,95 mm aufweist.The rotor body 12 is made of a carbon steel according to S45C, with a large diameter section having a width of 30 mm and an outer diameter of 53.95 mm.
Des weiteren ist der ringförmige Magnet 13 des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs hergestellt aus 23 Gew.-% Nd, bis zu 2 Gew.-% Dy, bis zu 0,9 Gew.-% B, bis zu 3 Gew.-% Co, wobei der Rest aus Fe besteht, und weist eine Weite von 30 mm, einen äußeren Durchmesser von 60 mm und einen inneren Durchmesser von 54 mm auf.Furthermore, the ring-shaped magnet 13 of the rare earth metal iron type is made of 23 wt% Nd, up to 2 wt% Dy, up to 0.9 wt% B, up to 3 wt% Co, the balance being Fe, and has a width of 30 mm, an outer diameter of 60 mm and an inner diameter of 54 mm.
Der ringförmige Magnet 13 des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs ist an dem Rotorkörper 12 mit einem Klebstoff (Handelsname: Locktite 325UV) angeklebt, um den Rotor 11 auszubilden.The ring-shaped rare earth metal-iron type magnet 13 is adhered to the rotor body 12 with an adhesive (trade name: Locktite 325UV) to form the rotor 11.
Bei einem Erhitzen des Rotors 11 auf 200ºC wurde eine Rißbildung des ringförmigen Magneten 13 des Seltenerdenmetall-Eisen- Typs bei Erreichen von 110ºC beobachtet.When the rotor 11 was heated to 200°C, cracking of the rare earth metal-iron type ring-shaped magnet 13 was observed when it reached 110°C.
Die Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform eines mit einem ringförmigen Magneten nach der Erfindung versehenen Rotors, in welcher die Ziffer 21 einen Rotor, die Ziffer 22 einen Rotorkörper, die Ziffer 23 einen ringförmigen Magneten des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs, die Ziffer 24 ein innen angeordnetes Material mit niedriger thermischer Ausdehnung, das zwischen dem Rotorkörper 22 und dem ringförmigen Magneten 23 angeordnet ist, und die Ziffer 25 ein außen angeordnetes Material mit niedriger thermischer Ausdehnung bezeichnet, das an der äußeren Randoberfläche des ringförmigen Magneten 23 angeordnet ist.Fig. 3 shows a second embodiment of a rotor provided with an annular magnet according to the invention, in which numeral 21 designates a rotor, numeral 22 a rotor body, numeral 23 a rare earth metal-iron type annular magnet, numeral 24 an internally arranged low thermal expansion material arranged between the rotor body 22 and the annular magnet 23, and numeral 25 an externally arranged low thermal expansion material arranged at the outer edge surface of the annular magnet 23.
Der Rotorkörper 22 besteht aus einem Kohlenstoffstahl nach S45C, wobei ein Abschnitt mit großem Durchmesser eine Weite von 20 mm und einen äußeren Durchmesser von 23 mm aufweist.The rotor body 22 is made of carbon steel according to S45C, with a large diameter section having a width of 20 mm and an outer diameter of 23 mm.
Des weiteren ist der ringförmige Magnet 23 des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs hergestellt aus 28 Gew.-% Nd, bis zu 2 Gew.-% Dy, bis zu 0,8 Gew.-% B, bis zu 3 Gew.-% Co, bis zu 0,5 Gew.-% Mo, bis zu 0,1 Gew.-% Ta, bis zu 0,1 Gew.-% C, wobei der Rest Fe ist, und weist eine Weite von 20 mm, einen äußeren Durchmesser von 40 mm und einen inneren Durchmesser von 33 mm auf.Furthermore, the ring-shaped rare earth metal iron type magnet 23 is made of 28 wt% Nd, up to 2 wt% Dy, up to 0.8 wt% B, up to 3 wt% Co, up to 0.5 wt% Mo, up to 0.1 wt% Ta, up to 0.1 wt% C, the balance being Fe, and has a width of 20 mm, an outer diameter of 40 mm and an inner diameter of 33 mm.
Zusätzlich ist das innen angeordnete Material 24 mit niedriger thermischer Ausdehnung hergestellt aus 42 Gew.-% Ni, wobei der Rest Fe ist und weist eine Weite von 20 mm, einen äußeren Durchmesser von 33 mm und einen inneren Durchmesser von 23 mm auf.In addition, the internally disposed low thermal expansion material 24 is made of 42 wt% Ni, the remainder being Fe and has a width of 20 mm, an outer diameter of 33 mm and an inner diameter of 23 mm.
Darüber hinaus ist das außen angeordnete Material 25 mit niedriger thermischer Ausdehnung hergestellt aus 36 Gew.-% Ni, wobei der Rest aus Fe besteht, und weist eine Weite von 20 mm, einen äußeren Durchmesser von 42 mm und einen inneren Durchmesser von 40 mm auf.In addition, the externally arranged low thermal expansion material 25 is made of 36 wt% Ni, the remainder being Fe, and has a width of 20 mm, an outer diameter of 42 mm and an inner diameter of 40 mm.
Das innen angeordnete Material 24 mit niedriger thermischer Ausdehnung ist an dem Rotorkörper 22 mit einem Klebstoff (Handelsname: Locktite 334UV) angeklebt. Der ringförmige Magnet 23 des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs ist an das innen angeordnete Material 24 mit niedriger thermischer Ausdehnung mit dem gleichen Klebstoff, der bereits oben genannte wurde, angeklebt. Das außen angeordnete Material 25 mit niedriger thermischer Ausdehnung ist ebenfalls an den ringförmigen Magneten 24 über den gleichen Klebstoff, der bereits oben genannt wurde, angeklebt, wodurch ein Rotor 21 nach dieser Erfindung ausgebildet wird.The inside low thermal expansion material 24 is bonded to the rotor body 22 with an adhesive (trade name: Locktite 334UV). The ring-shaped magnet 23 of the rare earth metal-iron type is bonded to the inside low thermal expansion material 24 with the same adhesive as mentioned above. The outside low thermal expansion material 25 is also bonded to the ring-shaped magnet 24 via the same adhesive as mentioned above. glued, thereby forming a rotor 21 according to this invention.
Nachdem der Rotor 21 in einer thermostatischen Kammer, die auf 200ºC erhitzt wurde, für eine Stunde gehalten worden ist, und dann für eine Stunde in einer thermostatischen Kammer auf minus 40ºC abgekühlt wurde, konnte keine Rißbildung des ringförmigen Magneten 23 des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs beobachtet werden.After the rotor 21 was kept in a thermostatic chamber heated to 200ºC for one hour and then cooled in a thermostatic chamber at minus 40ºC for one hour, no cracking of the rare earth metal-iron type ring-shaped magnet 23 was observed.
Die Fig. 4 zeigt eine zweite Vergleichsausführungsform des Rotors, in der die Ziffer 31 einen Rotor, die Ziffer 32 einen Rotorkörper, Ziffer 33 einen ringförmigen Magneten des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs und die Ziffer 35 eine Beschichtung bezeichnet, die auf der Außenseite des ringförmigen Magneten 33 zur Verhinderung des Streuens sowie für eine Verbesserung des Korrosionswiderstandes angeordnet wurde.Fig. 4 shows a second comparative embodiment of the rotor, in which numeral 31 denotes a rotor, numeral 32 a rotor body, numeral 33 a ring-shaped magnet of the rare earth metal-iron type, and numeral 35 a coating disposed on the outside of the ring-shaped magnet 33 for preventing straying and improving corrosion resistance.
Der Rotorkörper 32 besteht aus einem Kohlenstoffstahl gemäß S45C, wobei ein Abschnitt mit großem Durchmesser eine Weite von 20 mm und einen äußeren Durchmesser von 33 mm aufweist.The rotor body 32 is made of a carbon steel according to S45C, with a large diameter section having a width of 20 mm and an outer diameter of 33 mm.
Des weiteren besteht der ringförmige Magnet des Seltenerdenmetall-Eisen-Typs aus 28 Gew.-% Nd, bis zu 2 Gew.-% Dy, bis zu 0,8 Gew.-% B, bis zu 3 Gew.-% Co, bis zu 0,5 Gew.-% Mo, bis zu 0,1 Gew.-% Ta, bis zu 0,1 Gew.-% C, wobei der Rest Fe ist, und weist eine Weite von 20 mm, einen äußeren Durchmesser von 40 mm und einen inneren Durchmesser von 33 mm auf.Furthermore, the ring-shaped rare earth metal iron type magnet consists of 28 wt% Nd, up to 2 wt% Dy, up to 0.8 wt% B, up to 3 wt% Co, up to 0.5 wt% Mo, up to 0.1 wt% Ta, up to 0.1 wt% C, with the balance being Fe, and has a width of 20 mm, an outer diameter of 40 mm and an inner diameter of 33 mm.
Darüber hinaus ist die Beschichtung 35 hergestellt aus einem ferritischen, rostfreien Stahl gemäß SUS430 und weist eine Weite von 20 mm, einen äußeren Durchmesser von 42 mm und einen inneren Durchmesser von 40 mm auf.In addition, the coating 35 is made of a ferritic stainless steel according to SUS430 and has a Width of 20 mm, an outer diameter of 42 mm and an inner diameter of 40 mm.
Der ringförmige Magnet 33 des Seltenerdmetall-Eisen-Typs ist an den Rotorkörper 32 mit einem Klebstoff (Handelsname: Locktite 334UV) angeklebt, während die Beschichtung 35 an den ringförmigen Magneten 33 mit dem gleichen Kleber, der bereits oben genannt wurde, angeklebt ist, um den Rotor 31 zu bilden.The ring-shaped magnet 33 of the rare earth iron type is adhered to the rotor body 32 with an adhesive (trade name: Locktite 334UV), while the coating 35 is adhered to the ring-shaped magnet 33 with the same adhesive already mentioned above to form the rotor 31.
Nachdem der Rotor 31 in einer thermostatischen Kammer, die auf 200ºC aufgeheizt wurde, für eine Stunde gehalten worden war und dann in einer thermostatischen Kammer für eine Stunde auf minus 40ºC abgekühlt wurde, wurde eine Rißbildung des ringförmigen Magneten 33 des Seltenerdmetalls-Eisen-Typs an drei Positionen in einer zylindrisch axialen Richtung beobachtet.After the rotor 31 was kept in a thermostatic chamber heated to 200°C for one hour and then cooled to minus 40°C in a thermostatic chamber for one hour, cracking of the rare earth-iron type ring-shaped magnet 33 was observed at three positions in a cylindrical axial direction.
Wie bereits oben erwähnt, ist gemäß der Erfindung das innen angebrachte Material mit niedriger thermischer Ausdehnung zwischen dem Rotorkörper und dem ringförmigen Magneten des Seltenerdmetall-Eisen-Typs in dem Rotor derart angeordnet, daß der magnetische Pol einfach an einer gewünschten Position festgelegt werden kann, während, selbst wenn die Temperatur des Rotors ansteigt und eine Differenz der thermischen Ausdehnung zwischen dem Rotorkörper und dem ringförmigen Magneten auftritt, diese thermische Ausdehnungsdifferenz von dem innen angeordneten Material mit niedriger thermischer Ausdehnung aufgenommen wird. Daher tritt keine Rißbildung oder ein Bruch des ringförmigen Magneten aufgrund der Differenz des thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Rotorkörper und dem ringförmigen Magneten auf, so daß demzufolge die Genauigkeit der Konzentrizität des ringförmigen Magneten mit dem Rotorkörper vollständig über eine lange Zeit aufrechterhalten werden kann.As mentioned above, according to the invention, the internally arranged low thermal expansion material is arranged between the rotor body and the rare earth iron type annular magnet in the rotor so that the magnetic pole can be easily set at a desired position, while even if the temperature of the rotor rises and a difference in thermal expansion occurs between the rotor body and the annular magnet, this thermal expansion difference is absorbed by the internally arranged low thermal expansion material. Therefore, no cracking or breakage of the annular magnet occurs due to the difference in thermal expansion coefficient between the rotor body and the annular magnet, and consequently the accuracy of the concentricity of the annular magnet with the rotor body can be fully maintained over a long period of time.
Wenn ein außen angeordnetes Material mit niedriger thermischer Ausdehnung an der äußeren Randoberfläche des ringförmigen Magneten angeordnet ist, ist die Differenz der thermischen Schrumpfung zwischen dem ringförmigen Magneten und dem außen angeordneten Material mit niedriger thermischer Ausdehnung selbst dann gering, wenn der Rotor in einer Umgebung mit niedriger Temperatur angeordnet ist. Daher kann eine Rißbildung und ein Bruch des ringförmigen Magneten verhindert werden. Selbst wenn der ringförmige Magnet gebrochen ist, kann eine Streuung des gebrochenen Magneten verhindert werden durch das außen angeordneten Material mit niedriger thermischer Ausdehnung. Darüber hinaus kann der Korrosionswiderstand des ringförmigen Magneten, der per se einen schlechten Korrosionswiderstand aufweist, zufriedenstellend über eine lange Zeitperiode aufrechterhalten werden.When an externally arranged low thermal expansion material is arranged on the outer peripheral surface of the ring-shaped magnet, the difference in thermal shrinkage between the ring-shaped magnet and the externally arranged low thermal expansion material is small even when the rotor is arranged in a low temperature environment. Therefore, cracking and breakage of the ring-shaped magnet can be prevented. Even if the ring-shaped magnet is broken, scattering of the broken magnet can be prevented by the externally arranged low thermal expansion material. In addition, the corrosion resistance of the ring-shaped magnet, which has poor corrosion resistance per se, can be satisfactorily maintained over a long period of time.
Das hat zur Folge, daß die Rotoren gemäß der Erfindung in Weqhselstrom-Servomotoren und ähnliches verwandt werden können, während zufriedenstellend die Vorzüge eines ringförmigen Magneten benutzt werden, der den magnetischen Pol wunschgemäß festlegen kann.As a result, the rotors according to the invention can be used in AC servo motors and the like, while satisfactorily utilizing the advantages of an annular magnet which can fix the magnetic pole as desired.
Claims (4)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family Applications (1)
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DE69315586D1 (en) | 1998-01-15 |
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