DE69403589T2 - Rotorzusammenbau und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Rotorzusammenbau und verfahren zu seiner herstellung

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DE69403589T2
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    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706Inner rotors
    • H02K1/272Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
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    • HELECTRICITY
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    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K15/02Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets

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  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine elektrische Maschine und insbesondere auf eine Rotoranordnung mit daran angebrachten Magneten und auf ein Verfahren zur Herstellung derselben.
  • Ausgangspunkt
  • Permanentmagnetrotoren werden häufig in elektrischen Maschinen, wie z. B. Motoren und Generatoren verwendet. In vielen Anwendungen werden Permanentmagneten an einer Rotornabe oder -welle befestigt, und zwar durch unterschiedliche Mittel. Dabei muß sichergestellt werden, daß die Befestigung verhindert, daß sich die Magneten entweder axial oder radial bewegen. Wenn eine Axialbewegung erlaubt wird, kann einer oder mehrere der Magneten nicht ordnungsgemäß mit einem Anker ausgerichtet sein, wodurch die Generatoreffizienz verringert wird. Wenn eine Radialbewegung auftritt, dann besteht die Möglichkeit eines interferierenden Kontaktes zwischen dem Rotor und dem Stator, und infolge dessen ergibt sich ein Reibungsverlust und/oder die Möglichkeit der Beschädigung der Generatorteile.
  • Wie es zu erwarten ist, erhöht sich das Problem der Sicherung von Magneten mit erhöhten Rotordrehzahlen infolge der sich erhöhenden Kräfte, die dazu neigen, eine Bewegung des Magneten zu bewirken, und zwar insbesondere in Radialrichtung, mit der sich erhöhenden Zentrifugalkraft, die sich erhöhende Drehzahlen begleitet. Somit wird in vielen Fällen, wo relativ hohe Drehzahlen und Permanentmagnetrotoren benötigt werden, die Befestigung bzw. Sicherung der Magneten gegen sowohl Axial- als auch Radialbewegung erreicht durch sandwichartiges Anordnen der Magneten zwischen Seitenplatten, welche eine Axialbewegung verhindern und durch Wickeln eines faserartigen Materials, wie z. B. Kohlefasern, um den Umfang der Seitenplatten und der Magneten um einen radialen Halt vorzusehen. Ein Beispiel dieses Ansatzes ist in US Patent Nr. 4 674 178 vom 23. Juni 1987 von Navinchandra R. Patel offenbart. In dem Patel-Patent ist eine Rotoranordnung gezeigt, bei der Permanentmagneten daran befestigt sind durch faserartige Wicklungen, die keine losen oder potential losen Fasern und Enden der Wicklungen aufweist. Die Permanentmagneten sind in einer Nabe angeordnet, und ein Füllmaterial ist zwischen benachbarten der Magneten angeordnet. Axial beabstandete entgegengesetzte Seitenplatten sind an der Nabe angeordnet, um die Magneten und das Füllmaterial sandwichartig einzuschließen.
  • Ein weiteres Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenbau eines Rotors ist in dem US Patent Nr. 4 918 802 vom 24. April 1990 von Edward J. Schaefer gezeigt. Das Schaefer-Patent zeigt eine Rotoranordnung mit einer Vielzahl von Permanentmagnetsegmenten und einer Außenhülse oder einem Zylinder. Ein dünnwandiger Metallzylinder und bogenförmige Magnetsegmente sind vorgesehen, die in einer winkelmäßig beabstandeten Beziehung gegen die Innenoberfläche des Zylinders positioniert sind. Die Segmente sind radial nach außen angeordnet, um den Außenzylinder auszudehnen bzw. zu expandieren, und die Segmente werden dann in der nach außen versetzten Position getragen. Die Segmente können durch eine Vielzahl von Vorrichtungen ein schließlich eines Ausweitdorns, eines verjüngten Teils einer Welle und eines verjüngten Rings versetzt werden.
  • Die deutsche Patentanmeldung DE-A-3 224 904 zeigt Permanentmagnetrotoren zur Verwendung bei hohen Drehzahlen, bei denen die Magneten durch eine zylindrische Abdeckung geschützt sind, die aus einem Magnetmaterial oder einem faserverstärkten Plastikmaterial hergestellt sein kann.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist der Rotor ein Innenteil in der Form eines rechten rechteckigen Prismas mit einem Axialloch zur Aufnahme der Rotorwelle auf. Permanentmagneten mit kegelstumpfförmigen Außenoberflächen sind an den flachen Seitenstirnflächen des Innenteils befestigt mittels eines Klebers, und die Abdeckung besitzt eine entsprechende innere kegelstumpfförmige Oberfläche. Der Rotor wird zusammengebaut durch Drücken der Abdeckung axial auf die Vielzahl von Magneten bis die sich ergebende Vergrößerung des Abdeckungsdurchmessers eine gewünschte Menge an Vorspannung erzeugt. Endflansche werden dann an den Enden der Abdeckung befestigt. Gemäß eines weiteren gezeigten Ausführungsbeispiels besitzt der Rotorinnenteil eine flachseitige, kegelstumpfförmige Außenoberfläche, die zwischen ersten und zweiten Endteilen definiert ist und die integral mit der Rotorwelle ist. Permanentmagneten werden symmentrisch um den Innenteil herum angeordnet, und eine hohle zylindrische Abdeckung wird darum plaziert. Die Anordnung wird vorgespannt durch Drücken von keilförmigen Einsetzen axial zwischen den Innenteil und die Magneten, um somit die Magneten in festen Eingriff mit der zylindrischen Innenoberfläche der Abdeckung zu bringen.
  • Ein weiteres Problem, das bei Rotoren des gezeigten Typs auftritt, liegt in der Schwierigkeit einer Balance bzw. eines Gleichgewichts, um die gewollte Rotationsachse des Rotors herum zu erreichen. Wenn kein Gleichgewicht erreicht werden kann, dann hat der Betrieb des Generators, der den Rotor enthält, die Erzeugung von Vibrationen zur Folge, welche nachteilige Auswirkungen auf die Lebenszeit der Lager und anderer Generatorbauteile haben kann.
  • Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der obigen Probleme zu überwinden.
  • Die Erfindung
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Rotoranordnung gebildet aus einer Welle mit einem ersten Endteil und einem zweiten Endteil und einer kegelstumpfförmigen Oberfläche, die daran definiert wird und zwischen dem ersten und zweiten Endteil angeordnet ist. Eine Vielzahl von Magneten wird an der kegelstumpfförmigen Oberfläche befestigt. Eine Abdeckung besitzt eine vorbestimmte innere kegelstumpfförmige Oberfläche, die in Kontakt mit den Magneten steht und ein Paar Endflansche, die an der Welle befestigt sind.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Rotoranordnung vorgesehen, die folgendes aufweist: eine Welle mit einer kegelstumpfförmigen Anbringungsoberfläche daran definiert eine Vielzahl von Magneten, eine Abdeckung mit einer vorbestimmten inneren kegelstumpfförmigen Oberfläche und ein Paar von Endflanschen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Befestigen der Vielzahl von Magneten an der kegelstumpfförmigen Oberfläche der Welle, Positionieren der Abdeckung um die Vielzahl von Magneten herum und Befestigen mindestens einer der Endflansche an der Welle.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer elektrischen Maschine, welche die vorliegende Erfindung beinhaltet;
  • Fig. 2 ist eine vergrößerte geschnittene Ansicht einer Rotoranordnung und eines Teils eines Außengehäuses;
  • Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 2;
  • Fig. 4 ist eine auseinandergezogene Ansicht der Rotoranordnung; und
  • Fig. 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels einer Rotoranordnung und eines Teils eines Außengehäuses der vorliegenden Erfindung.
  • Die beste Art die Erfindung auszuführen
  • Gemäß Fig. 1 ist eine elektrische Maschine 10 wie z. B. ein Generator oder Motor gezeigt. Die Maschine 10 umfaßt ein im allgemeinen zylindrisches mehrstückiges Außengehäuse 12 mit einer Mittelachse 14. Innerhalb des Gehäuses 12 und auf der Achse 14 zentriert ist eine Rotoranordnung 16 drehbar positioniert, die an einem ersten Endteil 18 und einem zweiten Endteil 20 in herkömmlicher Art und Weise getragen ist, wie z. B. durch eine Vielzahl von Lagern 22, von denen nur eines gezeigt ist. Die Rotoranordnung 16 ist entweder antriebsmäßig mit einer Leistungsquelle verbunden, wenn sie als ein Generator verwendet wird, oder, falls sie als ein Motor verwendet wird, ist sie mit einem mechnanischen Mechanismus, wie z. B. einem nicht gezeigten Kompressor oder einem (Zahnrad)-Antrieb verbunden.
  • Bei dieser Anwendung umfaßt, wie in Fig. 2 gezeigt ist, die Rotoranordnung 16 eine Welle 24 mit einer Anbringungsoberfläche 26 daran und einem abgestuften Teil 28 an jedem Ende, an dem die Lager 22 positioniert sind. Ein Paar Endflansche 30 mit einer Bohrung 32 darinnen ist auf den abgestuften Teil 28 an jedem der ersten und zweiten Endteile 18, 20 aufgedrückt. Die Anbringungsoberfläche 26, die zwischen dem ersten Endteil 18 und dem zweiten Endteil 20 und zwischen den Endflanschen 30 angeordnet ist, besitzt im allgemeinen eine kegelstumpfförmige Kontur und besitzt eine vorbestimmte Länge. Die kegel stumpfförmige Kontur besitzt eine vorbestimmte Verjüngung, welche in dieser Anwendung zwischen ungefähr 1º bis 2º liegt.
  • Bei dieser Anwendung umfaßt die Rotoranordnung 16 ferner eine Expandier- bzw. Ausdehnungsturbine 40, die als ein Teil eines der Endflansche 30 ausgebildet ist. Wie am besten in Fig. 1 und dem oberen Teil der Fig. 2 und 5 gezeigt ist, sind die Ausdehnungsturbine 40 und der Endflansch 30 integral ausgebildet. Als Alternative könnten die Ausdehnungsturbine 40 und Endflansche separate Teile sein, die auf die Welle 24 gepreßt bzw. gedrückt sind, wie am besten im unteren Teil der Fig. 2 zu sehen ist. Als eine weitere Alternative könnte der Endflansch 30 intergral mit der Welle 24 ausgebildet sein, und die Ausdehnungsturbine 40 kann ein separates Teil sein, welches auf die Welle gepreßt bzw. gedrückt ist, wie am besten im unteren Teil der Fig. 5 zu sehen ist.
  • Wie ferner in Fig. 3 gezeigt ist, umfaßt die kegelstumpfförmige Kontur der Anbringungsoberfläche 26 eine Vielzahl von im allgemeinen rechtwinkligen flachen Teilen 68. Bei dieser Anwendung werden acht flache Teile verwendet. Jeder der im allgemeinen rechtwinkligen flachen Teile 68 besitzt eine Länge, die sich zwischen den Endflanschen 30 erstreckt und besitzt eine vorbestimmte Breite. Ein Permanentmagnet 70 ist an jedem der Abflachungen befestigt unter Verwendung eines Klebers mit der Charakteristik, daß er bei niedrigen Temperaturen formbar und nicht aushärtend ist, wie z. B. ein bei Zimmertemperatur vulkanisierendes Material, wie z. B. Armstrong A12 (Marke) Kleber.
  • Als eine Alternative könnten die Magneten erregbar sein anstelle, daß sie Permanentmagneten 70 sind, ohne das Wesen der Erfindung zu verändern. Bei dieser Anwendung besitzt, wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist, jeder der Magnete 70 eine flache rechtwinklige Basisoberfläche 72 daran definiert, die an den jeweiligen rechtwinkligen flachen Teilen 68 der kegelstumpfförmigen Kontur der Anbringungsoberfläche 26 befestigt ist. Ein Querschnitt jedes Magneten 70 umfaßt die Basisoberfläche 72, ein Paar Seiten 74, die sich von dort erstrecken und eine gebogene Oberfläche 76, die zwischen dem Paar Seiten 74 verbunden ist. In der zusammengebauten Position wird ein Spalt 78 zwischen jeweiligen Seiten 74 benachbarter Magneten 70 gebildet. Die Magneten 70 sind, wenn sie an dem flachen Teil 68 befestigt sind, jeweils in Kontakt mit dem benachbarten Magneten 70 an den Schnittstellen bzw. Übergängen zwischen den Seiten 74 und der Basisoberfläche 72. Als eine Alternative könnte ein schmaler Spalt zwischen entsprechenden Seiten 74 benachbarter Magneten 70 vorgesehen werden. Wenn der Spalt besteht, wird er mit Kleber wie z. B. Armstrong A12 gefüllt. Um die gebogene Oberfläche 76 jedes der Magneten 70 ist eine nicht magnetische Abdeckung 80 herum positioniert. Als Alternative könnte, wie in Fig. 5 gezeigt ist, die Rotoranordnung 16 eine integral ausgebildete Welle 24 und einen der Endflansche 30 umfassen. Der zweite Endflansch 30 wäre an der integral ausgebildeten Welle 24 befestigt nach der Befestigung der Magneten 70 und der Abdeckung 80.
  • Bei dieser Anwendung ist die Abdeckung 80 aus einem Kompositmaterial hergestellt, das z. B. gebildet wird durch Wickeln einer Faser wie z. B. einer Kohlefaser in einem aushärtbaren Harz wie z. B. einem Epoxidharz, und zwar umfangsmäßig um einen sich verjüngenden oder kegelstumpfförmigen Amboß mit einem vorbestimmten großen bzw. Hauptdurchmesser und einem vorbestimmten kleinen bzw. Nebendurchmesser. Die Wicklung um den Amboß herum hat die Abdeckung 80 mit einer vorbestimmten inneren kegelstumpfförmigen Oberfläche 82 zur Folge. Die Abdeckung 80 besitzt eine vorbestimmte Länge, die im allgemeinen gleich der Länge der kegelstumpfförmigen Kontur der Anbringungsoberfläche 26 ist und besitzt eine vorbestimmte Dicke. Als eine Alternative könnte die Abdeckung 80 aus einem nicht magnetischen Metall ausgebildet sein, ohne das Konzept zu verändern.
  • Wie am besten in Fig. 4 gezeigt ist, wird die Rotoranordnung 16 wie folgt zusammengesetzt. Die Anbringungsoberfläche 26 der Welle 24 besitzt Armstrong A12 daran angebracht, und jeder der Magneten 70 wird an den im allgemeinen rechtwinkligen flachen Teilen 68 befestigt. Als eine Alternative kann jede der rechtwinkligen Basisoberflächen 72 jedes der Magneten 70 sowie die Anbringungsoberfläche 26 Armstrong A12 daran angebracht besitzen, und die Magneten 70 würden an jeder der im allgemeinen rechtwinkligen flachen Teile 68 an der kegelstumpfförmigen Kontur der Anbringungsoberfläche 26 angebracht. Die Magneten 70 sind somit fest an der Welle 24 befestigt und positioniert. Die Welle 24 mit den Magneten 70 daran angebracht und die bogenförmige Oberfläche 76 der Magneten 70 sind z. B. durch Schleifen ausgebildet, so daß sie eine im allgemeinen kegelstumpfförmige Außenkonfiguration besitzen. Wie am besten in den Fig. 1, 2, 4 und 5 gezeigt ist, hat der Formvorgang zur Folge, daß die Magneten 70 in der Nähe des Endes mit dem größeren Durchmesser der kegelstumpfförmigen Außenkonfiguration eine Dicke besitzen, die kleiner ist als die Dicke der Magneten 70 in der Nähe des Endes des kleineren Durchmessers der kegelstumpfförmigen Außenkonf iguration. Die vorbestimmte innere kegelstumpfförmige Oberfläche 82 der Abdeckung 80 ist etwas kleiner als die kegelstumpfförmige Außenkonfiguration der geformten bogenförmigen Oberflächen 76 der Magneten 70 und ist dieser im allgemeinen angepaßt. Unter Verwendung eines geeigneten Schmiermittels, welches auf die bogenförmigen Oberflächen 76 der Magneten 70 angelegt wird, wird die Abdeckung 80 über die Magneten 70 gepreßt bis die Enden im allgemeinen mit den Enden der Magneten 70 ausgerichtet sind. Die Hülse 80 wird axial über die kegelstumpfförmige Welle gedrückt bis ein vorbestimmter Durchmesser der Hülse ihren Durchmesser um eine Größe erhöht hat, welche die vorbestimmte Vorbelastung ergibt, die in der Hülse benötigt wird. Der verjüngte Rotor ermöglicht diesen Preßpassungszusammenbau. Nach dem Zusammenbau können die Enden der Abdeckung 80 getrimmt werden, falls dies notwendig ist. Somit besteht nachdem die Abdeckung 80 und die Welle 24 mit den Magneten 70 daran befestigt zusammengebaut sind, eine vorbestimmte Vorbelastung bzw. Vorspannung zwischen der Abdeckung 80 und der Magneten 70. Der oben beschriebene Anordnungvorgang versieht die Rotoranordnung 16 mit der strukturellen Integrität, um mit der gewünschten Drehzahl zu arbeiten. Variationen hinsichtlich der Dicke der Abdeckung sowie die Materialauswahl hinsichtlich der Materialeigenschaften kann unterschiedliche Vorbelastungsbedingungen erzeugen, um in jeder gegebenen Betriebsumgebung zu arbeiten. Nachdem die Abdeckung 80 an den Magneten 70 befestigt wurde, werden die Endflansche 30 erwärmt und auf die Welle 24 gepreßt. Um eine Relativbewegung zwischen den Teilen zu verhindern, kann eine geeignete Verriegelung des Endflansches 30 erreicht werden durch Fügen, Verkerben, Vernieten, durch Verriegelungsstifte oder andere Mittel. Wenn die integrale Welle 24 und der Endflansch 30 verwendet werden, wird nur ein Endflansch auf die Welle gedrückt bzw. gepreßt.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Im Betrieb wird die Rotoranordnung 16 innerhalb des Außengehäuses 12 eingebaut, und die elektrische Maschine 10 ist zum Betrieb fertig. Die elektrische Maschine 10 wird für Beschreibungszwecke nur derart beschrieben, daß sie als ein Generator dient.
  • Eine elektrische Energieanforderung wird an den Generator 35 geschickt. Die Rotoranordnung 16 wird durch eine externe Quelle angetrieben und gedreht. Die Permanentmagneten 70 an der Rotoranordnung 16 werden dazu gebracht, sich innerhalb des Außengehäuses 12 zu drehen, welches die Statoranordnung umfaßt und erzeugt einen elektrischen Strom, wenn periodische Variationen des Flusses der Magnetkraftlinien, die durch die Spule hindurchgehen, einen elektrischen Stromfluß bewirken.
  • Wenn eine höhere Nachfrage für elektrische Energie notwendig ist, wird die Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit der Rotoranordnung 16 erhöht. Die strukturelle Anordnung der Rotoranordnung 16 erlaubt den Drehzahlanstieg, und sie erlaubt, daß der durch Zentrifugalwirkung erzeugten Kraft widerstanden wird. Wenn sich z. B. die Drehzahl erhöht, versuchen sich die Permanentmagneten 70 abzuheben oder von der Welle 24 zu trennen. Die Vorbelastung bzw. -spannung innerhalb der Rotoranordnung 16 widersteht diesen Kräften. Die Abdeckung 80 beschränkt die Radialbewegung der Magneten 70, und die Abdeckung übt die Vorspannung oder Kraft auf die Magneten 70 aus, um weiterhin den Kontakt zwischen den im allgemeinen rechtwinkligen flachen Teilen 68 an der Welle und der flachen rechtwinkligen Basisoberfläche 72 an den Permanentmagneten 70 beizubehalten. Somit kann der Arbeitsmodus des Hochgeschwindigkeitsgenerators funktionell erhalten werden mit der strukturellen Beziehung der Rotoranordnung 16.
  • Eine weitere Modifikation der Rotoranordnung 16 hat die Effizienz während des Betriebs des Generators erhöht. Die Magneten 70 besitzen z. B. die vorbestimmte Dicke an dem größeren Durchmesser der kegelstumpfförmigen Außenkonfiguration, die kleiner ist als die vorbestimmte Dicke an dem kleineren Durchmesser. Das Ergebnis der sich variierenden Dicke liegt darin, daß die Flußdichte an dem größeren Durchmesser geringer ist als die Flußdichte an dem kleineren Durchmesser. Bei der kegelstumpfförmigen Konfiguration der Rotoranordnung 16 wird eine höhere Flußdichte benötigt zur Überbrückung zwischen der Rotoranordnung 16 und dem Außengehäuse 12.
  • Alternativ könnte die Dicke der Magneten 70 gleichförmig sein, obwohl dies nicht so effizient ist.
  • Die Anordnung der Rotoranordnung 16 hat stark die Herstellungskosten und die Anzahl der Stückteile reduziert, die zur Herstellung der Rotoranordnung 16 benötigt wurden. Z. B. kann die kegelstumpfförmige Oberfläche 26 an der Welle 24 mit den daran befestigten Magneten 70 und das Schleifen zur einer kegelstumpfförmigen Oberfläche sowie der Zusammbau der Abdeckung 80 über die Magnete 70 rascher und verläßlicher und ohne einen so großen Energieverbrauch durchgeführt werden. Die herkömmlichen Schritte des Kühlens der Welle 24 mit den daran befestigten Magneten und das Erwärmen der Abdeckung 80 wird eliminiert. Die kegelstumpfförmige Form der Anbringungsoberfläche 26 und die kegelstumpfförmige Kontur der gebogenen Oberflächen 76 der daran befestigten Magneten 70 sowie die kegelstumpfförmige Innenoberfläche 82 der Abdeckung 80 erhalten die Fähigkeit, die Abdeckung 80 und die Magneten 70 zu belasten, nachdem die Abdeckung 80 an ihren Platz gedrückt bzw. gepreßt ist. Der integrale Endflansch und die Welle 24 eliminieren das Aufpressen oder Verbolzen bzw. Verschrauben des Flansches 30 an der Welle 24, und das Aufdrücken des einzelnen Endflansches 30 an die Welle 24 eliminiert das Anschrauben bzw. Verbolzen des Flansches 30.
  • Die Rotoranordnung 16 kann hohen Drehzahlen widerstehen und sieht wirtschaftlich akzeptable Kosten für eine solche Anordnung vor. Der Aufbau erlaubt, daß die Abdeckung 80 in einer normalen Art und Weise auf einen verjüngten Dorn oder Amboß gewickelt wird ohne die Notwendigkeit, daß sie vorbelastet bzw. vorgespannt wird. Somit wird der Materialabfall und die Kosten im Vergleich zu vorbelasteten bzw. vorgespannten Designs verbessert. Darüberhinaus ergibt sich eine erhöhte Verläßligkeit des vorgespannten bzw. vorbelasteten Designs aus der einzigartigen Struktur und der vorbestimmten Bemessung der bogenförmigen Oberflächen 76, der Magneten 70 und der Innenoberfläche 82 der Abdeckung 80. Die Rotoranordnung 16 sieht ferner positiven Kontaktdruck vor, was ein Abheben und Lösen zwischen den Magneten 70 und der Welle 24 verhindert. Die Eliminierung von Bolzen, Schrauben oder Befestigern reduziert den Luftwiderstand während des Betriebs der Rotoranordnung 16, was eine erhöhte Generatoreffizienz zur Folge hat. In gleicher Weise erhöht die verjüngte Rotorkonfiguration die Generatoreffizienz. Die positive Anordnung reduziert ferner Hochgeschwindigkeitsvibrationen.
  • Andere Aspekte, Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus einer Studie der Zeichnung, der Offenbarung und den folgenden Ansprüchen.

Claims (20)

1. Rotoranordnung (16) die folgendes aufweist:
eine Welle (24) mit einem ersten Endteil (18) und einem zweiten Endteil (20) mit einer darauf definierten kegelstumpfförmigen Oberfläche (26) angeordnet zwischen den ersten und zweiten Endteilen (18, 20);
eine Vielzahl von Magneten (70) angebracht an der kegelstumpfförmigen Befestigungsoberfläche (26);
eine Abdeckung (80) mit einer zuvor vorgesehenen inneren kegelstumpfförmigen Oberfläche (82) die in Kontakt mit den Magneten (70) ist; und
ein Paar von Endflanschen (30) die an der Welle (24) angebracht sind.
2. Rotoranordnung (16) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Magnete (70) an der kegelstumpfförmigen Befestigungsoberfläche (26) befestigt ist.
3. Rotoranordnung (16) nach Anspruch 2, wobei der Kontakt der inneren kegelstumpfförmigen Oberfläche (82) der Abdeckung (80) mit den Magneten (70) ferner die Magnete (70) in Anbringung an der Welle (24) befestigt.
4. Rotoranordnung (16) nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung (80) aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist.
5. Rotoranordnung (16) nach Anspruch 1, wobei die Magnete (70) eine bogenförmige Oberfläche (76) besitzen, und zwar in Kontakt mit der inneren kegelstumpfförmigen Oberfläche (82) der Abdeckung (80).
6. Rotoranordnung (16) nach Anspruch 5, wobei die bogenförmige Oberfläche (76) im allgemeinen an die zuvor vorgesehene innere kegelstumpfförmige Oberfläche (82) der Abdeckung (80) angepaßt ist.
7. Rotoranordnung (16) nach Anspruch 1, wobei die kegelstumpfförmige Befestigungsoberfläche (26) der Welle (24) eine Vielzahl von im allgemeinen rechteckigen flachen Teilen (68) aufweist und wobei jeder der Vielzahl von Magneten (70) eine im allgemeinen flache rechteckige Basisoberfläche (72) besitzt und diese an jede der Vielzahl der im allgemeinen rechteckigen flachen Teile (68) der kegelstumpfförmigen Oberfläche (26) der Welle (24) unter Verwendung eines Klebers angebracht ist.
8. Rotoranordnung (16) nach Anspruch 7, wobei der Kleber ein bei Raumtemperatur vulkanisierendes Material ist.
9. Rotoranordnung (16) nach Anspruch 8, wobei der Kleber die Eigenschaft besitzt bei niedrigen Temperaturen eine gewisse Ziehfähigkeit beizubehalten.
10. Rotoranordnung (16) nach Anspruch 1, wobei die Magnete (70) ferner ein Paar von Seiten (74) aufweisen und in der zusammengebauten Position einen Spalt (78) zwischen den benachbarten Magneten (70) bilden.
11. Rotoranordnung (16) nach Anspruch 10, wobei der Spalt (78) einen darin angeordneten Kleber aufweist.
12. Rotoranordnung (16) nach Anspruch 11, wobei der Kleber ein bei Raumtemperatur vulkanisierendes Material ist.
13. Rotoranordnung (16) nach Anspruch 1, wobei einer der erwähnten Endflansche (30) integral mit der Welle (24) ausgebildet ist.
14. Verfahren zur Herstellung einer Rotoranordnung (16) mit einer Welle (24) die eine kegelstumpfförmige Befestigungsoberfläche (26) darauf definiert aufweist, ferner mit einer Vielzahl von Magneten (70) und einer Abdeckung (80) mit einer zuvor festgelegten inneren kegelstumpfförmigen Oberfläche (82) und mit einem Paar von Endflanschen (30), wobei die folgenden Schritte vorgesehen sind:
Anbringung der Vielzahl von Magneten (70) an der kegelstumpfförmigen Befestigungsoberfläche (26) der Welle (24);
Positionierung der Abdeckung (80) um die Vielzahl der Magnete (70) herum; und
Befestigung von mindestens einem der Endflansche (30) an der Welle (24).
15. Verfahren zur Herstellung einer Rotoranordnung (16) nach Anspruch 14, wobei der Schritt des Anbringens der Vielzahl von Magneten (70) an der kegelstumpfförmigen Befestigungsoberfläche (26) der Welle (24) das Anbringen eines Kleber an der kegelstumpfförmigen Oberfläche (26) umfaßt und das Pressen des Klebers zwischen die Vielzahl von Magneten (70) und die Welle (24).
16. Verfahren zur Herstellung einer Rotoranordnung (16) nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Anbringens der Vielzahl von Magneten (70) an der kegelstumpfförmigen Befestigungsoberfläche (26) der Welle (24) das Anbringen eines Klebers an einem Spalt (78) umfaßt, und zwar gebildet zwischen benachbarten Magneten (70).
17. Verfahren zur Herstellung einer Rotoranordnung (16) nach Anspruch 14, wobei der Schritt der Positionierung der Abdeckung (80) um die Vielzahl der Magnete (70) herum das Anbringen eines Schmiermittels an dem Magneten (70) umfaßt.
18. Verfahren zur Herstellung einer Rotoranordnung (16) nach Anspruch 17, wobei der Schritt der Positionie rung der Abdeckung (80) um die Vielzahl der Magnete (70) herum das Vorbeanspruchen der Abdeckung (80) umfaßt, um die Vielzahl der Magnete (70) weiter an der Welle (24) anzubringen.
19. Verfahren zur Herstellung einer Rotoranordnung (16) nach Anspruch 17, wobei der Schritt der Positionierung der Abdeckung (80) um die Vielzahl der Magnete (70) herum das Pressen der Abdeckung (80) über die Welle (24) mit den daran befestigten Magneten (70) umfaßt.
20. Verfahren zur Herstellung einer Rotoranordnung (16) nach Anspruch 14, wobei der Schritt der Anbringung von mindestens einem der Endflansche (30) an der Welle (24) das Erwärmen mindestens eines der Endflansche (30) umfaßt und das Pressen des erwähnten einen der Endflansches (30) auf die Welle (24).
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DE69403589D1 DE69403589D1 (de) 1997-07-10
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