EP3516668A1 - Electromechanical composite component and method for producing same - Google Patents

Electromechanical composite component and method for producing same

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EP3516668A1
EP3516668A1 EP17764793.0A EP17764793A EP3516668A1 EP 3516668 A1 EP3516668 A1 EP 3516668A1 EP 17764793 A EP17764793 A EP 17764793A EP 3516668 A1 EP3516668 A1 EP 3516668A1
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EP
European Patent Office
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sleeve
composite component
component according
cover
pressed
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17764793.0A
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German (de)
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Inventor
Reinhold BROGHAMMER
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Ms Schramberg Holding & Co KG GmbH
MS-Schramberg Holding & Co KG GmbH
Original Assignee
Ms Schramberg Holding & Co KG GmbH
MS-Schramberg Holding & Co KG GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Ms Schramberg Holding & Co KG GmbH, MS-Schramberg Holding & Co KG GmbH filed Critical Ms Schramberg Holding & Co KG GmbH
Publication of EP3516668A1 publication Critical patent/EP3516668A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/08—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools with one or more parts not made from powder
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    • H01F7/0205—Magnetic circuits with PM in general
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
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    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets

Definitions

  • the invention relates to an electromechanical composite component with a sleeve and a therein arranged, pressed from powdered material with magnetic particles magnet assembly and at least one, the sleeve frontally tightly sealing lid and a method for producing such a composite component.
  • An electromechanical composite component of this type in the form of a rotor for an electric motor, is specified in DE 20 2008 017 587 U1.
  • a sintered permanent magnet is introduced into an encapsulation, which has a cylindrical envelope section in the form of a sleeve and sealing parts attached thereto at the ends.
  • the permanent magnet is mounted on a shaft, which is guided sealed by shaft passages of the end parts. All transitions between the Hüllabsacrificing and the end parts are tightly sealed, for example, welded, soldered or pressed and / or with a sealant, for. B. paste or adhesive provided. - -
  • WO 2013/110755 A1 shows a method for lining the inner surface of a hollow body in the form of a sleeve with a magnetic molded body pressed from pulverulent material provided with a binder and a correspondingly produced functional part.
  • a special feature of this method is that the pressed molded body without further aids and process steps such as gluing or thermal setting in the tubular hollow body by its relaxation after the pressing process and insertion is fixed non-positively in the hollow body.
  • Further composite components, in particular rotors, with a permanent magnet arranged in a cylindrical encapsulation are described in DE 196 17 134 A1, EP 0 243 187 A2, US Pat. No.
  • the present invention has for its object to provide an electromechanical composite component, such as a rotor for an electric machine, which allows by its structure with as little effort varied design variants, with a reliable operation is achieved.
  • the magnet arrangement is fixed non-positively in the sleeve by a molded body pressed from the magnetic material is used with sliding friction in the sleeve and causes by its relaxation a press connection in the sleeve.
  • the composite component produced in this way forms a compact structural unit with a permanent magnet or a magnet arrangement inserted in a force-fitting manner (without adhesive or thermal fixing processes) and fixed in the sleeve.
  • Extensive examinations and tests by the inventors have shown that the composite component permanently fulfills high functional requirements even under adverse conditions of use. Due to the tight seal with the end caps, the permanent magnet is housed protected even in an aggressive atmosphere such as liquid or gas.
  • the method of production by insertion and frictional fixing of the magnet arrangement without gluing and thermal fixing also enables a thin-walled magnet geometry as well as very thin sleeve wall thicknesses of preferably less than 0.5 mm and even less than 0.2 mm.
  • different magnetic materials and z. B. isotropic or anisotropic NdFeB magnetic materials can be used for the preparation.
  • Metallic or ceramic materials may be considered for the optionally used axle.
  • the said structure advantageously allows a precisely controllable or controllable production and results from the immediate insertion of the molding in the sleeve a precisely tailored to the desired properties of the finished composite component manufacturing method while maintaining very low tolerances, since no additional adhesive layer is introduced for manufacturing as in conventional Einklebetechniken or no additional steps must be performed, such as heating a shaped body and inserting the warmed molding.
  • An embodiment which is advantageous for precise production and function consists in that the wall thickness of the sleeve is at most 0.5 mm, in particular at most 0.2 mm.
  • a further advantageous embodiment for certain applications is that concentrically through the sleeve (2) and the magnet arrangement an axis (5) is guided, which runs through the at least one cover (6).
  • the measures contribute that the at least one cover (6) liquid-tight at the associated end face of the sleeve (2) and the possibly existing axis (5) and by crimping on the Sleeve (2) is fixed.
  • the at least one cover (6) liquid-tight at the associated end face of the sleeve (2) and optionally the axis (5) is welded, in particular by La- laser welding, and further in that the at least one cover (6) is fixed by molding or extrusion coating on the sleeve (2) and optionally the axle (5).
  • the sleeve (2) made of metal or plastic, in particular glass fiber reinforced plastic or a carbon-reinforced plastic. - -
  • the axis is made of metal or ceramic.
  • the magnet arrangement has a cylindrical magnet body (3) with a full-surface or annular cross-section.
  • FIG. 1A shows a first exemplary embodiment of an electromechanical composite component, such as for a rotor of an electrical machine, with a magnet arrangement inserted in a sleeve in the form of a thin-walled permanent magnet in a perspective view, open on one side,
  • FIG. 1 B shows a further exemplary embodiment of a composite component with a magnet arrangement inserted in a thin-walled sleeve and a central axis in a perspective view
  • Fig. 2A shows another embodiment of a composite component in a
  • Fig. 2B shows a further embodiment of a composite component in a
  • Fig. 3 shows a composite component in disassembled state.
  • FIG. 1A shows a composite component 1 with a cylindrical sleeve 2, into which a magnetic body 3 of a magnet arrangement is inserted and which on its one (in the figure rear) front side with a lid, here in the form of a bottom 7, completed and on its other (in this case front) front side is open.
  • the bottom 7 has a central, concentric to the sleeve 2 through opening for an axle 5 and shaft, as they are for. B. is used for the construction of a rotor of an electric machine.
  • the bottom 7 can be integrally formed on the sleeve 2 or placed as a separate component in the form of a cover 6 (see also Fig. 3) and be tightly connected to the respective end edge of the sleeve 2.
  • the front end side is provided with a cover 6 which is tightly attached to the associated end edge of the sleeve 2. If an axle 5 is used, there is also a tight connection between the bottom 7 or cover 6 and the axle 5, so that z. B. when used in a liquid it does not penetrate into the interior of the sleeve 2 and damage the magnetic body 3.
  • the magnetic body 3 is inserted into the sleeve 2 by joining in accordance with the method explained in more detail in the aforementioned publication WO 2013/110755 A1 and consists of a pressed molded body of powdered material with magnetic particles distributed therein, the molded body pressed into a female mold with exact adjustment with sliding friction inserted into the sleeve and after positioning in the interior of the sleeve 2 on the inner surface of the same through - -
  • the pressed molded body may have an annular or full-surface, in particular circular cross-section and is adapted in its outer periphery to the inner circumference of the sleeve 2. If the cross-section of the shaped body is annular, a filler body or inner body 4 can be fitted into its interior space (cf. also FIG. 3).
  • the pressed molded body is z. B. axially compressed by a factor of 2 to 3 compared to its loose filling state in the die, wherein the factor or the pressing pressure can be selected depending on the material composition and also outside this range. Due to the compactness of the molded body in the sleeve 2 after removal of the or of the pressing tools ("breathing") and then fixed with high holding force directly to the inner surface of the sleeve 2. In addition, on the inner surface of the sleeve 2 gripping structures for locking or Be provided hooking.
  • the composite component 1 thus formed by joining the shaped body made of the magnetic material into the sleeve 2 is tightly closed by means of the mutual end-side cover 6 or a cover 6 and the bottom 7, as the exemplary embodiments according to FIGS. 2A and 2B show.
  • the cover or covers 6 can be molded tightly against the sleeve 2 provided with the magnetic body 3 or the magnet arrangement or can be welded circumferentially to the respective end edges of the sleeve 2.
  • an advantageous method of connection provides a flanging between the edge region of the lid 6 and the end-side edge regions of the sleeve 2.
  • edge regions extending axially next to one another are provided.
  • an inner body 4 can already be inserted into the magnet body 3, as far as it has an annular cross-section, during the production of the pressed molding in the die or later after insertion of the molding into the sleeve 2.
  • the inner body 4 can be placed separately on the axis 5 and fixed thereto or integrally formed therewith, as well as from Fig. 3 can be seen.
  • the shaft 5 or shaft can be used correspondingly already in the production of the pressed molding in the die or later after insertion of the molding in the sleeve 2.
  • the wall of the sleeve 2 is preferably made of non-magnetic or non-magnetizable material, wherein a metallic or non-metallic material, such as. As GFK or CFK can be used. Due to the thin-walled design of the sleeve 2, a certain elasticity of the wall can be used in the joining process, in particular when relaxing the molding under expansion ("breathing"), which then by an inwardly directed effect of elastic forces the non-positive connection and the compact structure of the Composite component supported.

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Abstract

The invention relates to an electromechanical composite component (1), comprising a sleeve (2), a magnet arrangement, which is arranged therein and which is pressed from powdery material with magnetic particles, and at least one cover, which tightly closes the sleeve (2) at an end thereof. The magnet arrangement is frictionally fastened in the sleeve (2) in that a shaped body pressed from the magnetic material is inserted into the sleeve (2) with sliding friction and a frictional press connection in the sleeve (2) is caused by the relaxation of said shaped body (figure 1).

Description

Elektromechanisches Verbundbauteil und Verfahren zu seiner Hersteilung  Electromechanical composite component and method for its production
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromechanisches Verbundbauteil mit einer Hülse und einer darin angeordneten, aus pulverförmigem Material mit magnetischen Teilchen gepressten Magnetanordnung und mindestens einem, die Hülse stirnseitig dicht abschließenden Deckel sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verbundbauteils. The invention relates to an electromechanical composite component with a sleeve and a therein arranged, pressed from powdered material with magnetic particles magnet assembly and at least one, the sleeve frontally tightly sealing lid and a method for producing such a composite component.
Ein elektromechanisches Verbundbauteil dieser Art, und zwar in Form eines Rotors für einen Elektromotor, ist in der DE 20 2008 017 587 U1 angegeben. Bei diesem bekannten Rotor ist ein gesinterter Permanentmagnet in eine Umkapselung einge- bracht, welche einen zylinderförmigen Hüllabschnitt in Form einer Hülse und an dieser stirnseitig abgedichtet angebrachte Abschlussteile aufweist. Der Permanentmagnet ist auf einer Welle angebracht, welche abgedichtet durch Wellendurchführungen der Abschlussteile geführt ist. Sämtliche Übergänge zwischen dem Hüllabschnitt und den Abschlussteilen sind dicht abgeschlossen, beispielsweise verschweißt, verlötet oder verpresst und/oder mit einer Dichtmasse, z. B. Paste oder Kleber versehen. - - An electromechanical composite component of this type, in the form of a rotor for an electric motor, is specified in DE 20 2008 017 587 U1. In this known rotor, a sintered permanent magnet is introduced into an encapsulation, which has a cylindrical envelope section in the form of a sleeve and sealing parts attached thereto at the ends. The permanent magnet is mounted on a shaft, which is guided sealed by shaft passages of the end parts. All transitions between the Hüllabschnitt and the end parts are tightly sealed, for example, welded, soldered or pressed and / or with a sealant, for. B. paste or adhesive provided. - -
Die WO 2013/110755 A1 zeigt ein Verfahren zum Auskleiden der Innenfläche eines Hohlkörpers in Form einer Hülse mit einem aus pulverförmigem, mit einem Bindemittel versehenen Material gepressten magnetischen Formkörper und ein entsprechend hergestelltes Funktionsteil. Eine Besonderheit dieses Verfahrens besteht darin, dass der gepresste Formkörper ohne weitere Hilfsmittel und Verfahrensschritte wie Kleben oder thermisches Festsetzen in dem hülsenförmigen Hohlkörper durch sein Entspannen nach dem Pressvorgang und Einfügvorgang kraftschlüssig in dem Hohlkörper festgesetzt ist. Weitere Verbundbauteile, insbesondere Rotoren, mit in einer zylinderförmigen Um- kapselung angeordnetem Permanentmagnet sind in der DE 196 17 134 A1 , der EP 0 243 187 A2, der US 3 968 390 A, der DE 103 14 394 B4 und der DE 1 1 2006 002 084 T5 gezeigt, wobei diese Druckschriften unterschiedliche Bauformen offenbaren. Bei einem in der WO 2011/126026 A1 beschriebenen Verfahren wird ein gebundener Magnet unter thermischer Behandlung in einem Hohlkörper festgelegt, womit auf die thermischen Vorgänge abgestimmte Schritte notwendig sind. WO 2013/110755 A1 shows a method for lining the inner surface of a hollow body in the form of a sleeve with a magnetic molded body pressed from pulverulent material provided with a binder and a correspondingly produced functional part. A special feature of this method is that the pressed molded body without further aids and process steps such as gluing or thermal setting in the tubular hollow body by its relaxation after the pressing process and insertion is fixed non-positively in the hollow body. Further composite components, in particular rotors, with a permanent magnet arranged in a cylindrical encapsulation are described in DE 196 17 134 A1, EP 0 243 187 A2, US Pat. No. 3,968,390 A, DE 103 14 394 B4 and DE 1 1 2006 002 084 T5, these documents disclose different designs. In a method described in WO 2011/126026 A1, a bonded magnet is determined by thermal treatment in a hollow body, whereby steps adapted to the thermal processes are necessary.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektromechanisches Verbundbauteil, wie einen Rotor für eine elektrische Maschine, bereitzustellen, welches durch seine Aufbauweise mit möglichst wenig Aufwand vielfältige Ausgestaltungsvarianten ermöglicht, wobei eine zuverlässige Funktionsweise erreicht wird. The present invention has for its object to provide an electromechanical composite component, such as a rotor for an electric machine, which allows by its structure with as little effort varied design variants, with a reliable operation is achieved.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 1 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Magnetanordnung kraftschlüssig in der Hülse festgelegt ist, indem ein aus dem magnetischen Material gepresster Formkörper unter Gleitreibung in die Hülse eingesetzt ist und durch sein Entspannen eine Pressverbindung in der Hülse bewirkt. - - This object is achieved with the features of claim 1 or 1 1. In this case, it is provided that the magnet arrangement is fixed non-positively in the sleeve by a molded body pressed from the magnetic material is used with sliding friction in the sleeve and causes by its relaxation a press connection in the sleeve. - -
Das so hergestellte Verbundbauteil bildet eine kompakte Baueinheit mit kraftschlüssig (ohne Klebstoff oder thermische Fixiervorgänge) eingefügtem und in der Hülse festgelegtem Permanentmagnet beziehungsweise einer Magnetanordnung. Einge- hende Untersuchungen und Erprobungen der Erfinder haben gezeigt, dass das Verbundbauteil auch unter widrigen Einsatzbedingungen hohe Funktionsanforderungen dauerhaft erfüllt. Durch den dichten Abschluss mit den stirnseitigen Deckeln ist der Permanentmagnet auch in aggressiver Atmosphäre wie Flüssigkeit oder Gas geschützt untergebracht. Durch das direkte Einfügen des Magnetkörpers in die Hülse lässt sich bereits bei der Herstellung eine präzise Abstimmung von Umkapselung mit Hülse und Deckeln und gegebenenfalls einer eingefügten Achse oder Welle in Verbindung mit dem Magnetkörper beziehungsweise der Magnetanordnung erreichen, wodurch ein Auswuchten vermieden und ein exakter Rundlauf erreicht werden kann. Die Herstellungsweise durch Einfügung und kraftschlüssige Festlegung der Mag- netanordnung ohne Kleben und thermisches Fixieren ermöglicht auch eine dünnwandige Magnetgeometrie sowie auch sehr dünne Hülsenwandstärken von vorzugsweise unter 0,5 mm und sogar unter 0,2 mm. Auch können unterschiedliche Magnetmaterialien und z. B. isotrope oder anisotrope NdFeB-Magnetmaterialien für die Herstellung verwendet werden. Für die gegebenenfalls eingesetzte Achse kom- men metallische oder keramische Materialien in Betracht. Der genannte Aufbau ermöglicht vorteilhaft eine genau steuerbare bzw. regelbare Fertigung und ergibt durch die unmittelbare Einfügung des Formkörpers in die Hülse eine genau auf die gewünschten Eigenschaften des fertigen Verbundbauteils abgestimmte Herstellungsweise unter Einhaltung sehr geringer Toleranzen, da keine zusätzliche Klebeschicht für die Fertigung eingebracht ist wie bei herkömmlichen Einklebetechniken bzw. keine zusätzlichen Schritte durchgeführt werden müssen, wie Aufwärmen eines Formkörpers und Einsetzen des aufgewärmten Formkörpers. - - The composite component produced in this way forms a compact structural unit with a permanent magnet or a magnet arrangement inserted in a force-fitting manner (without adhesive or thermal fixing processes) and fixed in the sleeve. Extensive examinations and tests by the inventors have shown that the composite component permanently fulfills high functional requirements even under adverse conditions of use. Due to the tight seal with the end caps, the permanent magnet is housed protected even in an aggressive atmosphere such as liquid or gas. By the direct insertion of the magnetic body into the sleeve, a precise matching of encapsulation with sleeve and covers and possibly an inserted axle or shaft can be achieved in connection with the magnetic body or the magnet arrangement already during manufacture, thereby avoiding balancing and achieving an exact concentricity can be. The method of production by insertion and frictional fixing of the magnet arrangement without gluing and thermal fixing also enables a thin-walled magnet geometry as well as very thin sleeve wall thicknesses of preferably less than 0.5 mm and even less than 0.2 mm. Also, different magnetic materials and z. B. isotropic or anisotropic NdFeB magnetic materials can be used for the preparation. Metallic or ceramic materials may be considered for the optionally used axle. The said structure advantageously allows a precisely controllable or controllable production and results from the immediate insertion of the molding in the sleeve a precisely tailored to the desired properties of the finished composite component manufacturing method while maintaining very low tolerances, since no additional adhesive layer is introduced for manufacturing as in conventional Einklebetechniken or no additional steps must be performed, such as heating a shaped body and inserting the warmed molding. - -
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsbeispiele sind in den Unteransprüchen angegeben. Further advantageous embodiments are given in the dependent claims.
Eine für eine präzise Fertigung und Funktion vorteilhafte Ausgestaltung besteht da- rin, dass die Wandstärke der Hülse höchstens 0,5 mm, insbesondere höchstens 0,2 mm beträgt. An embodiment which is advantageous for precise production and function consists in that the wall thickness of the sleeve is at most 0.5 mm, in particular at most 0.2 mm.
Eine für bestimmte Einsatzzwecke weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass konzentrisch durch die Hülse (2) und die Magnetanordnung eine Achse (5) ge- führt ist, die durch den mindestens einen Deckel (6) verläuft. A further advantageous embodiment for certain applications is that concentrically through the sleeve (2) and the magnet arrangement an axis (5) is guided, which runs through the at least one cover (6).
Zu einer dauerhaft guten Funktion auch in chemisch oder physikalisch ungünstiger Umgebung tragen die Maßnahmen bei, dass der mindestens eine Deckel (6) flüssigkeitsdicht an der zugeordneten Stirnseite der Hülse (2) und der gegebenenfalls vor- handenen Achse (5) und durch Umbördeln an der Hülse (2) festgelegt ist. For a permanently good function even in chemically or physically unfavorable environment, the measures contribute that the at least one cover (6) liquid-tight at the associated end face of the sleeve (2) and the possibly existing axis (5) and by crimping on the Sleeve (2) is fixed.
Für die Herstellung und Funktion vorteilhafte Maßnahmen bestehen darin, dass der mindestens eine Deckel (6) flüssigkeitsdicht an der zugeordneten Stirnseite der Hülse (2) und gegebenenfalls der Achse (5) angeschweißt ist, insbesondere durch La- serschweißen, und ferner darin, dass der mindestens eine Deckel (6) durch Anspritzen oder Umspritzen an der Hülse (2) und gegebenenfalls der Achse (5) festgelegt ist. For the production and function advantageous measures consist in that the at least one cover (6) liquid-tight at the associated end face of the sleeve (2) and optionally the axis (5) is welded, in particular by La- laser welding, and further in that the at least one cover (6) is fixed by molding or extrusion coating on the sleeve (2) and optionally the axle (5).
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten bestehen darin, dass die Hülse (2) aus Metall oder Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff oder einem kohlenstoffverstärkten Kunststoff besteht. - - Further advantageous embodiments are that the sleeve (2) made of metal or plastic, in particular glass fiber reinforced plastic or a carbon-reinforced plastic. - -
Für unterschiedliche Einsatzzwecke kann ferner vorgesehen sein, dass die Achse aus Metall oder Keramik besteht. For different purposes can also be provided that the axis is made of metal or ceramic.
Für verschiedene Anwendungszwecke günstige Ausgestaltungsvarianten ergeben sich auch dadurch, dass die Magnetanordnung einen zylinderförmigen Magnetkörper (3) mit vollflächigem oder kreisringförmigen Querschnitt aufweist. Favorable design variants for different applications also result from the fact that the magnet arrangement has a cylindrical magnet body (3) with a full-surface or annular cross-section.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten ergeben sich dadurch, dass konzentrisch in dem Magnetkörper (3) ein Füllkörper eingebracht ist. Further advantageous design possibilities result from the fact that concentrically in the magnetic body (3) a filler is introduced.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1A ein erstes Ausführungsbeispiel für ein elektromechanisches Verbundbauteil, wie etwa für einen Rotor einer elektrischen Maschine, mit einer in einer Hülse eingefügten Magnetanordnung in Form eines dünnwandigen Permanentmagneten in perspektivischer, einseitig offener Darstellung, 1A shows a first exemplary embodiment of an electromechanical composite component, such as for a rotor of an electrical machine, with a magnet arrangement inserted in a sleeve in the form of a thin-walled permanent magnet in a perspective view, open on one side,
Fig. 1 B ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Verbundbauteil mit in einer dünnwandigen Hülse eingesetzter Magnetanordnung und einer zentralen Achse in perspektivischer Ansicht, 1 B shows a further exemplary embodiment of a composite component with a magnet arrangement inserted in a thin-walled sleeve and a central axis in a perspective view,
Fig. 2A ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Verbundbauteil mit in einer Fig. 2A shows another embodiment of a composite component in a
Hülse eingesetzten Magnetanordnung, stirnseitigen Deckeln und einer zentralen Achse in perspektivischer Ansicht - - Sleeve inserted magnet assembly, end covers and a central axis in a perspective view - -
Fig. 2B ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Verbundbauteil mit in einer Fig. 2B shows a further embodiment of a composite component in a
Hülse eingesetzter Magnetanordnung, stirnseitigen Deckeln und einer zentralen Achse in perspektivischer Ansicht und Fig. 3 ein Verbundbauteil in auseinandergenommenem Zustand.  Sleeve inserted magnet assembly, end caps and a central axis in a perspective view and Fig. 3 shows a composite component in disassembled state.
Die Fig. 1A zeigt ein Verbundbauteil 1 mit einer zylinderförmigen Hülse 2, in die ein Magnetkörper 3 einer Magnetanordnung eingesetzt ist und die auf ihrer einen (in der Figur hinteren) Stirnseite mit einem Deckel, hier in Form eines Bodens 7, abge- schlössen und auf ihrer anderen (vorliegend vorderen) Stirnseite offen ist. Der Boden 7 weist eine zentrale, zur Hülse 2 konzentrische Durchführöffnung für eine Achse 5 beziehungsweise Welle auf, wie sie z. B. für den Aufbau eines Rotors einer elektrischen Maschine eingesetzt wird. Der Boden 7 kann einstückig an der Hülse 2 angeformt oder als separates Bauteil in Form eines Deckels 6 aufgesetzt (vgl. auch Fig. 3) und dicht mit dem betreffenden stirnseitigen Rand der Hülse 2 verbunden sein. Entsprechend wird auch die vordere Stirnseite mit einem Deckel 6 versehen, der an dem zugeordneten stirnseitigen Rand der Hülse 2 dicht angebracht wird. Ist eine Achse 5 eingesetzt, so erfolgt auch zwischen dem Boden 7 beziehungsweise Deckel 6 und der Achse 5 eine dichte Verbindung, so dass z. B. bei Verwendung in einer Flüssig- keit diese nicht in das Innere der Hülse 2 eindringen und den Magnetkörper 3 beschädigen kann. 1A shows a composite component 1 with a cylindrical sleeve 2, into which a magnetic body 3 of a magnet arrangement is inserted and which on its one (in the figure rear) front side with a lid, here in the form of a bottom 7, completed and on its other (in this case front) front side is open. The bottom 7 has a central, concentric to the sleeve 2 through opening for an axle 5 and shaft, as they are for. B. is used for the construction of a rotor of an electric machine. The bottom 7 can be integrally formed on the sleeve 2 or placed as a separate component in the form of a cover 6 (see also Fig. 3) and be tightly connected to the respective end edge of the sleeve 2. Accordingly, the front end side is provided with a cover 6 which is tightly attached to the associated end edge of the sleeve 2. If an axle 5 is used, there is also a tight connection between the bottom 7 or cover 6 and the axle 5, so that z. B. when used in a liquid it does not penetrate into the interior of the sleeve 2 and damage the magnetic body 3.
Der Magnetkörper 3 ist durch Fügen entsprechend dem in der eingangs genannten Druckschrift WO 2013/110755 A1 näher erläuterten Verfahren in die Hülse 2 einge- fügt und besteht aus einem gepressten Formkörper aus pulverförmigem Material mit darin verteilten magnetischen Teilchen, wobei der in einer Matrize gepresste Formkörper mit exakter Anpassung unter Gleitreibung in die Hülse eingeschoben und nach Positionierung im Inneren der Hülse 2 an der Innenfläche derselben durch sein - - The magnetic body 3 is inserted into the sleeve 2 by joining in accordance with the method explained in more detail in the aforementioned publication WO 2013/110755 A1 and consists of a pressed molded body of powdered material with magnetic particles distributed therein, the molded body pressed into a female mold with exact adjustment with sliding friction inserted into the sleeve and after positioning in the interior of the sleeve 2 on the inner surface of the same through - -
Entspannen sich kraftschlüssig festpresst, ohne dass eine zusätzliche Klebeschicht verwendet werden muss. Auch ist für die kraftschlüssige Pressverbindung keine Erwärmung erforderlich. Der gepresste Formkörper kann dabei einen ringförmigen oder vollflächigen, insbesondere kreisförmigen Querschnitt aufweisen und ist in seinem Außenumfang an den Innenumfang der Hülse 2 angepasst. Ist der Querschnitt des Formkörpers ringförmig, kann in seinen Innenraum ein Füllkörper beziehungsweise Innenkörper 4 eingepasst sein (vgl. auch Fig. 3). Relax force-locking, without having to use an additional adhesive layer. Also, no heating is required for the non-positive press connection. The pressed molded body may have an annular or full-surface, in particular circular cross-section and is adapted in its outer periphery to the inner circumference of the sleeve 2. If the cross-section of the shaped body is annular, a filler body or inner body 4 can be fitted into its interior space (cf. also FIG. 3).
Der gepresste Formkörper ist z. B. um den Faktor 2 bis 3 gegenüber seinem losen Füllzustand in der Matrize axial zusammengedrückt, wobei der Faktor bzw. der Pressdruck je nach Material-Zusammensetzung gewählt und auch außerhalb dieses Bereichs liegen kann. Infolge der Pressdichte entspannt sich der Formkörper in der Hülse 2 nach Entfernen des oder der Presswerkzeuge („Aufatmen") und ist dann mit hoher Haltekraft direkt an der Innenfläche der Hülse 2 festgesetzt. Zusätzlich können an der Innenfläche der Hülse 2 griffige Strukturen zum Verkrallen oder Verhaken vorgesehen sein. The pressed molded body is z. B. axially compressed by a factor of 2 to 3 compared to its loose filling state in the die, wherein the factor or the pressing pressure can be selected depending on the material composition and also outside this range. Due to the compactness of the molded body in the sleeve 2 after removal of the or of the pressing tools ("breathing") and then fixed with high holding force directly to the inner surface of the sleeve 2. In addition, on the inner surface of the sleeve 2 gripping structures for locking or Be provided hooking.
Das so durch Fügen des Formkörpers aus dem magnetischen Material in die Hülse 2 gebildete Verbundbauteil 1 wird mittels der beiderseitigen stirnseitigen Deckel 6 be- ziehungsweise einem Deckel 6 und dem Boden 7 dicht abgeschlossen, wie die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 2A und 2B zeigen. Beispielsweise können der oder die Deckel 6 gemäß Fig. 2A dicht an die mit dem Magnetkörper 3 beziehungsweise der Magnetanordnung versehene Hülse 2 angespritzt werden oder umfangseitig an den betreffenden stirnseitigen Rändern der Hülse 2 angeschweißt werden. The composite component 1 thus formed by joining the shaped body made of the magnetic material into the sleeve 2 is tightly closed by means of the mutual end-side cover 6 or a cover 6 and the bottom 7, as the exemplary embodiments according to FIGS. 2A and 2B show. For example, as shown in FIG. 2A, the cover or covers 6 can be molded tightly against the sleeve 2 provided with the magnetic body 3 or the magnet arrangement or can be welded circumferentially to the respective end edges of the sleeve 2.
Eine vorteilhafte Verbindungsweise stellt des Weiteren eine Umbördelung zwischen dem Randbereich des beziehungsweise der Deckel 6 und den stirnseitigen Randbereichen der Hülse 2 dar. Hierzu werden axial nebeneinander verlaufende Randberei- - - Furthermore, an advantageous method of connection provides a flanging between the edge region of the lid 6 and the end-side edge regions of the sleeve 2. For this purpose, edge regions extending axially next to one another are provided. - -
che von Hülse 2 und Deckel 6 miteinander oder einer über den anderen um 180° einfach oder mehrfach gegebenenfalls unter Zwischenfügung einer Dichtmasse umgebogen. Wie Fig. 1B zeigt, kann in den Magnetkörper 3, soweit dieser im Querschnitt ringförmig ausgebildet ist, ein Innenkörper 4 bereits bei der Herstellung des gepressten Formkörpers in der Matrize oder später, nach Einschieben des Formkörpers in die Hülse 2, eingesetzt werden. Der Innenkörper 4 kann separat auf die Achse 5 aufgesetzt und auf dieser befestigt oder einstückig bzw. integral mit dieser ausgebildet sein, wie auch aus Fig. 3 ersichtlich. che of sleeve 2 and cover 6 with each other or one over the other by 180 ° bent once or several times optionally with the interposition of a sealant. As FIG. 1B shows, an inner body 4 can already be inserted into the magnet body 3, as far as it has an annular cross-section, during the production of the pressed molding in the die or later after insertion of the molding into the sleeve 2. The inner body 4 can be placed separately on the axis 5 and fixed thereto or integrally formed therewith, as well as from Fig. 3 can be seen.
Die Achse 5 beziehungsweise Welle kann entsprechend bereits bei der Herstellung des gepressten Formkörpers in der Matrize oder später nach Einfügen des Formkörpers in die Hülse 2 eingesetzt werden. The shaft 5 or shaft can be used correspondingly already in the production of the pressed molding in the die or later after insertion of the molding in the sleeve 2.
Die Wandung der Hülse 2 besteht vorzugsweise aus nichtmagnetischem beziehungsweise nichtmagnetisierbarem Material, wobei ein metallisches oder nichtmetallisches Material, wie z. B. GFK oder CFK verwendet werden können. Durch die dünnwandige Ausbildung der Hülse 2 kann beim Fügeprozess, insbesondere beim Entspannen des Formkörpers unter Ausdehnung („Aufatmen") auch eine gewisse Dehnfähigkeit der Wandung genutzt werden, die dann durch eine nach innen gerichtete Wirkung elastischer Kräfte die kraftschlüssige Verbindung und den kompakten Aufbau des Verbundbauteils unterstützt. The wall of the sleeve 2 is preferably made of non-magnetic or non-magnetizable material, wherein a metallic or non-metallic material, such as. As GFK or CFK can be used. Due to the thin-walled design of the sleeve 2, a certain elasticity of the wall can be used in the joining process, in particular when relaxing the molding under expansion ("breathing"), which then by an inwardly directed effect of elastic forces the non-positive connection and the compact structure of the Composite component supported.

Claims

Ansprüche claims
1. Elektromechanisches Verbundbauteil (1) mit einer Hülse (2) und einer darin angeordneten, aus pulverförmigem Material mit magnetischen Teilchen ge- pressten Magnetanordnung und mindestens einem, die Hülse (2) stirnseitig dicht abschließenden Deckel (6), 1. Electromechanical composite component (1) with a sleeve (2) and a magnet arrangement pressed thereon of powdery material with magnetic particles, and at least one cover (6) sealing the sleeve (2) at the end,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Magnetanordnung kraftschlüssig in der Hülse (2) festgelegt ist, indem ein aus dem magnetischen Material gepresster Formkörper unter Gleitreibung in die Hülse (2) eingesetzt ist und durch sein Entspannen eine kraftschlüssige Pressverbindung in der Hülse (2) bewirkt.  in that the magnet arrangement is frictionally fixed in the sleeve (2) by inserting a molded body pressed from the magnetic material into the sleeve (2) with sliding friction, and by releasing it effects a non-positive press connection in the sleeve (2).
2. Verbundbauteil nach A , 2. composite component according to A,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Wandstärke der Hülse (2) höchstens 0,5 mm, insbesondere höchstens 0,2 mm beträgt.  that the wall thickness of the sleeve (2) is at most 0.5 mm, in particular at most 0.2 mm.
3. Verbundbauteil nach A1 oder 2, 3. composite component according to A1 or 2,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass konzentrisch durch die Hülse (2) und die Magnetanordnung eine Achse (5) geführt ist, die durch den mindestens einen Deckel (6) verläuft.  in that concentrically through the sleeve (2) and the magnet arrangement an axis (5) is guided, which runs through the at least one cover (6).
4. Verbundbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, 4. Composite component according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der mindestens eine Deckel (6) flüssigkeitsdicht an der zugeordneten Stirnseite der Hülse (2) und der gegebenenfalls vorhandenen Achse (5) und durch Umbördeln an der Hülse (2) festgelegt ist. Verbundbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, in that the at least one cover (6) is fixed in a liquid-tight manner to the associated end face of the sleeve (2) and the optional shaft (5) and by beading on the sleeve (2). Composite component according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der mindestens eine Deckel (6) flüssigkeitsdicht an der zugeordneten Stirnseite der Hülse (2) und gegebenenfalls der Achse (5) angeschweißt ist, insbesondere durch Laserschweißen. in that the at least one cover (6) is liquid-tightly welded to the associated end face of the sleeve (2) and possibly the axle (5), in particular by laser welding.
Verbundteil nach einem der vorherigen Ansprüche, Composite part according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der mindestens eine Deckel (6) durch Anspritzen oder Umspritzen an der Hülse (2) und gegebenenfalls der Achse (5) festgelegt ist. in that the at least one cover (6) is fixed by injection molding or encapsulation on the sleeve (2) and optionally the axle (5).
Verbundbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, Composite component according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Hülse (2) aus Metall oder Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff oder einem kohlenstoffverstärkten Kunststoff besteht. in that the sleeve (2) consists of metal or plastic, in particular glass-fiber-reinforced plastic or a carbon-reinforced plastic.
Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 2 bis 7, Composite component according to one of claims 2 to 7,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Achse aus Metall oder Keramik besteht. that the axis is made of metal or ceramic.
Verbundbauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, Composite component according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Magnetanordnung einen zylinderförmigen Magnetkörper (3) mit vollflächigem oder kreisringförmigen Querschnitt aufweist. Verbundbauteil nach Anspruch 8, the magnet arrangement has a cylindrical magnet body (3) with a full-area or annular cross-section. Composite component according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass konzentrisch in dem Magnetkörper (3) ein Füllkörper eingebracht ist. in that a filler is introduced concentrically in the magnet body (3).
Verfahren zum Herstellen eines Verbundbauteils (1) mit einer Hülse (2) und einer darin angeordneten Magnetanordnung, bei dem ein Formkörper aus pul- verförmigem Material mit magnetischen Teilchen gepresst wird und die Hülse (2) nach dem Einfügen des Formkörpers auf mindestens einer Stirnseite mit einem Deckel (6) dicht abgeschlossen wird, Method for producing a composite component (1) with a sleeve (2) and a magnet arrangement arranged therein, in which a molded body of powdered material is pressed with magnetic particles and the sleeve (2) after insertion of the molded body on at least one end face a lid (6) is sealed tight,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der gepresste Formkörper unter Gleitreibung in die Hülse (2) eingeschoben wird und durch sein Entspannen kraftschlüssig unter Pressverbindung in der Hülse festgelegt wird. that the pressed molded body is pushed under sliding friction in the sleeve (2) and is determined by its relaxation frictionally under press connection in the sleeve.
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