DE102015007128A1 - Verfahren zum Herstellen eines Laufzeugs für eine Strömungsmaschine, insbesondere für einen Energiewandler - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Laufzeugs für eine Strömungsmaschine, insbesondere für einen Energiewandler, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
- Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es bekannt, für Energiewandler wie beispielsweise Brennstoffzellen beziehungsweise Brennstoffzellensysteme jeweils wenigstens eine Strömungsmaschine einzusetzen, mittels welcher der jeweilige Energiewandler mit Luft, insbesondere verdichteter Luft, versorgt werden kann. Hierzu umfasst die Strömungsmaschine wenigstens ein Laufzeug, das eine Welle und wenigstens ein mit der Welle drehfest verbundenes Laufrad umfasst. Bei dem Laufrad handelt es sich beispielsweise um ein Verdichterrad, mittels welchem die dem Energiewandler zuzuführende Luft verdichtet wird.
- So offenbart die
DE 10 2005 037 739 A1 einen Rotor für Abgasturbolader, mit einem Turbinenrad aus einem Metallaluminid, einer Hohlwelle aus einer Stahl- oder Nickel-Basislegierung, und mit einem Verdichterrad. Dabei ist es vorgesehen, dass das Verdichterrad einen Zapfen aufweist, der teilweise in die Hohlwelle hineinragt und mit dieser eine formschlüssige Verbindung eingeht. Mit anderen Worten wird der Zapfen des Verdichterrads in einem Längenbereich der Hohlwelle angeordnet und drehfest mit der Hohlwelle verbunden. - Für die Versorgung eines Energiewandlers mit verdichteter Luft sind hohe Drehzahlen des Laufzeugs beziehungsweise der Strömungsmaschine erforderlich. Um diese hohen Drehzahlen ermöglichen zu können, müssen das Laufzeug und insbesondere Bauteile, aus denen das Laufzeug hergestellt wird, hochpräzise hergestellt werden. Dies ist üblicherweise besonders zeit- und kostenaufwendig.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass das Laufzeug auf besonders zeit- und kostengünstige Weise hergestellt werden kann.
- Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
- Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass das Laufzeug auf besonders zeit- und kostengünstige Weise hergestellt werden kann, werden in dem Längenbereich sowie in wenigstens einem zweiten Längenbereich der Hohlwelle durch Rundkneten oder Drückwalzen jeweilige Innendurchmesser der Hohlwelle ausgebildet, wobei in dem zweiten Längenbereich wenigstens ein Magnet angeordnet und mit der Hohlwelle drehfest verbunden wird.
- Durch den Einsatz von Rundkneten oder Drückwalzen ist es möglich, die Hohlwelle beziehungsweise die Längenbereiche besonders präzise und dabei gleichzeitig zeit- und kostengünstig sowie prozesssicher zu bearbeiten und somit herzustellen. Aufgrund der hohen Prozesssicherheit kann die Ausschussrate besonders gering gehalten werden. Darüber hinaus kann der Einsatz eines Zugankers entfallen, da sich auch ohne einen solchen Zuganker eine hinreichende Stabilität des Laufzeugs realisieren lässt. Darüber hinaus ist es möglich, zur Herstellung des Laufzeugs kostengünstige Werkstoffe zu verwenden, da beispielsweise ein solcher kostengünstiger Werkstoff, welcher zunächst eine nur geringe Festigkeit, insbesondere Zugfestigkeit, aufweist, durch das Rundkneten beziehungsweise Drückwalzen verfestigt, insbesondere kaltverfestigt, werden kann, sodass die Hohlwelle nach dem Rundkneten beziehungsweise Drückwalzen eine besonders hohe Festigkeit, insbesondere Zugfestigkeit (Rp 0,2) aufweist.
- Der Magnet dient dazu, das Laufzeug im fertig hergestellten Zustand der Strömungsmaschine mittels eines Elektromotors antreiben zu können, sodass der beispielsweise als Brennstoffzelle beziehungsweise Brennstoffzellensystem ausgebildete Energiewandler besonders vorteilhaft und insbesondere bedarfsgerecht mittels der Strömungsmaschine mit verdichteter Luft versorgt werden kann.
- Hintergrund der Erfindung ist, dass Laufzeuge von hochdrehenden Strömungsmaschinen üblicherweise mehrteilig aufgebaut sind. Üblicherweise umfasst das Laufzeug eine Welle, wenigstens einen Magneten und eine sogenannte Bandage für den Magneten, welcher mittels der Bandage drehfest an der Welle gehalten und somit mit der Welle verbunden ist. Ferner kann wenigstens ein Radiallager vorgesehen sein. Üblicherweise sind zwei Radiallager vorgesehen, mittels welchen das Laufzeug in radialer Richtung an einem korrespondierenden Gehäuseelement der Strömungsmaschine zu lagern ist. Ferner umfasst das mehrteilige Laufzeug üblicherweise ein Verdichterrad zum Verdichten von Luft sowie optional ein weiteres Laufrad in Form eines Turbinenrads, wobei das Verdichterrad und Turbinenrad üblicherweise drehfest mit der Welle verbunden sind. Dadurch ist das Verdichterrad über die Welle beispielsweise von dem Turbinenrad antreibbar, welches wiederum von Abgas, insbesondere Luft, des Energiewandlers antreibbar ist. Ferner kann eine von dem Magneten und den Laufrädern unterschiedliche Spurscheibe vorgesehen sein, welche ebenfalls drehfest mit der Welle verbunden ist. Über eine solche Spurscheibe kann eine axiale Lagerung des Laufzeugs an dem Gehäuseelement realisiert werden.
- Außerdem ist üblicherweise der zuvor genannte Zuganker vorgesehen. Um hohe Drehzahlen der Strömungsmaschine und dadurch einen vorteilhaften Verdichtungsprozess der Luft zu realisieren, werden die genannten Bauteile hochgenau hergestellt, wofür eine hohe Anzahl an Bearbeitungsschritten erforderlich ist. Die Bandage für den Magneten ist üblicherweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet und erforderlich, um den Magneten bei hohen Drehzahlen vor dem Zerplatzen zu schützen. Es werden hierfür Werkstoffe wie zum Beispiel Titan oder Nickel-Basislegierungen benötigt, welche an sich bereits eine Zugfestigkeit (Rp 0,2) von circa 900 Newton pro Quadratmillimeter aufweisen müssen. Der Magnet wird unter Vorspannung in die metallische Bandage eingebracht. Hierzu wird in der Regel ein Schrumpfprozess verwendet. Die Einzelteile werden dann an Übergangspassungen gefügt. Da das so entstandene Laufzeug keine ausreichende Biegesteifigkeit aufweist, muss der gesamte Aufbau aus rotordynamischen Gründen mit Hilfe des Zugankers verspannt und dadurch stabilisiert werden. Die mittels eines solchen Prozesses hergestellten Laufzeuge sind entsprechend hochpreisig.
- Durch den Einsatz von Rundkneten beziehungsweise Druckwalzen können Bauteile wie der Zuganker und die Radiallager entfallen, da die Hohlwelle die jeweiligen Funktionen der zuvor genannten Bandagen und der beiden Radiallager übernehmen kann. Mit anderen Worten können durch das erfindungsgemäße Verfahren die Bandage für den Magneten und die beiden Radiallager zu einem Bauteil in Form der Hohlwelle zusammengefasst werden. Hierzu wird beispielsweise zum Herstellen der Hohlwelle ein zumindest im Wesentlichen rohrähnliches oder rohrförmiges Bauteil, insbesondere Halbzeug, verwendet, dessen Innenkontur unter Herstellen der zumindest zwei Längenbereiche durch Rundkneten beziehungsweise Drückwalzen bearbeitet wird, sodass die Längenbereiche beziehungsweise ihre Innendurchmesser hochpräzise hergestellt werden können. Ferner kann durch das Drückwalzen beziehungsweise Rundkneten das Halbzeug verfestigt, insbesondere kaltverfestigt, werden und dadurch – im Vergleich zu seinem Ausgangszustand – mit einer wesentlich höheren Festigkeit, insbesondere Zugfestigkeit, versehen werden. Beispielsweise ist das rohrförmige Halbzeug nahtlos kaltgezogen und wird dann durch das Drückwalzen oder Rundkneten verfestigt, insbesondere kaltverfestigt. Vorzugsweise wird das Halbzeug beziehungsweise die Hohlwelle durch das Rundkneten oder Drückwalzen auf eine Zugfestigkeit von 900 Megapascal (Newton pro Quadratmillimeter) verfestigt, insbesondere kaltverfestigt.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
- Die Zeichnung zeigt in:
-
1 eine schematische Längsschnittansicht einer Strömungsmaschine zum Versorgen eines Energiewandlers mit verdichteter Luft, mit einem Laufzeug, welches mittels eines Verfahrens hergestellt ist, bei welchem wenigstens ein Zapfen eines Laufrads in einem Längenbereich einer Hohlwelle angeordnet und drehfest mit der Hohlwelle verbunden wird, wobei in dem Längenbereich sowie in wenigstens einem zweiten Längenbereich der Hohlwelle durch Rundkneten oder Drückwalzen jeweilige Innendurchmesser der Hohlwelle ausgebildet werden, und wobei in dem zweiten Längenbereich wenigstens ein Magnet angeordnet und mit der Hohlwelle drehfest verbunden wird; und -
2 eine schematische Längsschnittansicht der Hohlwelle. - In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt in einer schematischen Längsschnittansicht eine Strömungsmaschine10 für einen Energiewandler wie beispielsweise eine Brennstoffzelle beziehungsweise ein Brennstoffzellensystem. Die Strömungsmaschine10 umfasst einen Verdichter12 mit einem Verdichtergehäuse14 und einem Verdichterrad16 , welches in dem Verdichtergehäuse14 angeordnet ist. Mittels des Verdichterrads16 wird Luft verdichtet, die dem Energiewandler zugeführt wird. Dadurch kann ein besonders effizienter Betrieb des Energiewandlers realisiert werden. - Die Strömungsmaschine
10 umfasst ferner eine Turbine18 mit einem Turbinengehäuse20 und einem Turbinenrad22 , welches in dem Turbinengehäuse20 aufgenommen ist. Das Turbinenrad22 ist von Abgas des Energiewandlers antreibbar, wobei es sich bei dem Abgas insbesondere um Luft handelt. Das Verdichterrad16 und das Turbinenrad22 sind Bestandteile eines im Ganzen mit24 bezeichneten Laufzeugs der Strömungsmaschine10 , wobei das Laufzeug24 auch als Rotor bezeichnet wird. Das Laufzeug24 umfasst das Verdichterrad16 , das Turbinenrad22 und eine Welle in Form einer Hohlwelle26 , welche drehfest mit dem Verdichterrad16 und dem Turbinenrad22 verbunden ist. Das Verdichterrad16 und das Turbinenrad22 sind dabei jeweilige Laufräder des Laufzeugs24 . Das Verdichterrad16 ist somit über die Hohlwelle26 vom Turbinenrad22 antreibbar, wodurch die Luft mittels des Verdichterrads16 verdichtet und im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt werden kann. - Die Strömungsmaschine
10 umfasst ein Gehäuseelement28 mit separat voneinander ausgebildeten und miteinander verbundenen Gehäuseteilen30 ,32 und34 , wobei auch das Verdichtergehäuse14 und das Turbinengehäuse20 Gehäuseteile des Gehäuseelements28 sind. Stromab des Verdichterrads16 ist ein Leitgitter36 angeordnet, mittels welchem vorteilhafte Strömungsbedingungen realisierbar sind. Die Strömungsmaschine10 umfasst ein weiteres Leitgitter38 , welches stromauf des Turbinenrads22 angeordnet ist. Dadurch wird das Turbinenrad22 von dem Abgas strömungsgünstig angeströmt. - Um eine hinreichende Versorgung des Energiewandlers mit verdichteter Luft auch dann gewährleisten zu können, wenn der Energiewandler kein Abgas oder Abgas mit einem nur geringen Energieinhalt bereitstellt, umfasst die Strömungsmaschine
10 einen Motor in Form eines Elektromotors40 . Der Elektromotor40 umfasst eine in1 schematisch dargestellte Wicklung42 , welche auch als Motorwicklung bezeichnet wird. Ferner umfasst der Elektromotor40 wenigstens einen mit der Hohlwelle26 drehfest verbundenen und vorliegend als Permanentmagnet ausgebildeten Magneten44 , welcher von der Wicklung42 antreibbar ist. - Der Magnet
44 ist ebenfalls Bestandteil des Laufzeugs24 , welches um eine Drehachse46 relativ zu dem Gehäuseelement28 drehbar ist. Hierzu ist eine Lagereinrichtung48 vorgesehen, welche zwei Radiallager50 und52 umfasst. Über die Radiallager50 und52 ist das Laufzeug24 in radialer Richtung an dem Gehäuseelement28 drehbar gelagert. Ferner umfasst die Lagereinrichtung48 ein Axiallager54 , welches als axiales Luftlager ausgebildet ist. Das Axiallager54 umfasst eine drehfest mit der Hohlwelle26 verbundene Spurscheibe56 , welche ein von dem Magneten44 und den Laufrädern unterschiedliches, mit der Hohlwelle26 drehfest verbundenes Bauteil des Laufzeugs24 ist. Das Axiallager54 umfasst ferner Lagerscheiben58 und60 , welche an dem Gehäuseelement28 gehalten sind. Somit ist die Spurscheibe56 um die Drehachse46 relativ zu den Lagerscheiben58 und60 drehbar. Da das Axiallager54 als Luftlager ausgebildet ist, kommt als Lagermedium Luft zum Einsatz. In axialer Richtung zwischen der Spurscheibe56 und den Lagerscheiben58 und60 ist jeweils ein Luftspalt vorgesehen, in welchem sich ein Luftkissen beziehungsweise ein Luftpolster ausbildet, wenn sich das Laufzeug24 und somit die Spurscheibe56 relativ zum Gehäuseelement28 und somit den Lagerscheiben58 und60 drehen. Über dieses Luftpolster sind die Spurscheibe56 und somit das Laufzeug24 insgesamt in axialer Richtung an den Lagerscheiben58 und60 und somit an dem Gehäuseelement28 abgestützt beziehungsweise abstützbar, sodass eine reibungsarme und effektive Lagerung des Laufzeugs24 dargestellt ist. - Die Radiallager
50 und52 können ebenfalls als Luftlager ausgebildet sein, bei denen Luft als Tragmedium zum Einsatz kommt. Auch hierbei entsteht beispielsweise in radialer Richtung zwischen der Hohlwelle26 und den Radiallagern50 und52 ein jeweiliges Luftpolster, mittels welchem das Laufzeug24 getragen wird. Dies bedeutet, dass das Laufzeug24 , insbesondere die Hohlwelle26 , über das jeweilige Luftpolster in radialer Richtung an den Radiallagern50 und52 und somit dem Gehäuseelement28 drehbar abgestützt ist. Die Turbine18 beziehungsweise das Turbinenrad22 ist optional vorgesehen und nicht notwendigerweise zum Versorgen des Energiewandlers mit verdichteter Luft erforderlich. Die vorigen und folgenden Ausführungen sind auch auf solche Laufzeuge übertragbar, welche genau ein Laufrad, das heißt beispielsweise entweder ein Turbinenrad oder ein Verdichterrad, umfassen. - Das Verdichterrad
16 weist einen Zapfen62 auf, welcher zumindest teilweise und vorliegend vollständig in einem besonders gut aus2 erkennbaren ersten Längenbereich64 der Hohlwelle26 aufgenommen und drehfest mit der Hohlwelle26 verbunden ist. Im Rahmen eines Verfahrens zum Herstellen des Laufzeugs24 wird der Zapfen62 in dem Längenbereich64 angeordnet und drehfest mit der Hohlwelle26 verbunden. Hierzu wird der Zapfen62 beispielsweise in die Hohlwelle26 beziehungsweise den Längenbereich64 eingeschrumpft. Die Montage von Verdichter- und/oder Turbinenrad22 beziehungsweise16 erfolgt hinsichtlich ihrer Reihenfolge in Abhängigkeit vom Gehäusekonzept der hochdrehenden Strömungsmaschine10 . Der Längenbereich64 weist dabei einen ersten Innendurchmesser66 , insbesondere Innendurchmesser, auf. - Im Rahmen des Verfahrens zum Herstellen des Laufzeugs
24 wird der vorliegend als Permanentmagnet ausgebildete Magnet44 , vorzugsweise in noch nicht magnetisiertem Zustand, in einem aus2 erkennbaren zweiten Längenbereich68 der Hohlwelle26 angeordnet und mit der Hohlwelle26 verbunden. Der zweite Längenbereich68 weist dabei einen zweiten Innendurchmesser70 auf. Vor dem Anordnen des Zapfens62 und des Magneten44 in den Längenbereichen64 und68 werden in den Längenbereichen64 und68 durch Rundkneten oder Drückwalzen die jeweiligen, vorzugsweise voneinander unterschiedlichen Innendurchmesser66 und70 ausgebildet. Durch den Einsatz von Rundkneten beziehungsweise Drückwalzen können die Innendurchmesser66 und70 hochpräzise sowie auf zeit- und kostengünstige Weise hergestellt werden, sodass das Laufzeug24 insgesamt zeit- und kostengünstig hergestellt werden kann. - Vorzugsweise werden die jeweiligen Innendurchmesser
66 und70 mit voneinander unterschiedlichen Werten ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Längenbereiche64 und68 den gleichen Querschnitt beziehungsweise die gleiche Querschnittsform aufweisen und dabei beispielsweise zumindest im Wesentlichen kreisrund ausgebildet sind, wobei sich jedoch die Innendurchmesser66 und70 in ihren Werten beziehungsweise Durchmesserwerten voneinander unterscheiden. - Der erste Längenbereich
64 wird beispielsweise durch das Rundkneten oder Drückwalzen mit einer Passung ausgebildet, über welche der Zapfen62 mit der Hohlwelle26 , insbesondere drehfest, verbunden wird. Um den Magneten44 im Längenbereich68 drehfest mit der Hohlwelle26 zu verbinden, wird der Magnet44 in die Hohlwelle26 , insbesondere den Längenbereich68 , beispielsweise eingeschrumpft. - Das Rundkneten ist eine Art des Freiformschmiedens durch Krafteinwirkung zum Vermindern des Querschnitts von Massiv-Stäben oder Rohren wie beispielsweise der Hohlwelle
26 beziehungsweise eines zumindest im Wesentlichen rohrförmigen Halbzeugs, aus welchem die Hohlwelle26 hergestellt wird. Beim Rundkneten wird ein Fließen des Materials beziehungsweise des Werkstoffs der Hohlwelle26 beziehungsweise des Halbzeugs erreicht, wodurch eine besonders hohe Qualität, insbesondere eine höhere Qualität als beim Zerspanen, realisiert werden kann. Durch deren unterschiedliche Formgebung sind auch Innenprofile herstellbar. - Im Rahmen des Verfahrens wird in einem aus
2 erkennbaren dritten Längenbereich74 der Hohlwelle26 ein dritter Innendurchmesser76 durch das Rundkneten beziehungsweise Drückwalzen ausgebildet, wobei der Magnet44 vor dem drehfesten Verbinden mit dem zweiten Längenbereich68 in dem dritten Längenbereich74 vorpositioniert wird. Vorzugsweise wird die Hohlwelle26 beziehungsweise das Halbzeug, aus welchem die Hohlwelle26 hergestellt wird, vorgeheizt, sodass der Magnet44 im vorgeheizten, zumindest im Wesentlichen rohrähnlichen beziehungsweise rohrförmigen Halbzeug, insbesondere im dritten Längenbereich74 , vorpositioniert wird. Im Anschluss an das Vorpositionieren wird der Magnet44 im Längenbereich68 positioniert und dort eingeschrumpft. - Im Rahmen des Verfahrens wird ferner in einem vierten Längenbereich
78 der Hohlwelle26 ein vierter Innendurchmesser80 durch das Rundkneten beziehungsweise Drückwalzen ausgebildet. Die Spurscheibe56 weist dabei einen weiteren Zapfen82 auf, welcher in dem vierten Längenbereich78 angeordnet und drehfest mit dem vierten Längenbereich78 beziehungsweise der Hohlwelle26 verbunden wird. Vorzugsweise wird auch der Längenbereich78 beziehungsweise der zugehörige Innendurchmesser80 durch das Rundkneten beziehungsweise Drückwalzen mit einer Passung ausgebildet, über welche der Zapfen82 beziehungsweise die Spurscheibe56 mit der Hohlwelle26 verbunden wird. Vorzugsweise werden die Innendurchmesser66 ,70 ,76 und80 mit unterschiedlichen Werten ausgebildet, wobei der Innendurchmesser70 vorzugsweise der kleinste der Innendurchmesser66 ,70 ,76 und80 ist. Der Innendurchmesser66 ist beispielsweise größer als der Innendurchmesser70 , wobei der Innendurchmesser76 größer als der Innendurchmesser66 und der Innendurchmesser70 ist. Ferner ist der Innendurchmesser80 größer als der Innendurchmesser76 ,66 und70 . Die genannten Passungen für die Spurscheibe56 beziehungsweise für das Laufrad, das heißt das Turbinen- oder Verdichterrad16 beziehungsweise22 können auch ausgetauscht werden. - Durch Rundkneten beziehungsweise Drückwalzen sind Durchmessergenauigkeiten von 0,01 Millimeter bei einer gleichzeitig hohen Konzentrizität und hoher Oberflächengüte ohne eine nachfolgende, spanende Bearbeitung erreichbar. Gleichzeitig kann eine hohe Verfestigung, insbesondere Kaltverfestigung, erzeugt werden. Mit anderen Worten ist es möglich und vorzugsweise vorgesehen, dass das Halbzeug, aus welchem die Hohlwelle
26 gebildet wird, ein Rohr beziehungsweise ein zumindest im Wesentlichen rohrförmiges oder rohrähnliches, nahtlos kaltgezogenes Rohr ist, wobei solche Rohre eine hohe Verfügbarkeit aufweisen. Das Halbzeug beziehungsweise Rohr wird beispielsweise über wenigstens einen Dorn rundgeknetet, mittels welchem die anhand von2 beschriebene Innenkontur mit den Längenbereichen64 ,68 ,74 und78 und den zugehörigen Innendurchmesser66 ,70 ,76 und80 erzeugt wird. Dabei wird das Halbzeug beziehungsweise Rohr auf circa 900 Megapascal (Newton pro Quadratmillimeter) Zugfestigkeit (Rp 0,2) verfestigt, insbesondere kaltverfestigt, sodass die Hohlwelle26 dann die genannte Zugfestigkeit aufweist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass auch Werkstoffe eingesetzt werden können, die die genannte Zugfestigkeit von circa 900 Newton pro Quadratmillimeter erst nach dem Drückwalzen beziehungsweise Rundkneten, das heißt nach dem Kaltverfestigungsprozess erreichen. Dies bedeutet, das neben teuren Titan- oder Nickel-Basislegierungen auch Stahllegierungen denkbar. Beim Einsatz beziehungsweise Auswahl einer Stahllegierung muss darauf geachtet werden, dass bei der Kaltverfestigung möglichst keine oder zumindest wenig Umformungsmartensit entsteht. Durch Umformungsmartensit würde ein magnetischer Kurzschluss in der Bandage entstehen, wodurch sich die Wirksamkeit des Magneten44 und damit des Elektromotors40 der hochdrehenden Strömungsmaschine10 vermindert. - Wie bereits beschrieben, wird der Magnet
44 im vorgeheizten, rohrähnlichen Bauteil beziehungsweise im Längenbereich74 vorpositioniert, woraufhin der Magnet44 im Längenbereich68 angeordnet und eingeschrumpft wird. Das Halbzeug wird spanend auf eine beispielsweise durch eine technische Zeichnung vorgegebene Länge bearbeitet. Die Spurscheibe56 kann an die Hohlwelle26 beziehungsweise das Halbzeug angeschweißt oder in die Hohlwelle26 eingepresst oder eingeschrumpft werden, insbesondere über den Zapfen82 . Das Halbzeug und die Spurscheibe56 werden auf einen zeichnungsgemäßen Außendurchmesser beziehungsweise Rechtwinkligkeit geschliffen. Vorzugsweise werden die Hohlwelle26 und der Magnet44 sowie die Spurscheibe56 gewuchtet, bevor das Turbinenrad22 und/oder das Verdichterrad16 drehfest mit der Hohlwelle26 verbunden sind. Der Magnet44 wird aufmagnetisiert. Die Montage von Verdichter- und Turbinenrad22 und16 erfolgt hinsichtlich ihrer Reihenfolge in Abhängigkeit vom Gehäusekonzept der Strömungsmaschine10 , insbesondere durch Einschrumpfen. Gegebenenfalls erfolgt ein Nachwuchten des gesamten Laufzeugs24 , das heißt wenn die Laufräder montiert sind. Da die Hohlwelle26 , durch welche die Bandage für den Magneten44 und insbesondere laufzeugseitige Radiallager gebildet werden können, eine hinreichend hohe Biegesteifigkeit aufweist, kann auf den Einsatz eines Zugankers verzichtet werden, sodass die Teileanzahl und die Kosten des Laufzeugs24 gering gehalten werden können. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Strömungsmaschine
- 12
- Verdichter
- 14
- Verdichtergehäuse
- 16
- Verdichterrad
- 18
- Turbine
- 20
- Turbinengehäuse
- 22
- Turbinenrad
- 24
- Laufzeug
- 26
- Hohlwelle
- 28
- Gehäuseelement
- 30
- Gehäuseteil
- 32
- Gehäuseteil
- 34
- Gehäuseteil
- 36
- Leitgitter
- 38
- Leitgitter
- 40
- Elektromotor
- 42
- Wicklung
- 44
- Magnet
- 46
- Drehachse
- 48
- Lagereinrichtung
- 50
- Radiallager
- 52
- Radiallager
- 54
- Axiallager
- 56
- Spurscheibe
- 58
- Lagerscheibe
- 60
- Lagerscheibe
- 62
- Zapfen
- 64
- erster Längenbereich
- 66
- erster Innendurchmesser
- 68
- zweiter Längenbereich
- 70
- zweiter Innendurchmesser
- 74
- dritter Längenbereich
- 76
- dritter Innendurchmesser
- 78
- vierter Längenbereich
- 80
- vierter Innendurchmesser
- 82
- Zapfen
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102005037739 A1 [0003]
Claims (9)
- Verfahren zum Herstellen eines Laufzeugs (
24 ) für eine Strömungsmaschine (10 ), bei welchem wenigstens ein Zapfen (62 ) eines Laufrads (16 ,22 ) in einem Längenbereich (64 ) einer Hohlwelle (26 ) angeordnet und drehfest mit der Hohlwelle (26 ) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Längenbereich (64 ) sowie in wenigstens einem zweiten Längenbereich (68 ) der Hohlwelle (26 ) durch Rundkneten oder Drückwalzen jeweilige Innendurchmesser (66 ,70 ) der Hohlwelle (26 ) ausgebildet werden, wobei in dem zweiten Längenbereich (68 ) wenigstens ein Magnet (44 ) angeordnet und mit der Hohlwelle (26 ) drehfest verbunden wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Innendurchmesser (
66 ,70 ) mit voneinander unterschiedlichen Werten ausgebildet werden. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (
44 ) in den zweiten Längenbereich (68 ) eingeschrumpft wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Längenbereich (
74 ) der Hohlwelle (26 ) ein dritter Innendurchmesser (76 ) durch Rundkneten oder Drückwalzen ausgebildet wird, wobei der Magnet (44 ) vor dem drehfesten Verbinden mit dem zweiten Längenbereich (68 ) in dem dritten Längenbereich (74 ) vorpositioniert wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Längenbereich (
64 ) durch das Rundkneten oder Drückwalzen mit einer Passung ausgebildet wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vierten Längenbereich (
78 ) der Hohlwelle (26 ) ein vierter Innendurchmesser (80 ) durch Rundkneten oder Drückwalzen ausgebildet wird, wobei ein weiterer Zapfen (82 ) eines von dem Magneten (44 ) und dem Laufrad (16 ,22 ) unterschiedlichen Bauteils (56 ) des Laufzeugs (24 ) in dem vierten Längenbereich (78 ) angeordnet und drehfest mit dem vierten Längenbereich (78 ) verbunden wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (
26 ) aus einem nahtlos kaltgezogenen und rohrförmigen Halbzeug gebildet wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (
26 ) durch das Rundkneten oder Drückwalzen auf eine Zugfestigkeit von 900 Megapascal verfestigt, insbesondere kaltverfestigt, wird. - Strömungsmaschine (
10 ), mit einem mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellten Laufzeug (24 ).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015007128.9A DE102015007128A1 (de) | 2015-06-02 | 2015-06-02 | Verfahren zum Herstellen eines Laufzeugs für eine Strömungsmaschine, insbesondere für einen Energiewandler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015007128.9A DE102015007128A1 (de) | 2015-06-02 | 2015-06-02 | Verfahren zum Herstellen eines Laufzeugs für eine Strömungsmaschine, insbesondere für einen Energiewandler |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015007128A1 true DE102015007128A1 (de) | 2016-12-08 |
Family
ID=57352742
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015007128.9A Pending DE102015007128A1 (de) | 2015-06-02 | 2015-06-02 | Verfahren zum Herstellen eines Laufzeugs für eine Strömungsmaschine, insbesondere für einen Energiewandler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102015007128A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017211917A1 (de) * | 2017-07-12 | 2019-01-17 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Brennstoffzellensystem sowie Strömungsmaschine für ein Brennstoffzellensystem |
WO2023285213A1 (de) * | 2021-07-13 | 2023-01-19 | Robert Bosch Gmbh | Rotor für eine elektrische maschine |
DE102022209742A1 (de) | 2022-09-16 | 2024-03-21 | Vitesco Technologies GmbH | Rotor-Baugruppe mit Hohlwelle für einen Elektrolader mit elektromotorischem Antrieb und Elektrolader |
Citations (1)
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DE102005037739A1 (de) | 2005-08-10 | 2007-02-15 | Daimlerchrysler Ag | Verbundrotor für Abgasturbolader mit Titanaluminid-Rädern |
-
2015
- 2015-06-02 DE DE102015007128.9A patent/DE102015007128A1/de active Pending
Patent Citations (1)
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