DE102020213806B3 - Method for producing an annular element, an annular element produced with the method and its use - Google Patents
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Abstract
Bei dem Verfahren werden für den mindestens einen Innenring (1) ein erstes hohlzylinderförmiges metallisches Halbzeug (1.1), in dem Aufnahmen für Permanentmagnete (3) ausgebildet sind, und das einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser eines zweiten hohlzylinderförmigen metallischen Halbzeugs (2.1) und ein zweites Halbzeug (1.1, 2.1) in einer Ringwalzanlage zueinander positioniert. Das zweite Halbzeug (2.1) umschließt das erste Halbzeug (1.1). Mittels einer Hauptwalze (4), die gegen die äußere Mantelfläche des zweiten Halbzeugs (2.1) mit einer vorgebbaren Druckkraft wirkt und mittels einer Dornwalze (5), die an der inneren Oberfläche des ersten Halbzeugs (1.1) mit einer Druckkraft wirkt, werden bei einer Rotation bei gleichzeitiger Verringerung des Abstands zwischen den Walzen wird eine plastische Verformung erreicht. Dabei wird der der Außendurchmesser des ersten Halbzeugs (1.1) mehr vergrößert als der Innendurchmesser des zweiten Halbzeugs (2.1) und die Halbzeuge werden kraftschlüssig miteinander verbunden. Es wird ein erstes Halbzeug (1.1) eingesetzt, dessen metallischer Werkstoff eine geringere Fließspannung aufweist.In the method, a first hollow-cylindrical metallic semi-finished product (1.1) is used for the at least one inner ring (1), in which receptacles for permanent magnets (3) are formed and which has an outer diameter that is smaller than the inner diameter of a second hollow-cylindrical metallic semi-finished product ( 2.1) and a second semi-finished product (1.1, 2.1) are positioned relative to one another in a ring rolling plant. The second semi-finished product (2.1) encloses the first semi-finished product (1.1). By means of a main roller (4), which acts against the outer lateral surface of the second semi-finished product (2.1) with a definable compressive force, and by means of a mandrel roller (5), which acts with a compressive force on the inner surface of the first semi-finished product (1.1), at a Rotation while reducing the distance between the rollers achieves plastic deformation. The outer diameter of the first semi-finished product (1.1) is increased more than the inner diameter of the second semi-finished product (2.1) and the semi-finished products are connected to one another in a non-positive manner. A first semi-finished product (1.1) is used, the metallic material of which has a lower yield stress.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines ringförmigen Elements, ein mit dem Verfahren hergestelltes ringförmiges Element sowie dessen Verwendung.The invention relates to a method for producing an annular element, an annular element produced using the method and its use.
Ringförmige Elemente, die in elektrischen Maschinen in Verbindung mit Permanentmagneten eingesetzt werden, sind üblicherweise so ausgebildet, dass Permanentmagnete stoffschlüssig unter Einsatz von Haftvermittlern als Elemente für einen Stator oder Rotor fixiert werden. Dies ist fertigungstechnisch aufwändig und stellt einen mehrstufigen Prozess dar. Es sind umfangreiche Vorbehandlungen in den jeweiligen Fügebereichen erforderlich, was sich in einer intensiven Reinigung, die in der Regel mit organischen bzw. aggressiven Reinigungsmitteln durchgeführt wird und einer Vorbehandlung mit einem Primer im Fügebereich widerspiegelt.Ring-shaped elements that are used in electrical machines in connection with permanent magnets are usually designed in such a way that permanent magnets are fixed in a materially bonded manner using adhesion promoters as elements for a stator or rotor. This is complex in terms of production technology and represents a multi-stage process. Extensive pre-treatment is required in the respective joining areas, which is reflected in intensive cleaning, which is usually carried out with organic or aggressive cleaning agents, and pre-treatment with a primer in the joining area.
Die eingesetzten Haftvermittler sind aber nur begrenzt geeignet, widrigen Umgebungsbedingungen, wie z.B. klimatischer Einflüsse, Strahlung und insbesondere Feuchtigkeit dauerhaft zu widerstehen, so dass sich die stoffschlüssige Verbindung nach einer gewissen Betriebszeit lösen kann. Dabei wirken sich auch die mögliche Spaltkorrosion und der Einfluss von unvermeidbaren Schwingungen für ein Lösen der Verbindung nachteilig aus.However, the adhesion promoters used are only suitable to a limited extent to permanently withstand adverse environmental conditions, such as climatic influences, radiation and, in particular, moisture, so that the material connection can become loose after a certain period of operation. The possible crevice corrosion and the influence of unavoidable vibrations also have a negative effect on loosening the connection.
Stoffschlüssige Verbindungen mit Haftvermittlern sind auch schwer exakt herstellbar, da ein gleichmäßiger Auftrag bzw. die homogene Verteilung des jeweiligen Haftvermittlers in einem Fügebereich, wenn überhaupt nur schwer erreichbar ist.Cohesive connections with adhesion promoters are also difficult to produce exactly, since a uniform application or homogeneous distribution of the respective adhesion promoter in a joint area is difficult, if at all, to achieve.
So sind aus
Ein Rotor für einen Elektromotor sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung sind in
Von S. Guenther u.a. sind in „Investigation of a composite ring rolling process considering bonding behaviour in FEM and experiment“; Procedia Engineering; 207; (2017); S. 1236 - 1241 Möglichkeiten zur Herstellung ringförmiger Elemente beschrieben.Von S. Guenther et al are in "Investigation of a composite ring rolling process considering bonding behavior in FEM and experiment"; Procedia Engineering; 207; (2017); P. 1236 - 1241 describes possibilities for the production of ring-shaped elements.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für die Herstellung ringförmiger Elemente, die Träger für Permanentmagnete darstellen, anzugeben, bei denen auf Haftvermittler verzichtet werden kann und mit denen die Fertigung vereinfacht und eine dauerhafte Fixierung von Permanentmagneten erreicht werden kann.It is therefore the object of the invention to specify possibilities for the production of ring-shaped elements that represent carriers for permanent magnets, in which adhesion promoters can be dispensed with and with which production can be simplified and permanent fixing of permanent magnets can be achieved.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Anspruch 9 betrifft ein mit dem Verfahren hergestelltes ringförmiges Element und Anspruch 10 dessen Verwendung. According to the invention, this object is achieved with a method having the features of
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in abhängigen Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.Advantageous refinements and developments of the invention can be implemented with features identified in the dependent claims.
Mit dem Verfahren wird ein ringförmiges Element hergestellt, das mit mindestens einem Innenring und einem Außenring sowie im Innenring gehaltenen Permanentmagneten ausgebildet wird.An annular element is produced with the method, which is formed with at least one inner ring and one outer ring as well as permanent magnets held in the inner ring.
Dabei wird so vorgegangen, dass für den Innenring ein erstes hohlzylinderförmiges metallisches Halbzeug, in dem zumindest radial nach außen weisend offene Aufnahmen für die formschlüssige Aufnahme von Permanentmagneten ausgebildet sind, und das einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser eines zweiten hohlzylinderförmigen metallischen Halbzeugs. Die Permanentmagnete werden in die Aufnahmen des ersten hohlzylinderförmigen Halbzeugs eingesetzt.The procedure is such that for the inner ring, a first hollow-cylindrical semi-finished metal product is formed, in which open receptacles pointing at least radially outwards are formed for the form-fitting accommodation of permanent magnets, and which has an outer diameter that is smaller than the inner diameter of a second hollow-cylindrical semi-finished metal product . The permanent magnets are inserted into the receptacles of the first hollow-cylindrical semi-finished product.
Dann werden erstes und zweites hohlzylinderförmiges Halbzeug in einer Ringwalzanlage so zueinander positioniert, dass das zweite hohlzylinderförmige Halbzeug das erste hohlzylinderförmige Halbzeug umschließt. Daraufhin wird mittels einer Hauptwalze, die gegen die äußere Mantelfläche des zweiten hohlzylinderförmigen Halbzeugs mit einer vorgebbaren Druckkraft wirkt und mittels einer Dornwalze, die an der inneren Oberfläche des ersten hohlzylinderförmigen Halbzeugs mit einer vorgebbaren Druckkraft wirkt, bei Rotation der Hauptwalze und der Dornwalze bei gleichzeitiger Verringerung des Abstands zwischen der äußeren Mantelfläche der Hauptwalze und der äußeren Mantelfläche der Dornwalze eine plastische Verformung der hohlzylinderförmigen Halbzeuge erreicht, bei der sich der Außendurchmesser des ersten hohlzylinderförmigen Halbzeugs mehr vergrößert als sich der Innendurchmesser des zweiten hohlzylinderförmigen Halbzeugs verändert, so dass erstes und zweites kreisförmiges Halbzeug kraftschlüssig miteinander verbunden werden und das ringförmige Element ausbilden.Then the first and second hollow-cylindrical semi-finished product are positioned relative to one another in a ring rolling plant in such a way that the second hollow-cylindrical semi-finished product encloses the first hollow-cylindrical semi-finished product. Then, by means of a main roller, which acts against the outer lateral surface of the second hollow-cylindrical semi-finished product with a predeterminable compressive force, and by means of a mandrel roller, which acts on the inner surface of the first hollow-cylindrical semi-finished product with a predeterminable compressive force, when the main roller and the mandrel roller rotate with simultaneous reduction of the distance between the outer lateral surface of the main roller and the outer lateral surface of the mandrel roller achieves a plastic deformation of the hollow-cylindrical semi-finished product, in which the outer diameter of the first hollow-cylindrical semi-finished product increases more than the inner diameter of the second hollow-cylindrical semi-finished product changes, so that the first and second circular semi-finished product be positively connected to each other and form the annular element.
Zwischen erstem und zweiten hohlzylinderförmigem Halbzeug wird also eine Art Presspassung erhalten. Der dort eingestellte Fugendruck sollte dabei werkstoff- und geometrieabhängig gewählt werden.A type of press fit is thus obtained between the first and second semi-finished product in the form of a hollow cylinder. The joint pressure set there should be selected depending on the material and geometry.
Dabei wird ein erstes hohlzylinderförmiges Halbzeug eingesetzt, dessen metallischer Werkstoff eine geringere Fließspannung aufweist, als der metallische Werkstoff, mit dem das zweite hohlzylinderförmige Halbzeug gebildet ist. Dadurch kann davon ausgegangen werden, dass sich das erste hohlzylinderförmige Halbzeug während der Umformung bis zur Herstellung der kraftschlüssigen Verbindung mehr verformt, als das zweite hohlzylinderförmige Halbzeug.A first hollow-cylindrical semi-finished product is used, the metallic material of which has a lower yield stress than the metallic material with which the second hollow-cylindrical semi-finished product is formed. As a result, it can be assumed that the first hollow-cylindrical semi-finished product deforms more than the second hollow-cylindrical semi-finished product during the forming until the non-positive connection is established.
Bevorzugt sollte der Abstand zwischen den äußeren Mantelflächen der Hauptwalze und der Dornwalze bei der Verformung der hohlzylinderförmigen Halbzeuge kontinuierlich beim Ringwalzen verkleinert werden, bis der Endzustand erreicht worden ist. Diese Abstandsänderung kann aber auch sukzessive, bei der der Abstand beispielsweise von Umdrehung zu Umdrehung bzw. nach einer vorgebbaren Anzahl von Umdrehungen schrittweise verkleinert wird, durchgeführt werden.The distance between the outer lateral surfaces of the main roll and the mandrel roll should preferably be continuously reduced during ring rolling during the deformation of the hollow-cylindrical semi-finished products until the final state has been reached. However, this change in distance can also be carried out successively, in which the distance is reduced step by step, for example from revolution to revolution or after a predeterminable number of revolutions.
Am Ende der plastischen Verformung, die durch eine Abstandsänderung zwischen den äußeren Mantelflächen der Hauptwalze und der Dornwalze erreicht worden ist, kann der Abstand über mindestens eine vollständige Umdrehung der beiden hohlzylinderförmigen Halbzeuge konstant gehalten werden.At the end of the plastic deformation, which has been achieved by changing the distance between the outer lateral surfaces of the main roller and the mandrel roller, the distance can be kept constant over at least one complete revolution of the two hollow-cylindrical semi-finished products.
Die Aufnahmen für die Permanentmagnete können im ersten hohlzylinderförmigen Halbzeug durch Umformung und/oder spanende Bearbeitung ausgebildet werden. Dabei sollten die einzelnen Aufnahmen so dimensioniert und geometrisch gestaltet sein, dass ein Herausfallen und eine Zerstörung der Permanentmagnete während des Ringwalzens vermieden werden kann. Dabei soll die Verformung, die auch im Bereich der Aufnahmen erfolgt, berücksichtigt werden. Es sollte also insbesondere beachtet werden, dass sich die Tiefe von Aufnahmen für die Permanentmagnete infolge der Reduzierung der Wandstärke des ersten hohlzylinderförmigen Halbzeugs bei der plastischen Verformung, die während des Ringwalzens erfolgt, verändert. Es sollten, wenn überhaupt nur kleine Kräfte auf die in den Aufnahmen formschlüssig fixierten Permanentmagnete wirken. Es sollte aber auch vermieden werden, dass sich Permanentmagnete innerhalb eines fertig hergestellten ringförmigen Elements in Aufnahmen frei bewegen können. Es sollten also das Verformungsvermögen der eingesetzten metallischen Werkstoffe sowie die beim Ringwalzen auf die Halbzeuge wirkenden Druckkräfte bzw. wirkenden Flächenpressungen beachtet bzw. dementsprechend gewählt werden.The receptacles for the permanent magnets can be formed in the first hollow-cylindrical semi-finished product by forming and/or machining. The individual receptacles should be dimensioned and geometrically designed in such a way that the permanent magnets cannot fall out and be destroyed during ring rolling. The deformation that also occurs in the area of the recordings should be taken into account. It should therefore be noted in particular that the depth of receptacles for the permanent magnets changes as a result of the reduction in the wall thickness of the first hollow-cylindrical semi-finished product during the plastic deformation that takes place during ring rolling. If at all, only small forces should act on the permanent magnets that are positively fixed in the receptacles. However, it should also be avoided that permanent magnets can move freely in receptacles within a finished ring-shaped element. The deformability of the metallic materials used as well as the compressive forces or surface pressures acting on the semi-finished products during ring rolling should be taken into account and selected accordingly.
Die Aufnahmen sollten über den Umfang des ersten hohlzylinderförmigen Halbzeugs gleichmäßig verteilt und äquidistant zueinander, bevorzugt in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein. Die Aufnahmen sollten auch gleich dimensioniert und geometrisch gestaltet ausgebildet sein, so dass in sie die jeweils gleich dimensionierten und geometrisch gestalteten Permanentmagnete eingesetzt werden können.The receptacles should be distributed uniformly over the circumference of the first hollow-cylindrical semi-finished product and arranged equidistantly from one another, preferably in a common plane. The receptacles should also be designed with the same dimensions and geometric design, so that the permanent magnets with the same dimensions and geometric design can be used in them.
Bevorzugt sollten die Aufnahmen als Durchbrechungen ausgebildet werden, deren freie Querschnittsfläche im Bereich der äußeren Mantelfläche des ersten hohlzylinderförmigen Halbzeugs größer ist, als die freie Querschnittsfläche an der inneren Mantelfläche des ersten hohlzylinderförmigen Elements. Dadurch können eine gute und sichere Fixierung und Montage erreicht werden. Außerdem sind Oberflächenbereiche der Permanentmagnete in Richtung des Inneren des fertig hergestellten ringförmigen Elements im Bereich eines freien Querschnitts der Aufnahmen an der inneren Mantelfläche des jeweiligen Innenrings frei gelegt. Die Öffnungen der Aufnahmen sind mit dem Außenring an der radial nach außen weisenden Oberfläche des Innenrings verschlossen, so dass die in den Aufnahmen aufgenommenen Permanentmagnete in den Aufnahmen sicher gehalten werden können.The receptacles should preferably be designed as openings whose free cross-sectional area in the area of the outer surface of the first hollow-cylindrical semi-finished product is larger than the free cross-sectional area on the inner surface of the first hollow-cylindrical element. As a result, a good and secure fixation and assembly can be achieved. In addition, surface areas of the permanent magnets are exposed in the direction of the interior of the finished ring-shaped element in the area of a free cross section of the receptacles on the inner lateral surface of the respective inner ring. The openings of the receptacles are closed with the outer ring on the surface of the inner ring pointing radially outwards, so that the permanent magnets accommodated in the receptacles can be held securely in the receptacles.
Der aus dem ersten hohlzylinderförmigen Halbzeug gebildete mindestens eine Innenring kann einen Käfig für die Permanentmagnete bilden.The at least one inner ring formed from the first hollow-cylindrical semi-finished product can form a cage for the permanent magnets.
Als besonderes geeigneten Werkstoff für ein erstes hohlzylinderförmiges Halbzeug kann man ein Nichteisenmetall, bspw. Kupfer, Aluminium oder eine Kupfer- oder Aluminiumlegierung und als Werkstoff für ein zweites hohlzylinderförmiges Halbzeug kann man ein bspw. einen Stahl einsetzen, der für Lagerungen genutzt wird. Dies kann insbesondere ein 100Cr6 Stahl sein.A particularly suitable material for a first hollow-cylindrical semi-finished product can be a non-ferrous metal, e.g. copper, aluminum or a copper or aluminum alloy, and a material for a second hollow-cylindrical semi-finished product can be, for example, a steel that is used for bearings. In particular, this can be a 100Cr6 steel.
Das Ringwalzen mit einer Verringerung des Abstands zwischen der äußeren Mantelfläche der Hauptwalze und der äußeren Mantelfläche der Dornwalze sollte so lange durchgeführt werden, bis ein Fugendruck von mindestens 4 MPa zwischen der äußeren Mantelfläche des ersten hohlzylinderförmigen Halbzeugs und der inneren Mantelfläche des zweiten hohlzylinderförmigen Halbzeugs erreicht worden ist.Ring rolling with a reduction in the distance between the outer surface of the main roll and the outer surface of the mandrel roll should be carried out until a joint pressure of at least 4 MPa has been reached between the outer surface of the first hollow-cylindrical semi-finished product and the inner surface of the second hollow-cylindrical semi-finished product is.
Beim Ringwalzen sollte die Wandstärke des ersten hohlzylinderförmigen Halbzeugs um mindestens 5 % mehr In Bezug zur Reduzierung der Wandstärke des zweiten hohlzylinderförmigen Halbzeugs bis der Endzustand erreicht und ein ringförmiges Element erhalten worden ist, verkleinert werden.In ring rolling, the wall thickness of the first hollow cylindrical semi-finished product should be reduced by at least 5% more in relation to reducing the wall thickness of the second hollow cylindrical semi-finished product until the final state is reached and a ring-shaped element is obtained.
Das mit dem Verfahren hergestellte ringförmige Element ist mit einem hohlzylinderförmigen Innenring und einem hohlzylinderförmigen Außenring gebildet. Innen- und Außenring sind an der äußeren Mantelfläche des Innenrings und der inneren Mantelfläche des Außenrings kraftschlüssig miteinander verbunden. Der hohlzylinderförmige Innenring ist aus einem metallischen Werkstoff gebildet, der eine geringere Fließspannung aufweist, als der metallische Werkstoff aus dem der hohlzylinderförmige Außenring gebildet ist. Die Permanentmagnete sind in Aufnahmen, die bevorzugt im hohlzylinderförmigen Innenring ausgebildet sind, eingesetzt und in den Aufnahmen formschlüssig und/oder kraftschlüssig gehalten. Bei dem erfindungsgemäß hergestellten ringförmigen Element handelt es sich prinzipiell um ein Verbundbauteil, das mit den metallischen Werkstoffen der beiden Halbzeuge gebildet und Träger für die darin fixierten Permanentmagnete ist.The ring-shaped element produced using the method is formed with a hollow-cylindrical inner ring and a hollow-cylindrical outer ring. The inner and outer ring are frictionally connected to each other on the outer surface of the inner ring and the inner surface of the outer ring. The hollow-cylindrical inner ring is formed from a metallic material that has a lower yield stress than the metallic material from which the hollow-cylindrical outer ring is formed. The permanent magnets are inserted into receptacles, which are preferably formed in the hollow-cylindrical inner ring, and are held in the receptacles in a form-fitting and/or non-positive manner. The ring-shaped element produced according to the invention is in principle a composite component which is formed with the metallic materials of the two semi-finished products and is the carrier for the permanent magnets fixed therein.
Die so hergestellten ringförmigen Elemente können für einen Stator oder Rotor einer elektrischen Maschine verwendet werden. Der Einsatz in einem Elektromotor oder einem elektrischen Generator ist bevorzugt.The ring-shaped elements produced in this way can be used for a stator or rotor of an electrical machine. Use in an electric motor or an electric generator is preferred.
Mit der Erfindung können Ausfälle an elektrischen Maschinen reduziert und deren Verfügbarkeit erhöht werden.With the invention, failures in electrical machines can be reduced and their availability can be increased.
Bei einem Einsatz unter schwierigen Umgebungsbedingen, wie sie in Kraftwerken vorkommen, sind die erhöhte Resistenz gegenüber Strahlung und erhöhten Temperaturen sowie verbesserte Rundlaufeigenschaften vorteilhaft.When used under difficult environmental conditions, such as those found in power plants, the increased resistance to radiation and elevated temperatures as well as improved concentricity properties are advantageous.
Bei Einsatz in Atmosphären mit erhöhter Luftfeuchtigkeit, wie sie z.B. in der Schifffahrt oder Landwirtschaft vorkommen, ist der Verzicht auf Haftvermittler günstig. Haftvermittler neigen, insbesondere bei erhöhten Temperaturen und Feuchtigkeit zu einer Degradation, die zur Verringerung bzw. dem vollständigen Verlust der Haftwirkung führen können.When used in atmospheres with increased humidity, such as those found in shipping or agriculture, it is better not to use adhesion promoters. Adhesion promoters tend to degrade, particularly at elevated temperatures and humidity, which can lead to a reduction or complete loss of adhesion.
Der Aufwand für die Fertigung eines Blechpakets kann vermieden werden. Es sind keine zusätzlichen Maßnahmen für die Fixierung der Permanentmagnete erforderlich, was den Herstellungsaufwand zusätzlich verringert. Die Anzahl der erforderlichen Fertigungsschritte sowie die für die Fertigung erforderliche Zeit können reduziert werden. Natürliche Ressourcen können wegen des Verzichts auf Haftvermittler und/oder Elemente, die bisher zur Fixierung von Permanentmagneten erforderlich waren, geschont werden.The effort for the production of a laminated core can be avoided. No additional measures are required for fixing the permanent magnets, which further reduces the manufacturing effort. The number of manufacturing steps required as well as the time required for manufacturing can be reduced. Natural resources can be conserved due to the lack of adhesion promoters and/or elements that were previously required to fix permanent magnets.
Da auf einen Eintrag von Energie, der zu einer Erwärmung von Werkstoff führen kann, oder auf ein Blechpaket wirkende Klemmkräfte verzichtet werden kann, werden unerwünschte mechanische Spannungen vermieden.Since there is no input of energy, which can lead to heating of the material, or no clamping forces acting on a laminated core, unwanted mechanical stresses are avoided.
Durch Einstellmöglichkeiten, bei der Durchführung des Ringwalzprozesses können die erreichbaren Rundlaufeigenschaften vorteilhaft beeinflusst werden.The concentricity properties that can be achieved can be advantageously influenced by setting options when carrying out the ring rolling process.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below by way of example.
Dabei zeigen:
-
1 in einer perspektivischen und in einer Schnittdarstellung ein Beispiel eines erfindungsgemäßen ringförmigen Elements und -
2 in einer perspektivischen Darstellung Möglichkeiten für die Herstellung eines ringförmigen Elements mittels Ringwalzens.
-
1 in a perspective and in a sectional view an example of an annular element according to the invention and -
2 in a perspective representation of possibilities for the production of a ring-shaped element by means of ring rolling.
Bei dem in
Im Innenring 1 sind über dessen Umfang gleichmäßig verteilt äquidistant zueinander angeordnete jeweils gleich ausgebildete Aufnahmen als offene Durchbrechung ausgebildet.In the
Wie man insbesondere der Schnittdarstellung entnehmen kann, ist der freie Querschnitt der als Durchbrechung ausgebildeten Aufnahmen in Richtung Außenring 2 größer als an der inneren Mantelfläche des Innenrings 1. Dort ist sogar ein sich konisch verjüngender Bereich vorhanden. So kann gesichert werden, dass Oberflächenbereiche der Permanentmagnete 3 nach außen frei liegen und trotzdem ein Herausfallen der Permanentmagnete 3 vermieden werden kann. Durch den größeren freien Querschnitt können die Permanentmagnete 3 problemlos vor der Durchführung des Ringwalzprozesses in die Aufnahmen eingeführt werden. Die Permanentmagnete 3 sind in den Aufnahmen des fertig gewalzten Innenrings 1 formschlüssig fixiert bzw. gehalten.As can be seen in particular from the sectional view, the free cross section of the recesses designed as an opening is larger in the direction of the
In
Dazu werden das erste hohlzylinderförmige Halbzeug 1.1, bei dem die Permanentmagnete 3 in die Aufnahmen eingesetzt worden sind, und das zweite hohlzylinderförmige Halbzeug so zueinander positioniert, dass das erste hohlzylinderförmige Halbzeug 1.1 vom zweiten hohlzylinderförmigen Halbzeug 2.1 an seiner äußeren Mantelfläche umschlossen ist.For this purpose, the first hollow-cylindrical semi-finished product 1.1, in which the
Die äußere Mantelfläche des zweiten hohlzylinderförmigen Elements 2.1 wird an eine äußere Mantelfläche einer Hauptwalze 4 angedrückt und mit Rundwalzen 6 stabilisiert. Die axiale Führung des hohlzylinderförmigen Halbzeugs erfolgt durch eine Profilierung der Hauptwalze 4 und der Dornwalze 5. Gleichzeitig werden Druckkräfte von der Dornwalze 5 auf die innere Mantelfläche des ersten hohlzylinderförmigen Halbzeugs 1.1 ausgeübt. Dabei rotieren die Hauptwalze 4, die Dornwalze 5 sowie die beiden Halbzeuge 1.1 und 2.1 um jeweils parallel zueinander ausgerichtete Rotationsachsen. Durch die Rotationsbewegung und die wirkenden Druckkräfte kann eine bevorzugt gleichmäßige Verformung über den Umfang der beiden hohlzylinderförmigen Halbzeuge 1.1 und 2.1 erreicht werden.The outer lateral surface of the second hollow-cylindrical element 2.1 is pressed against an outer lateral surface of a
Nach einer oder einer vorgebbaren Anzahl von Umdrehungen wird er Abstand zwischen den äußeren Mantelflächen von Hauptwalze 4 und Dornwalze 5 reduziert, so dass eine stärkere Verformung dadurch erreicht wird.After one revolution or a predeterminable number of revolutions, the distance between the outer lateral surfaces of the
Dieser Abstand kann auch kontinuierlich verkleinert werden, bis ein Endmaß dafür erreicht worden ist. Dann sollte noch mindestens eine vollständige Umdrehung der bereits kraftschlüssig miteinander verbundenen Halbzeuge 1.1 und 2.1 durchgeführt werden, um eine konstante Wandstärke von Innenring 1 und Außenring 2 über den gesamten Umfang sicher einhalten zu können.This distance can also be reduced continuously until a final dimension has been reached for it. Then at least one complete rotation of the semi-finished products 1.1 and 2.1, which are already frictionally connected to one another, should be carried out in order to be able to reliably maintain a constant wall thickness of the
Die Rotationsbewegung kann dadurch erreicht werden, dass die Hauptwalze 4 und/oder die Dornwalze 5 mittels eines Drehantriebs gedreht wird/werden.The rotational movement can be achieved in that the
Das erste hohlzylinderförmige Halbzeug 1.1 ist bei diesem Beispiel aus Messing und das zweite hohlzylinderförmige Halbzeug 2.1 aus Wälzlagerstahl 100Cr6 als metallischer Werkstoff hergestellt. Das erste hohlzylinderförmige Halbzeug 1.1 hatte eine Ausgangswandstärke von 3 mm bis 15 mm und der damit ausgebildete Innenring 1 hatte eine Wandstärke von 2 mm bis 10 mm. Das zweite hohlzylinderförmige Halbzeug 2.1 hatte eine Ausgangswandstärke von 3 mm bis 15 mm und der damit ausgebildete Außenring 2 hatte eine Wandstärke von 2 mm bis 10 mm.In this example, the first hollow-cylindrical semi-finished product 1.1 is made of brass and the second hollow-cylindrical semi-finished product 2.1 is made of roller bearing steel 100Cr6 as the metallic material. The first hollow-cylindrical semi-finished product 1.1 had an initial wall thickness of 3 mm to 15 mm and the
Das Ringwalzen sollte so lange durchgeführt werden, bis ein Fugendruck von mindestens 4 MPa im Bereich der Fügung, also im Bereich der äußeren Mantelfläche des Innenrings 1 und der inneren Mantelfläche des Außenrings 2 erreicht worden ist.Ring rolling should be carried out until a joint pressure of at least 4 MPa has been reached in the area of the joint, i.e. in the area of the outer lateral surface of the
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| DE102012003442A1 (en) | 2012-02-21 | 2012-09-13 | Daimler Ag | Rotor base body for rotor of permanent magnet synchronous machine, has receiving opening including deformation zone that is deformed by exerting pressing force to reduce size of opening to allow fitting of permanent magnet in opening |
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2020
- 2020-11-03 DE DE102020213806.0A patent/DE102020213806B3/en active Active
Patent Citations (3)
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