Gebietarea
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine, der an der äußeren Umfangsfläche des Rotorkerns angeordnete Permanentmagnete aufweist, und ein Herstellungsverfahren für den Rotor der elektrischen Rotationsmaschine.The present invention relates to a rotor for a rotary electric machine having permanent magnets disposed on the outer peripheral surface of the rotor core, and a manufacturing method for the rotor of the rotary electric machine.
Hintergrundbackground
Veranlasst durch die Notwendigkeit zum Energiesparen angesichts der Ressourcenverknappung, der Verkürzung der Bearbeitungstaktzeiten oder der Bearbeitung von schwer zu bearbeitenden Materialien, hat der Bedarf an hocheffizienten, leistungsstarken elektrischen Rotationsmaschinen mit hoher Drehzahl für industrielle Einsatzzwecke enorm zugenommen.Fueled by the need to conserve energy in the face of resource scarcity, shortening of machining cycle times, or machining of difficult-to-machine materials, the need for high-efficiency, high-performance, high-speed electrical rotary machines for industrial applications has increased enormously.
Bei elektrischen Rotationsmaschinen werden 2 Antriebssysteme unterschieden: ”synchrone” Systeme und ”asynchrone” Systeme. Als elektrische Rotationsmaschinen für industrielle Einsatzzwecke werden aufgrund ihrer Robustheit und Belastbarkeit häufig asynchrone elektrische Rotationsmaschinen verwendet. Im Prinzip fließt bei asynchronen elektrischen Rotationsmaschinen jedoch auch durch die Rotoren Strom, wobei dieser Strom in den Rotoren Wärme erzeugt, die in Bezug auf eine Steigerung des Wirkungsgrads und der Leistung elektrischer Rotationsmaschinen ein Problem darstellt. Bei elektrischen Rotationsmaschinen für industrielle Einsatzzwecke werden daher inzwischen zunehmend synchrone elektrische Rotationsmaschinen verwendet.In electric rotary machines, two drive systems are distinguished: "synchronous" systems and "asynchronous" systems. As electrical rotary machines for industrial applications, asynchronous rotary electric machines are often used because of their ruggedness and load capacity. In principle, however, in the asynchronous rotary electric machines, current also flows through the rotors, and this current generates heat in the rotors, which is a problem in terms of increasing the efficiency and performance of rotary electric machines. In electrical rotary machines for industrial applications, therefore, increasingly synchronous electrical rotary machines are now used.
Synchrone elektrische Rotationsmaschinen verwenden zum Erzeugen von elektrischen Feldern in den Rotoren Permanentmagnete; somit wird in den Rotoren im Prinzip keine Wärme erzeugt, was im Hinblick auf eine Steigerung des Wirkungsgrads und der Leistung elektrischer Rotationsmaschinen von Vorteil ist. Für eine tatsächliche Steigerung der Drehgeschwindigkeit von synchronen elektrischen Rotationsmaschinen muss jedoch das Problem des Ablösens der Permanentmagnete aufgrund der während der Rotation erzeugten Fliehkraft und der aufgrund der Oberwellenverluste, die dem bei der Inverter-PWM(Pulsweitenmodulations)-Steuerung verwendeten Träger geschuldet sind, erzeugten Wärme angegangen werden. Die Oberwellenverluste betreffen insbesondere Verluste aufgrund von Oberwellenwirbelströmen.Synchronous rotary electric machines use permanent magnets to generate electric fields in the rotors; Thus, no heat is generated in the rotors in principle, which is advantageous in terms of increasing the efficiency and performance of electric rotary machines. However, for an actual increase in the rotational speed of synchronous rotary electric machines, the problem of detachment of the permanent magnets due to the centrifugal force generated during rotation and the heat due to the harmonic losses attributable to the carrier used in the inverter PWM (pulse width modulation) control must be encountered be addressed. The harmonic losses relate in particular to losses due to harmonic eddy currents.
In dem Patentdokument 1 wird dagegen eine Struktur vorgeschlagen, bei der Permanentmagnete in konstanten Abständen am äußeren Umfang einer Rotorwelle angebracht sind und an den Außenflächen der Permanentmagnete und der Rotorwelle ein thermisch aufgespritzter Beschichtungsring ausgebildet ist, wodurch ein Ablösen der Permanentmagnete aufgrund der Fliehkraft während einer Drehung des Rotors verhindert wird.In the Patent Document 1, however, a structure is proposed in which permanent magnets are mounted at constant intervals on the outer circumference of a rotor shaft and on the outer surfaces of the permanent magnets and the rotor shaft, a thermally sprayed coating ring is formed, whereby a detachment of the permanent magnets due to the centrifugal force during rotation the rotor is prevented.
Darüber hinaus wird in dem Patentdokument 2 eine Struktur vorgeschlagen, bei der ein leitfähiges Metall auf die Oberfläche des Rotors thermisch gespritzt wird, um eine Erzeugung von Wärme während der Rotation aufgrund der Oberwellenverluste gering zu halten, die dem bei der Inverter-PWM-Steuerung verwendeten Träger geschuldet sind.Moreover, in Patent Document 2, there is proposed a structure in which a conductive metal is thermally sprayed onto the surface of the rotor so as to suppress generation of heat during rotation due to harmonic losses similar to those used in the inverter PWM control Bearers are owed.
Liste der zitierten DokumenteList of cited documents
Patentliteraturpatent literature
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Patentdokument 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. H04-101640 Patent Document 1: Disclosed Japanese Patent Application No. H04-101640
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Patentdokument 2: Japanisches Patent Nr. 2977846 Patent Document 2: Japanese Patent No. 2977846
KurzbeschreibungSummary
Technische ProblemstellungTechnical problem
Bei dem in dem Patentdokument 1 beschriebenen Rotor kann, da der thermisch aufgespritzte Beschichtungsring an den Außenseiten der Permanentmagnete und der Rotorwelle ausgebildet wird, eine Wärmeerzeugung in den Permanentmagneten selbst gering gehalten werden; der durch Metallspritzen ausgebildete thermisch aufgespritzte Beschichtungsring erzeugt jedoch aufgrund der Oberwellenverluste Wärme. Die in dem thermisch aufgespritzten Beschichtungsring erzeugte Wärme erhöht die Temperatur der Permanentmagnete. Dies kann zu einer thermischen Entmagnetisierung der Permanentmagnete führen.In the rotor described in Patent Document 1, since the thermally sprayed coating ring is formed on the outer sides of the permanent magnets and the rotor shaft, heat generation in the permanent magnets themselves can be suppressed; however, the thermally sprayed coating ring formed by metal spraying generates heat due to the harmonic losses. The heat generated in the thermally sprayed coating ring increases the temperature of the permanent magnets. This can lead to a thermal demagnetization of the permanent magnets.
Beim Metallspritzen handelt es sich um ein Verfahren zur Bildung eines durch Schmelzen und Aufspritzen eines leitfähigen Metalls thermisch aufgespritzten Beschichtungsrings. Dies bedeutet, dass der durch Metallspritzen gebildete thermisch aufgespritzte Beschichtungsring eine beträchtliche thermische Verschlechterung erfährt. Die thermische Verschlechterung führt zu einer Verringerung der elektrischen Leitfähigkeit des thermisch aufgespritzten Beschichtungsrings, wodurch die in den Permanentmagneten aufgrund der Oberwellenwirbelströme erzeugten Verluste zunehmen. Dadurch kann der Wärmeerzeugungsbegrenzungseffekt reduziert werden. Da der thermisch aufgespritzte Beschichtungsring Oxide enthält, ist der thermisch aufgespritzte Beschichtungsring außerdem im Hinblick auf ein Sicherstellen der Festigkeit nicht zuverlässig.Metal spraying is a process for forming a coating ring thermally sprayed by melting and spraying a conductive metal. This means that the thermally sprayed coating ring formed by metal spraying undergoes a considerable thermal deterioration. The thermal degradation leads to a reduction in the electrical conductivity of the thermally sprayed coating ring, which increases the losses generated in the permanent magnets due to the harmonic eddy currents. Thereby, the heat generation limiting effect can be reduced. In addition, since the thermally sprayed coating ring contains oxides, the thermally sprayed coating ring is not reliable from the viewpoint of ensuring strength.
Bei dem in dem Patentdokument 2 beschriebenen Aufspritzen von Metall auf die Oberfläche des Rotors erfährt die durch das Metallaufspritzen gebildete leitfähige Schicht in ähnlicher Weise eine beträchtliche thermische Verschlechterung. Die thermische Verschlechterung führt zu einer Verringerung der elektrischen Leitfähigkeit der leitfähigen Schicht, wodurch die von den Oberwellenwirbelströmen in dem Rotor erzeugten Verluste zunehmen. Dadurch kann der Effekt der Begrenzung der Wärmeerzeugung verringert werden. Da die leitfähige Schicht Oxide enthält, fehlt der leitfähigen Schicht außerdem die Zuverlässigkeit im Hinblick auf ein Sicherstellen der Festigkeit. In the spraying of metal on the surface of the rotor described in Patent Document 2, the conductive layer formed by the metal spraying similarly undergoes considerable thermal deterioration. The thermal degradation results in a reduction in the electrical conductivity of the conductive layer, thereby increasing the losses generated by the harmonic eddy currents in the rotor. Thereby, the effect of limiting heat generation can be reduced. In addition, since the conductive layer contains oxides, the conductive layer lacks the reliability from the viewpoint of ensuring the strength.
Die vorliegende Erfindung entstand angesichts des oben Ausgeführten, wobei eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Angabe eines Rotors für eine elektrische Rotationsmaschine besteht, bei der ein durch die Fliehkraft während der Rotation bedingtes Ablösen von Permanentmagneten und eine Zunahme der Temperatur der Permanentmagnete aufgrund von Oberwellenverlusten unterdrückt werden kann.The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a rotor for a rotary electric machine in which a centrifugal force caused by the rotation of permanent magnets and an increase in the temperature of the permanent magnets due to harmonic losses suppressed can be.
Lösung der ProblemstellungSolution to the problem
Zur Lösung der oben angegebenen Problemstellungen und zum Erfüllen der Aufgabe umfasst ein Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung: einen zylindrischen Kern, einen an einer äußeren Umfangsfläche des Kerns angebrachten Permanentmagneten und eine ringförmige Schicht, die durch Aufspritzen von leitfähigen Partikeln in der Festphase auf den Kern und den Permanentmagnet ausgebildet wird und die den Kern und die Permanentmagnete zusammenführt.To solve the above-mentioned problems and to achieve the object, a rotor for a rotary electric machine according to one aspect of the present invention comprises: a cylindrical core, a permanent magnet attached to an outer peripheral surface of the core, and an annular layer formed by spraying conductive particles in the solid phase is formed on the core and the permanent magnet and which merges the core and the permanent magnets.
Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention
Die vorliegende Erfindung bewirkt, dass ein Ablösen von Permanentmagneten aufgrund der Fliehkraft während einer Rotation und eine Zunahme der Temperatur der Permanentmagnete aufgrund der Oberwellenverluste unterdrückt werden kann.The present invention causes a detachment of permanent magnets due to the centrifugal force during rotation and an increase in the temperature of the permanent magnets due to the harmonic losses can be suppressed.
Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures
Die Ansicht von 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform.The view from 1 shows a longitudinal section through a rotor for a rotary electric machine according to a first embodiment.
2 zeigt eine Ansicht des Rotors für die elektrische Rotationsmaschine gemäß der ersten Ausführungsform im Querschnitt. 2 shows a view of the rotor for the rotary electric machine according to the first embodiment in cross section.
3 zeigt eine Ansicht des Aufbaus eines Rotors gemäß der ersten Ausführungsform vor einem Aufbringen einer Schicht in einem Längsschnitt. 3 shows a view of the structure of a rotor according to the first embodiment before applying a layer in a longitudinal section.
4 zeigt eine Ansicht des Aufbaus des Rotors gemäß der ersten Ausführungsform vor dem Aufbringen der Schicht in einem Querschnitt. 4 shows a view of the structure of the rotor according to the first embodiment before the application of the layer in a cross section.
5 zeigt eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Herstellungsprozesses für den Rotor der elektrischen Rotationsmaschine gemäß der ersten Ausführungsform. 5 FIG. 12 is a diagram illustrating the manufacturing process for the rotor of the rotary electric machine according to the first embodiment. FIG.
6 zeigt eine andere schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Herstellungsverfahrens für den Rotor der elektrischen Rotationsmaschine gemäß der ersten Ausführungsform. 6 FIG. 14 is another diagram illustrating the method of manufacturing the rotor of the rotary electric machine according to the first embodiment. FIG.
7 zeigt eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung, wie die Wärme in dem Rotor aufgrund der Oberwellenwirbelströme erzeugt wird und wie die Wärme durch den Rotor der ersten Ausführungsform abgeführt wird. 7 FIG. 12 is a diagram illustrating how the heat is generated in the rotor due to the harmonic wave currents and how the heat is dissipated by the rotor of the first embodiment. FIG.
8 zeigt eine Ansicht eines Rotors für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform in einem Längsschnitt. 8th shows a view of a rotor for a rotary electric machine according to a modification of the first embodiment in a longitudinal section.
9 zeigt eine Ansicht des Rotors für die elektrische Rotationsmaschine gemäß der Modifikation der ersten Ausführungsform in einem Querschnitt. 9 shows a view of the rotor for the rotary electric machine according to the modification of the first embodiment in a cross section.
10 zeigt eine Ansicht eines Rotors für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform in einem Längsschnitt. 10 shows a view of a rotor for a rotary electric machine according to a second embodiment in a longitudinal section.
11 zeigt eine Ansicht des Rotors für die elektrische Rotationsmaschine gemäß der zweiten Ausführungsform in einem Querschnitt. 11 shows a view of the rotor for the rotary electric machine according to the second embodiment in a cross section.
12 zeigt eine Ansicht eines Rotors für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform in einem Längsschnitt. 12 shows a view of a rotor for a rotary electric machine according to a third embodiment in a longitudinal section.
13 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung der Adhäsionseigenschaften leitfähiger Partikel an einem Rotor gemäß der dritten Ausführungsform im Längsschnitt. 13 FIG. 11 is a view for illustrating the adhesion properties of conductive particles on a rotor according to the third embodiment in longitudinal section. FIG.
14 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung der Adhäsionseigenschaften leitfähiger Partikel an einem Rotor mit hornförmigen Magnetendbereichen bei einem Beispiel für den Vergleich mit der dritten Ausführungsform in einem Längsschnitt. 14 FIG. 11 is a diagram illustrating the adhesion properties of conductive particles on a rotor having horn-shaped magnetic end portions in an example for comparison with the third embodiment in a longitudinal section. FIG.
15 zeigt eine Ansicht eines Rotors für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß einer vierten Ausführungsform in einem Längsschnitt. 15 shows a view of a rotor for a rotary electric machine according to a fourth embodiment in a longitudinal section.
Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments
Nachfolgend werden ein Rotor für eine elektrische Rotationsmaschine und ein Herstellungsverfahren für den Rotor der elektrischen Rotationsmaschine gemäß beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren ausführlich erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.Hereinafter, a rotor for a rotary electric machine and a A manufacturing method for the rotor of the rotary electric machine according to exemplary embodiments of the present invention with reference to the figures explained in detail. The invention is not limited to the embodiments.
Erste Ausführungsform.First embodiment.
Die Ansicht von 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Rotor 1 für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Ansicht von 2 zeigt einen Querschnitt durch den Rotor 1 für die elektrische Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Bei der in 1 dargestellten Längsschnittansicht handelt es sich um eine Ansicht eines Längsschnitts, der entlang eines Schnittes verläuft, der eine zentrale Drehachse 2 des Rotors 1 umfasst. Bei der in 2 dargestellten Querschnittsansicht handelt es sich um eine Ansicht eines Querschnitts, der entlang eines orthogonal zur zentralen Drehachse 2 angeordneten Schnittes verläuft, und insbesondere um eine Ansicht eines Querschnitts entlang der in 1 dargestellten Linie I-I.The view from 1 shows a longitudinal section through a rotor 1 for a rotary electric machine according to the present embodiment. The view from 2 shows a cross section through the rotor 1 for the rotary electric machine according to the present embodiment. At the in 1 is a longitudinal sectional view taken along a section showing a central axis of rotation 2 of the rotor 1 includes. At the in 2 The cross-sectional view shown is a view of a cross section taken along an orthogonal to the central axis of rotation 2 arranged section, and in particular to a view of a cross section along the in 1 illustrated line II.
Wie aus 1 und 2 ersichtlich, umfasst der Rotor 1 einen zylindrischen Kern 3, mehrere Permanentmagnete 4, die an der äußeren Umfangsfläche des Kerns 3 angebracht sind, und eine ringförmige Schicht 5, die durch Aufspritzen leitfähiger Partikel in der Festphase auf den Kern 3 und die Permanentmagnete 4 gebildet wird und die den Kern 3 und die Permanentmagnete 4 zusammenfügt. Bei dem Rotor 1 handelt es sich um einen Rotor für eine synchrone elektrische Oberflächenpermanentmagnet(SPM)-Rotationsmaschine.How out 1 and 2 as can be seen, the rotor comprises 1 a cylindrical core 3 , several permanent magnets 4 attached to the outer peripheral surface of the core 3 are attached, and an annular layer 5 by spraying conductive particles in the solid phase onto the core 3 and the permanent magnets 4 is formed and the core 3 and the permanent magnets 4 assembles. At the rotor 1 it is a rotor for a synchronous surface electric permanent magnet (SPM) rotating machine.
Der Kern 3 wird aus einem Stapel, der durch Stapeln von Elektroblechen, die in dünne ringförmige Bleche gestanzt sind, in Richtung der zentralen Drehachse 2 gebildet wird, oder aus einem zylindrischen Stahlrohr gebildet. Der Kern 3 weist ein Kerndurchgangsloch 6 auf, das sich durch in Richtung der zentralen Drehachse 2 diesen hindurch erstreckt. In das Kerndurchgangsloch 6 wird eine Welle 7 eingesetzt und mit dem Kern 3 verbunden. Die Richtung der zentralen Drehachse 2 wird nachfolgend als ”axiale Richtung” bezeichnet.The core 3 is made of a stack, which is stacked by stacking electrical sheets, which are punched into thin annular plates, in the direction of the central axis of rotation 2 is formed, or formed from a cylindrical steel tube. The core 3 has a core through hole 6 on, extending through in the direction of the central axis of rotation 2 extends through it. Into the core through hole 6 becomes a wave 7 used and with the core 3 connected. The direction of the central axis of rotation 2 is hereinafter referred to as "axial direction".
Die Permanentmagnete 4 sind in Drehrichtung des Rotors 1 an der äußeren Umfangsfläche des Kerns 3 angeordnet und mithilfe eines Klebstoffs an der äußeren Umfangsfläche des Kerns 3 angebracht. In dem dargestellten Beispiel sind vier Permanentmagnete 4 mit gleichen Abständen in Drehrichtung angeordnet. Außerdem weist jeder der Permanentmagnete 4 bei dem dargestellten Beispiel im Querschnitt eine sichelförmige Gestalt auf. Anders ausgedrückt besitzen sowohl die innere als auch die äußere Umfangsfläche eines jeden der Permanentmagnete 4 eine bogenförmige Gestalt. Im Längsschnitt weist jeder der Permanentmagnete 4 eine rechteckförmige Gestalt auf. In axialer Richtung sind die Permanentmagnete 4 kürzer als der Kern 3. Bei den Permanentmagneten 4 handelt es sich um Seltenerdmagnete oder Ferritmagnete.The permanent magnets 4 are in the direction of rotation of the rotor 1 on the outer peripheral surface of the core 3 arranged and with the aid of an adhesive on the outer peripheral surface of the core 3 appropriate. In the example shown, there are four permanent magnets 4 arranged at equal intervals in the direction of rotation. In addition, each of the permanent magnets 4 in the illustrated example in cross section a crescent shape. In other words, both the inner and outer peripheral surfaces of each of the permanent magnets have 4 an arcuate shape. In longitudinal section, each of the permanent magnets 4 a rectangular shape. In the axial direction are the permanent magnets 4 shorter than the core 3 , With the permanent magnets 4 they are rare earth magnets or ferrite magnets.
Die Schicht 5 ist eine ringförmige Schicht, die den Kern 3 und Permanentmagnete 4 bedeckt. Konkret bedeckt die Schicht 5 die gesamte äußere Oberfläche der Permanentmagnete 4 und bedeckt ferner die zwischen den Permanentmagneten 4 freiliegende äußere Umfangsfläche des Kerns 3, um die Permanentmagnete 4 und den Kern 3 zusammenzufügen. Mit den äußeren Oberflächen der Permanentmagnete 4 sind die äußeren Umfangsflächen und die axialen Endflächen der Permanentmagnete 4 gemeint. Die Schicht 5 wird unter Verwendung eines Kaltspritzverfahrens, das später beschrieben wird, ausgebildet.The layer 5 is an annular layer that forms the core 3 and permanent magnets 4 covered. Concretely, the layer covers 5 the entire outer surface of the permanent magnets 4 and further covers the between the permanent magnets 4 exposed outer peripheral surface of the core 3 to the permanent magnets 4 and the core 3 put together. With the outer surfaces of the permanent magnets 4 are the outer peripheral surfaces and the axial end surfaces of the permanent magnets 4 meant. The layer 5 is formed using a cold spraying method which will be described later.
Als Nächstes wird ein Herstellungsverfahren für den Rotor 1 unter Bezug auf die 3 bis 5 erläutert. Die Ansicht von 3 zeigt einen Längsschnitt durch den Aufbau eines Rotors 1a, bei dem es sich um den Rotor 1 der vorliegenden Ausführungsform handelt, bevor die Schicht 5 darauf ausgebildet wird. Die Ansicht von 4 zeigt einen Querschnitt durch den Aufbau des Rotors 1a, bei dem es sich um den Rotor 1 der vorliegenden Ausführungsform handelt, bevor die Schicht 5 darauf ausgebildet wird. Die in 3 veranschaulichte Längsschnittansicht stellt eine Ansicht eines Längsschnitts dar, der entlang eines die zentrale Drehachse 2 enthaltenden Schnittes verläuft. Die in 4 veranschaulichte Querschnittsansicht stellt eine Ansicht eines Querschnitts dar, der entlang eines zur zentralen Drehachse 2 orthogonalen Schnittes verläuft, und insbesondere um eine Ansicht eines Querschnitts entlang der in 1 dargestellten Linie II-II. In 3 und 4 weisen die Komponenten, die mit denen von 1 und 2 identisch sind, dieselben Bezugszeichen auf. Die schematische Darstellung von 5 veranschaulicht den Herstellungsprozess des Rotors für die elektrische Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 5 stellt eine Längsschnittansicht des Rotors 1 in einer zu der von 1 ähnlichen Weise dar. In 5 weisen die Komponenten, die mit den in 1 dargestellten identisch sind, dieselben Bezugszeichen auf.Next is a manufacturing process for the rotor 1 with reference to the 3 to 5 explained. The view from 3 shows a longitudinal section through the structure of a rotor 1a which is the rotor 1 of the present embodiment, before the layer 5 trained thereon. The view from 4 shows a cross section through the structure of the rotor 1a which is the rotor 1 of the present embodiment, before the layer 5 trained thereon. In the 3 illustrated longitudinal sectional view illustrates a view of a longitudinal section taken along a the central axis of rotation 2 containing section runs. In the 4 illustrated cross-sectional view illustrates a view of a cross-section along one to the central axis of rotation 2 orthogonal section, and in particular to a view of a cross section along the in 1 illustrated line II-II. In 3 and 4 have the components that with those of 1 and 2 are identical, the same reference numerals. The schematic representation of 5 FIG. 10 illustrates the manufacturing process of the rotor for the rotary electric machine according to the present embodiment. 5 shows a longitudinal sectional view of the rotor 1 in one to that of 1 in a similar way 5 have the components with the in 1 are identical, the same reference numerals.
Zunächst wird der Rotor 1a hergestellt. Konkret werden die Permanentmagnete 4 an der äußeren Umfangsfläche des Kerns 3 angebracht. Zudem wird die Welle 7 in das Kerndurchgangsloch 6 eingebracht und an dem Kern 3 befestigt. Die Welle 7 kann an dem Kern 3 befestigt werden, bevor die Permanentmagnete 4 angebracht werden, sie kann aber auch an dem Kern 3 befestigt werden, nachdem die Permanentmagnete 4 angebracht wurden. Die Welle 7 wird über eine Presspassung, Schrumpfpassung oder Dehnpassung in den Kern 3 eingesetzt und an diesem befestigt.First, the rotor 1a produced. The permanent magnets become concrete 4 on the outer peripheral surface of the core 3 appropriate. In addition, the wave 7 in the core through hole 6 introduced and at the core 3 attached. The wave 7 can be at the core 3 be attached before the permanent magnets 4 but they can also be attached to the core 3 be attached after the permanent magnets 4 were attached. The wave 7 is about a press fit, shrink fit or expansion fit in the core 3 used and attached to this.
Als nächstes wird, wie in 5 dargestellt ist, die Schicht 5 unter Verwendung einer Kaltspritzvorrichtung 10 ausgebildet. Bei der Kaltspritzvorrichtung 10 handelt es sich um eine Vorrichtung, die die Schicht 5 unter Verwendung eines Kaltspritzverfahrens ausbildet. Ein Kaltspritzverfahren ist ein Verfahren, bei dem leitfähige Partikel 15 zur Beschleunigung in eine Überschallgasströmung eingebracht werden, wobei die auf das Substrat auftreffenden leitfähigen Partikel 15 in der Festphase verbleiben, um so die Schicht auszubilden.Next, as in 5 is shown, the layer 5 using a cold spray device 10 educated. In the cold spray device 10 it is a device that the layer 5 using a cold spray method. A cold spraying process is a process in which conductive particles 15 be introduced into a supersonic gas flow for acceleration, wherein the incident on the substrate conductive particles 15 remain in the solid phase so as to form the layer.
Wie in 5 dargestellt, weist die Kaltspritzvorrichtung 10 eine Gasversorgungseinheit 11, die ein Gas zuführt, eine Leitfähige-Partikel-Zufuhreinheit 12, die die leitfähigen Partikel 15 zuführt, und eine Lavaldüse 13 auf, die das Gas, in das die leitfähigen Partikel 15 eingebracht wurden, auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt.As in 5 shown, the cold spray device 10 a gas supply unit 11 supplying a gas, a conductive particle supply unit 12 containing the conductive particles 15 feeds, and a Laval nozzle 13 on top of that the gas into which the conductive particles 15 were accelerated to supersonic speed.
In der Lavaldüse 13 wird ein Strömungsweg ausgebildet, der sich zum Auslass an der Spitze aufweitet. Die Lavaldüse 13 beschleunigt das Gas auf Ultraschallgeschwindigkeit. Wenn die leitfähigen Partikel 15 aus Aluminium gefertigt wurden, wird die Strömungsgeschwindigkeit des Gases in einem Bereich von 500 bis 1000 m/s eingestellt. Wenn die leitfähigen Partikel 15 aus einem von Aluminium verschiedenen Metall gefertigt werden, ist die Strömungsgeschwindigkeit des Gases nicht auf den oben angegebenen Bereich beschränkt.In the Laval nozzle 13 a flow path is formed which widens to the outlet at the tip. The Laval nozzle 13 accelerates the gas to ultrasonic speed. When the conductive particles 15 made of aluminum, the flow rate of the gas is set in a range of 500 to 1000 m / s. When the conductive particles 15 are made of a metal other than aluminum, the flow rate of the gas is not limited to the above range.
Die Temperatur des Gases wird auf unterhalb des Schmelzpunkts der leitfähigen Partikel 15 eingestellt. Bei dem Gas kann es sich um einen Stickstoffgas, ein Heliumgas, Luft oder ein Gemisch dieser handeln. Der Einsatz des Gases erfolgt unter Umgebungstemperatur oder nachdem es erhitzt wurde. Wenn die leitfähigen Partikel 15 aus Aluminium hergestellt wurden, wird die Temperatur des Gases im Bereich von Umgebungstemperatur bis 500°C eingestellt. Wenn die leitfähigen Partikel 15 aus einem von Aluminium verschiedenen Metall hergestellt wurden, ist die Temperatur des Gases nicht auf den oben angegebenen Bereich beschränkt.The temperature of the gas becomes below the melting point of the conductive particles 15 set. The gas may be a nitrogen gas, a helium gas, air or a mixture of these. The use of the gas takes place at ambient temperature or after it has been heated. When the conductive particles 15 made of aluminum, the temperature of the gas is set in the range of ambient temperature to 500 ° C. When the conductive particles 15 are made of a metal other than aluminum, the temperature of the gas is not limited to the above range.
Bei einer Herstellung der leitfähigen Partikel 15 aus Aluminium weisen die leitfähigen Partikel 15 einen Partikeldurchmesser von 5 bis 50 μm auf. Bei einer Herstellung der leitfähigen Partikel 15 aus einem von Aluminium verschiedenen Metall, sind die Partikeldurchmesser der leitfähigen Partikel 15 nicht auf den oben angegebenen Bereich beschränkt. Die leitfähigen Partikel 15 können aus einem Material hergestellt werden, das im Vergleich mit den Permanentmagneten 4 eine höhere elektrische Leitfähigkeit und eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist. Die leitfähigen Partikel 15 können insbesondere aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt werden. So wie hier verwendet, ist unter Kupfer reines Kupfer zu verstehen, und bei einer Kupferlegierung kann es sich um Chromkupfer, eine Corson-Legierung, Berylliumkupfer oder ein aluminiumoxiddispersionsverstärktes Kupfer handeln.In a preparation of the conductive particles 15 made of aluminum, the conductive particles 15 a particle diameter of 5 to 50 microns. In a preparation of the conductive particles 15 made of a metal other than aluminum, are the particle diameters of the conductive particles 15 not limited to the above range. The conductive particles 15 can be made of a material that compared with the permanent magnets 4 has a higher electrical conductivity and a higher thermal conductivity. The conductive particles 15 can be made in particular of aluminum, an aluminum alloy, copper or a copper alloy. As used herein, copper is meant to be pure copper, and a copper alloy may be chromium copper, a corson alloy, beryllium copper, or an alumina dispersion strengthened copper.
Die Spitze der Lavaldüse 13 der wie oben ausgebildeten Kaltspritzvorrichtung 10 weist in Richtung zur äußeren Umfangsfläche des Kerns 3, sodass die leitfähigen Partikel 15 aus der Spitze der Lavaldüse 13 mit Überschall auf die Oberflächen des Kerns 3 und der Permanentmagnete 4 gespritzt werden. Zu diesem Zeitpunkt verbleiben die leitfähigen Partikel 15, da die Temperatur des Gases unterhalb des Schmelzpunkts der leitfähigen Partikel 15 eingestellt ist, während sie auf die Oberflächen des Kerns 3 und der Permanentmagnete auftreffen und daran haften, in der Festphase.The top of the Laval nozzle 13 the above-formed cold spray device 10 points toward the outer peripheral surface of the core 3 so that the conductive particles 15 from the top of the Laval nozzle 13 with supersonic to the surfaces of the core 3 and the permanent magnets 4 be sprayed. At this time, the conductive particles remain 15 since the temperature of the gas is below the melting point of the conductive particles 15 is adjusted while being on the surfaces of the core 3 and the permanent magnets impinge and stick to it, in the solid phase.
Die Lavaldüse 13 ist so angeordnet, dass deren Spitze zur zentralen Drehachse 2 gerichtet ist und die leitfähigen Partikel 15 in Richtung zur äußeren Oberfläche des Kerns 3 spritzt. Außerdem kann die Ausrichtung der Lavaldüse 13 und das Spritzen der leitfähigen Partikel 15 von einer zur zentralen Drehachse 2 orthogonalen in eine zur zentralen Drehachse 2 parallelen Richtung geändert werden. In 5 gibt θ den Spritzwinkel an, bei dem es sich um den Winkel handelt, der zwischen einer zur zentralen Drehachse 2 parallelen geraden Linie und der Achse der Lavaldüse 13 ausgebildet wird. In dem dargestellten Beispiel beträgt der Spritzwinkel θ 90°. Die Lavaldüse 13 kann um die zentrale Drehachse 2 gedreht werden.The Laval nozzle 13 is arranged so that its tip to the central axis of rotation 2 is directed and the conductive particles 15 towards the outer surface of the core 3 injected. In addition, the orientation of the Laval nozzle 13 and spraying the conductive particles 15 from one to the central axis of rotation 2 orthogonal in one to the central axis of rotation 2 be changed parallel direction. In 5 θ indicates the spray angle, which is the angle between one to the central axis of rotation 2 parallel straight line and the axis of the Laval nozzle 13 is trained. In the illustrated example, the spray angle θ is 90 °. The Laval nozzle 13 can be around the central axis of rotation 2 to be turned around.
Beim Aufspritzen der leitfähigen Partikel 15 wird der Spritzwinkel θ eingestellt und die Lavaldüse 13 um die zentrale Drehachse 2 herum gedreht, sodass die Schicht 5 mit einer konstanten Schichtdicke auf den Oberflächen des Kerns 3 und der Permanentmagnete 4 ausgebildet werden kann. Der Rotor 1a kann um die zentrale Drehachse 2 herum gedreht werden, ohne dass die Lavaldüse 13 um die zentrale Drehachse 2 herum gedreht wird.When spraying the conductive particles 15 the spray angle θ is set and the Laval nozzle 13 around the central axis of rotation 2 turned around so that the layer 5 with a constant layer thickness on the surfaces of the core 3 and the permanent magnets 4 can be trained. The rotor 1a can be around the central axis of rotation 2 to be turned around without the Laval nozzle 13 around the central axis of rotation 2 is turned around.
Für die Schichtdicke der Schicht 5 bestehen keine besonderen Beschränkungen; sie kann jedoch von 0,3 bis 50 mm eingestellt werden, um die Festigkeit der Schicht 5 und die Verbindung zwischen den Elementen aufrechtzuerhalten. Unter einer Verbindung zwischen den Elementen ist eine Verbindung zwischen der Schicht 5 und dem Kern 3 oder den Permanentmagneten 4 zu verstehen. Auf diese Weise ist die Schicht 5 mit dem Kern 3 und den Permanentmagneten 4 verbunden.For the layer thickness of the layer 5 there are no special restrictions; however, it can be adjusted from 0.3 to 50 mm to increase the strength of the layer 5 and to maintain the connection between the elements. Under a connection between the elements is a connection between the layer 5 and the core 3 or the permanent magnet 4 to understand. This is the layer 5 with the core 3 and the permanent magnet 4 connected.
Nachstehend wird die mit der an dem Rotor 1 wie oben ausgebildete Schicht 5 erzielte Wirkung beschrieben. Below is the with the on the rotor 1 as layer formed above 5 achieved effect described.
Der Rotor 1 bildet zusammen mit einem (nicht dargestellten) Stator eine synchrone elektrische Rotationsmaschine aus, wobei die synchrone elektrische Rotationsmaschine einen Inverter umfasst, der den in die Statorwindung fließenden Strom mittels PWM steuert. Der Rotor 1 dreht sich um die zentrale Drehachse 2, wenn er ein durch das von der Statorwicklung erzeugte magnetische Drehfeld bewirktes Drehmoment erfährt. Die an der äußeren Umfangsfläche des Kerns 3 angebrachten Permanentmagnete sind bei der Drehung des Rotors 1 einer Fliehkraft ausgesetzt; da die Permanentmagnete 4 durch die Schicht 5 jedoch mit dem Kern 3 zusammengefügt sind, wird verhindert, dass sich die Permanentmagnete 4 von dem Kern 3 lösen. Mit anderen Worten besitzt die Schicht 5 eine Bewehrungswirkung, die verhindert, dass sich die Permanentmagnete 4 während einer Drehung des Rotors 1 aufgrund der Fliehkraft vom Kern 3 lösen.The rotor 1 forms together with a stator (not shown) a synchronous rotary electric machine, wherein the synchronous rotary electric machine comprises an inverter which controls the current flowing in the stator winding by means of PWM. The rotor 1 turns around the central axis of rotation 2 when it experiences a torque caused by the magnetic rotating field generated by the stator winding. The on the outer peripheral surface of the core 3 attached permanent magnets are at the rotation of the rotor 1 subjected to a centrifugal force; because the permanent magnets 4 through the layer 5 however, with the core 3 are joined together, it prevents the permanent magnets 4 from the core 3 to solve. In other words, the layer owns 5 a reinforcing effect that prevents the permanent magnets 4 during a rotation of the rotor 1 due to the centrifugal force of the core 3 to solve.
Die Schicht 5 wird insbesondere mithilfe eines Kaltspritzverfahrens dicht ausgebildet, wobei eine Vergrößerung von Kristallkörnern verhindert wird. Dadurch wird die Festigkeit der Schicht 5 erhöht und der Kern 3 und die Permanentmagnete 4 werden zuverlässig über die Schicht 5 miteinander verbunden. Da die leitfähigen Partikel 15 beim Aufspritzen mit einem Kaltspritzverfahren in der Festphase verbleiben, wird außerdem verhindert, dass die Schicht 5 oxidiert und sich thermisch umgestaltet. Folglich wird verhindert, dass die Schicht 5 spröde wird, wodurch die Festigkeit der Schicht 5 erhöht wird. Außerdem unterliegt die Schicht 5 anders als in dem Fall, bei dem ein Leiter geschmolzen wird, keiner hitzebedingten Schrumpfung; dadurch wird verhindert, dass sich zwischen den verschiedenen Elementtypen eine Lücke ausbildet. Somit werden der Kern 3 und die Permanentmagnete 4 durch die Schicht 5 zuverlässig miteinander verbunden.The layer 5 In particular, it is densely formed by means of a cold spraying process, whereby enlargement of crystal grains is prevented. This will increase the strength of the layer 5 increased and the core 3 and the permanent magnets 4 be reliable about the layer 5 connected with each other. Because the conductive particles 15 during spraying with a cold spraying process remain in the solid phase, also prevents the layer 5 oxidized and thermally transformed. Consequently, the layer is prevented 5 becomes brittle, causing the strength of the layer 5 is increased. In addition, the layer is subject 5 unlike the case where a conductor is melted, there is no heat shrinkage; This prevents a gap between the different types of elements. Thus, the core 3 and the permanent magnets 4 through the layer 5 reliably connected with each other.
Außerdem wird bei einem Kaltspritzverfahren, da die thermische Verschlechterung der Schicht 5 gering gehalten wird, eine Verschlechterung der elektrischen Leitfähigkeit der Schicht 5 gering gehalten. Dadurch wird der durch die Oberwellenwirbelströme in der Schicht 5 erzeugte Verluste während einer PWM-Steuerung des Inverters der elektrischen Rotationsmaschine größer als der auf die Oberwellenwirbelströme zurückzuführende Verlust, der in der mit einem herkömmlichen Metallspritzverfahren ausgebildeten Schicht erzeugt wird. Somit wird der aufgrund der in den Permanentmagneten 4 erzeugten Oberwellenwirbelströme bedingte Verlust um die Differenz zwischen den oben genannten Verlusten verringert. Dadurch wird die Wärmeerzeugung in den Permanentmagneten 4 gering gehalten, wodurch eine Zunahme der Temperatur der Permanentmagnete 4 begrenzt ist. Außerdem wird bei einem Kaltspritzverfahren auch die Verringerung der thermischen Leitfähigkeit der Schicht 5 gering gehalten, sodass die in der Schicht 5 erzeugte Wärme wirksam an den Kern 3 übertragen werden kann. Dadurch wird eine durch die Wärmeerzeugung in der Schicht 5 bedingte Zunahme der Temperatur der Permanentmagnete 4 gering gehalten.In addition, in a cold spraying process, since the thermal deterioration of the layer 5 is kept low, a deterioration of the electrical conductivity of the layer 5 kept low. This will cause the harmonic currents in the layer 5 Loss generated during PWM control of the inverter of the rotary electric machine is greater than the loss due to the harmonic wave currents generated in the layer formed by a conventional metal spray method. Thus, due to the in the permanent magnets 4 generated harmonic eddy currents caused loss due to the difference between the losses mentioned above. As a result, the heat generation in the permanent magnet 4 kept low, causing an increase in the temperature of the permanent magnets 4 is limited. In addition, in a cold spray process, the reduction of the thermal conductivity of the layer 5 kept low, so that in the layer 5 generated heat effectively to the core 3 can be transferred. Thereby one becomes by the heat generation in the layer 5 conditional increase in the temperature of the permanent magnets 4 kept low.
Wie oben beschrieben, wird die thermische Entmagnetisierung der Permanentmagnete 4 durch die Ausbildung der Schicht 5 gering gehalten; dadurch wird eine Verringerung des Wirkungsgrads der elektrischen Rotationsmaschine gering gehalten.As described above, the thermal demagnetization of the permanent magnets 4 through the formation of the layer 5 kept low; As a result, a reduction in the efficiency of the rotary electric machine is kept low.
Ferner kann durch die Ausbildung der Schicht 5 und der Verwendung eines Kaltspritzverfahrens eine thermische Verformung der Schicht 5 und ein Verspröden der Zusammensetzung der Schicht 5, die Folge eines thermischen Aufspritzens, Schweißens oder Hartlötens sind, gering gehalten werden, wobei ferner die Notwendigkeit für einen Abkühlzeitraum entfällt, der bei einem thermischen Aufspritzen, Schweißen oder Hartlöten erforderlich ist. Dies führt zu einer Verringerung des Arbeitsaufwands.Furthermore, by the formation of the layer 5 and the use of a cold spray method, a thermal deformation of the layer 5 and embrittlement of the composition of the layer 5 , which are the result of thermal spraying, welding or brazing, are kept low, further eliminating the need for a cooling period, which is required in a thermal spraying, welding or brazing. This leads to a reduction of the workload.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Schicht 5 in einem Zustand ausgebildet, bei dem die Welle 7 im Voraus an dem Kern 3 angebracht wurde. Dadurch kann verhindert werden, dass die leitfähigen Partikel 15 an der inneren Umfangsfläche des Kerns 3 anhaften. Dadurch entfällt der Vorgang zum Entfernen der leitfähigen Partikel 15, wodurch die Herstellungskosten verringert werden können.In the present embodiment, the layer 5 formed in a state where the shaft 7 in advance at the core 3 was attached. This can prevent the conductive particles 15 on the inner peripheral surface of the core 3 adhere. This eliminates the process of removing the conductive particles 15 , whereby the manufacturing costs can be reduced.
Die Schicht 5 kann auch vor dem Befestigen der Welle 7 an dem Kern 3 ausgebildet werden. 6 zeigt eine andere schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Herstellungsprozesses für den Rotor der elektrischen Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die schematische Darstellung von 6 veranschaulicht den Vorgang zur Ausbildung der Schicht 5, wobei die Kaltspritzvorrichtung 10 in einer ähnlichen Weise wie bei 5 verwendet wird, sodass Komponenten, die mit jenen der in 5 dargestellten identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen sind. In 6 ist die Welle 7 nicht in das Kerndurchgangsloch 6 eingepasst, sodass das Kerndurchgangsloch 6 hohl ist; die Schicht 5 kann jedoch auch in einem solchen Zustand, in einer zu dem Fall von 5 ähnlichen Weise unter Verwendung der Kaltspritzvorrichtung 10 ausgebildet werden. Die Welle 7 wird nach der Ausbildung der Schicht 5 in das Kerndurchgangsloch 6 eingepasst.The layer 5 can also be before attaching the shaft 7 at the core 3 be formed. 6 FIG. 14 is another diagram illustrating the manufacturing process for the rotor of the rotary electric machine according to the present embodiment. FIG. The schematic representation of 6 illustrates the process for forming the layer 5 , wherein the cold spray device 10 in a similar way to 5 is used so that components with those of 5 are identical, are provided with the same reference numerals. In 6 is the wave 7 not in the core through hole 6 fitted so that the core through hole 6 is hollow; the layer 5 However, even in such a condition, in one to the case of 5 similar manner using the cold spray device 10 be formed. The wave 7 will after the formation of the shift 5 in the core through hole 6 fitted.
Außerdem können die leitfähigen Partikel aus einem Material hergestellt werden, das eine höhere elektrische Leitfähigkeit als die Permanentmagnete 4 besitzt. Dadurch kann die durch den Oberwellenverlust bedingte Erzeugung von Wärme in den Permanentmagneten 4 gering gehalten werden. Dieser Wärmeerzeugungsbegrenzungseffekt wird unter Bezugnahme auf 7 ausführlich erläutert.In addition, the conductive particles may be made of a material having a higher electrical conductivity than the permanent magnets 4 has. As a result, caused by the harmonic loss of heat generation in the permanent magnet 4 be kept low. This heat generation limiting effect will be described with reference to FIG 7 explained in detail.
Die schematische Darstellung von 7 veranschaulicht die durch die Oberwellenwirbelströme bedingte Erzeugung von Wärme in dem Rotor 1 und wie die Wärme durch den Rotor 1 bei der vorliegenden Ausführungsform abgeführt wird. In 7 ist nur ein Teil des Längsschnitts durch den Rotor 1 dargestellt, wobei Komponenten, die mit denen, die in 1 dargestellt sind, identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Die Oberwellen des bei der Inverter-PWM-Steuerung verwendeten Trägers führen in der Schicht 5 und den Permanentmagneten 4 jeweils zu Oberwellenwirbelströmen 18 bzw. Oberwellenwirbelströmen 19. Das Verhältnis der Erzeugung des auf die Oberwellenwirbelströme 18 zurückzuführenden Verlustes und des auf die Oberwellenwirbelströme 19 zurückzuführenden Verlustes ändert sich abhängig von der elektrischen Leitfähigkeit der Schicht 5 und der elektrischen Leitfähigkeit der Permanentmagnete 4, wobei ein Material mit höherer elektrischer Leitfähigkeit einen größeren Verlust erzeugt. Wenn die leitfähigen Partikel 15 aus einem Material hergestellt wurden, das eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweist als die Permanentmagnete 4, ist der durch die Oberwellenwirbelströme 18 in der Schicht 5 erzeugte Verlust größer als der aufgrund der Oberwellenwirbelströme 19 durch die Permanentmagnete 4 erzeugte Verlust. Anders ausgedrückt kann der von den Permanentmagneten 4 aufgrund der Oberwellenwirbelströme 19 erzeugte Verlust weiter verringert werden, wodurch die Wärmeerzeugung in den Permanentmagneten 4 gering gehalten werden kann.The schematic representation of 7 illustrates the generation of heat in the rotor due to the harmonic eddy currents 1 and how the heat through the rotor 1 discharged in the present embodiment. In 7 is only part of the longitudinal section through the rotor 1 represented, wherein components, those with those, which in 1 are shown, are identical, are provided with the same reference numerals. The harmonics of the carrier used in the inverter PWM control lead in the layer 5 and the permanent magnet 4 each to harmonic vortex currents 18 or harmonic vortex currents 19 , The ratio of the generation of the on the harmonic eddy currents 18 attributable to loss and of the harmonic eddy currents 19 attributable loss changes depending on the electrical conductivity of the layer 5 and the electrical conductivity of the permanent magnets 4 wherein a material having higher electrical conductivity generates a greater loss. When the conductive particles 15 are made of a material having a higher electrical conductivity than the permanent magnets 4 , that is due to the harmonic eddy currents 18 in the layer 5 generated loss greater than that due to the harmonic vortex currents 19 through the permanent magnets 4 generated loss. In other words, that of the permanent magnets 4 due to the harmonic eddy currents 19 generated loss can be further reduced, reducing the heat generation in the permanent magnets 4 can be kept low.
Außerdem können die leitfähigen Partikel 15 aus einem Material hergestellt werden, das eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist als das des Kerns 3 und der Permanentmagnete 4. Konkret können die leitfähigen Partikel 15 aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt werden. In einem solchen Fall kann, wie durch einen Pfeil 20 in 7 angezeigt ist, in der Schicht 5 erzeugte Wärme effektiv an den Kern 3 überführt werden. Folglich kann eine Zunahme der Temperatur der Permanentmagnete aufgrund der in der Schicht 5 erzeugten Wärme gering gehalten werden. Metallische Materialien mit hoher elektrischer Leitfähigkeit weisen im Allgemeinen eine hohe thermische Leitfähigkeit auf.In addition, the conductive particles 15 be made of a material having a higher thermal conductivity than that of the core 3 and the permanent magnets 4 , Specifically, the conductive particles 15 made of aluminum, an aluminum alloy, copper or a copper alloy. In such a case, as indicated by an arrow 20 in 7 is displayed in the layer 5 effectively generates heat to the core 3 be transferred. Consequently, an increase in the temperature of the permanent magnets due to the in the layer 5 generated heat to be kept low. Metallic materials with high electrical conductivity generally have high thermal conductivity.
Außerdem können die leitfähigen Partikel 15 aus einem in hohem Maße starr bezeichneten Material hergestellt werden. Konkret können die leitfähigen Partikel 15 aus Titan, Edelstahl oder einer Kupferlegierung hergestellt werden. So wie in dieser Schrift verwendet, bezeichnet ein Edelstahl einen austenitischen Edelstahl. Dies führt zu einer Zunahme der Festigkeit der Schicht 5 und verbessert die Wirkung in Bezug auf das Verhindern, dass sich die Permanentmagnete 4 während einer Drehung aufgrund der Fliehkraft ablösen.In addition, the conductive particles 15 be made of a highly rigid designated material. Specifically, the conductive particles 15 made of titanium, stainless steel or a copper alloy. As used in this specification, a stainless steel refers to an austenitic stainless steel. This leads to an increase in the strength of the layer 5 and improves the effect in terms of preventing the permanent magnets 4 during a rotation due to the centrifugal force peel off.
Außerdem können die leitfähigen Partikel 15 aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt werden. Ein Herstellen der leitfähigen Partikel aus einem nichtmagnetischen Material kann Streuflüsse gering halten und so eine Verringerung der Ausgangsleistung der elektrischen Rotationsmaschine gering halten. Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Kupfer, eine Kupferlegierung, Titan und Edelstahl, die oben beschrieben wurden, stellen alle nichtmagnetische Materialien dar.In addition, the conductive particles 15 be made of a non-magnetic material. Producing the conductive particles of a non-magnetic material can keep leakage fluxes low and thus keep down a reduction in the output of the rotary electric machine. Aluminum, an aluminum alloy, copper, a copper alloy, titanium and stainless steel described above are all non-magnetic materials.
Die in den 1 und 2 dargestellte Form der Permanentmagnete 4 stellt ein Beispiel dar und ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt. Die Permanentmagnete 4 können im Querschnitt eine gebogene Form mit einer konstantenradialen Dicke aufweisen. Außerdem kann jeder der Permanentmagnete 4 aus mehreren axial unterteilten Magneten zusammengesetzt sein. Wie oben beschrieben, ermöglicht die vorliegende Ausführungsform, dass ein durch die Fliehkraft während einer Drehung des Rotors 1 bedingte Ablösung der Permanentmagnete 4 und eine Zunahme der Temperatur der Permanentmagnete 4 aufgrund des Oberwellenverlustes gering gehalten werden. Außerdem ermöglicht die vorliegende Ausführungsform die Ausbildung einer elektrischen Rotationsmaschine, die den Rotor 1 aufweist, und einer elektrischen Vorrichtung, die die elektrische Rotationsmaschine aufweist.The in the 1 and 2 illustrated form of the permanent magnets 4 is an example and is not limited to the illustrated example. The permanent magnets 4 may have a curved shape with a constant radial thickness in cross-section. In addition, each of the permanent magnets 4 be composed of a plurality of axially divided magnets. As described above, the present embodiment enables one by the centrifugal force during rotation of the rotor 1 Conditional detachment of the permanent magnets 4 and an increase in the temperature of the permanent magnets 4 be kept low due to the harmonic loss. In addition, the present embodiment enables the formation of a rotary electric machine that drives the rotor 1 and an electrical device having the rotary electric machine.
Als nächstes wird eine Modifikation der vorliegenden Ausführungsform erläutert. Die Ansicht von 8 zeigt einen Längsschnitt durch den Rotor 1 für eine elektrische Rotationsmaschine gemäß der Modifikation der vorliegenden Ausführungsform. Die Ansicht von 9 zeigt einen Querschnitt durch den Rotor 1 für die elektrische Rotationsmaschine gemäß der Modifikation der vorliegenden Ausführungsform. Bei der in 8 dargestellten Längsschnittansicht handelt es sich um eine Ansicht eines Längsschnitts, der entlang eines Schnittes verläuft, der die zentrale Drehachse 2 des Rotors 1 umfasst. Die in 9 dargestellte Querschnittsansicht stellt eine Ansicht eines Querschnitts dar, der entlang eines zur zentralen Drehachse 2 orthogonalen Schnittes verläuft, wobei es sich konkret um eine Ansicht eines Querschnitts handelt, der entlang einer in 8 dargestellten Linie III-III verläuft. In 8 und 9 sind Komponenten, die mit jenen der in 1 und in 2 dargestellten identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.Next, a modification of the present embodiment will be explained. The view from 8th shows a longitudinal section through the rotor 1 for a rotary electric machine according to the modification of the present embodiment. The view from 9 shows a cross section through the rotor 1 for the rotary electric machine according to the modification of the present embodiment. At the in 8th shown longitudinal sectional view is a view of a longitudinal section, which runs along a section which is the central axis of rotation 2 of the rotor 1 includes. In the 9 illustrated cross-sectional view illustrates a view of a cross-section along one to the central axis of rotation 2 orthogonal section, which is concretely a view of a cross section along an in 8th shown line III-III runs. In 8th and 9 are components that match those of 1 and in 2 are identical, provided with the same reference numerals.
Wie aus 8 und 9 ersichtlich, weist der Rotor 1 gemäß der vorliegenden Modifikation den zylindrischen Kern 3, einen zylindrischen Permanentmagneten 4a, der an der äußeren Umfangsfläche des Kerns 3 angebracht ist, und die ringförmige Schicht 5 auf, die durch Aufspritzen von leitfähigen Partikeln in der Festphase auf den Kern 3 und den Permanentmagneten 4a gebildet wird, und die den Kern 3 und den Permanentmagneten 4a zusammenfügt. How out 8th and 9 can be seen, the rotor 1 according to the present modification, the cylindrical core 3 , a cylindrical permanent magnet 4a attached to the outer peripheral surface of the core 3 is attached, and the annular layer 5 by spraying conductive particles in the solid phase onto the core 3 and the permanent magnet 4a is formed, and the core 3 and the permanent magnet 4a assembles.
Mit anderen Worten, wird der Permanentmagnet 4a bei der vorliegenden Modifikation von einem einzigen zylindrischen Magneten gebildet. Außerdem ist der Permanentmagnet 4a mithilfe eines Klebstoffes an der äußeren Umfangsfläche des Kerns 3 befestigt. In axialer Richtung ist der Permanentmagnet 4a kürzer als der Kern 3.In other words, the permanent magnet becomes 4a formed in the present modification of a single cylindrical magnet. In addition, the permanent magnet 4a using an adhesive on the outer peripheral surface of the core 3 attached. In the axial direction is the permanent magnet 4a shorter than the core 3 ,
Ähnlich wie bei 6 kann die Schicht 5 unter Verwendung der Kaltspritzvorrichtung 10 ausgebildet werden. Die Schicht 5 bedeckt die gesamte äußere Oberfläche des Permanentmagneten 4a und auch die äußere Umfangsfläche des Kerns 3 zu bezüglich der axialen Richtung beiden Seiten des Permanentmagneten 4a. Unter äußerer Oberfläche des Permanentmagneten 4a sind die äußere Umfangsfläche und die axialen Endflächen des Permanentmagneten 4a zu verstehen.Similar to 6 can the layer 5 using the cold spray device 10 be formed. The layer 5 covers the entire outer surface of the permanent magnet 4a and also the outer peripheral surface of the core 3 with respect to the axial direction on both sides of the permanent magnet 4a , Under outer surface of the permanent magnet 4a are the outer peripheral surface and the axial end surfaces of the permanent magnet 4a to understand.
Während einer Drehung des Rotors 1 kann der zylindrische Permanentmagnet aufgrund der Fliehkraft auseinanderbrechen. Bei dem Rotor 1 gemäß der vorliegenden Modifikation fügt die Schicht 5 den Permanentmagneten 4a und den Kern 3 zusammen. Daher kann selbst dann, wenn der Permanentmagnet 4a so auseinanderbricht, dass der Permanentmagnet 4a in Rotationsrichtung des Rotors 1 unterteilt wird, verhindert werden, dass die aus der Unterteilung des Permanentmagneten 4a in Rotationsrichtung resultierenden Magnetstücke sich von dem Kern 3 ablösen.During a rotation of the rotor 1 The cylindrical permanent magnet can break apart due to the centrifugal force. At the rotor 1 According to the present modification, the layer adds 5 the permanent magnet 4a and the core 3 together. Therefore, even if the permanent magnet 4a so breaks apart that the permanent magnet 4a in the direction of rotation of the rotor 1 is divided, which prevents the division of the permanent magnet 4a in the direction of rotation resulting magnet pieces from the core 3 peel off.
Beim herkömmlichen Aufbau, das heißt einem Aufbau bei dem der zylindrische Permanentmagnet 4a an der äußeren Umfangsfläche des Kerns 3 angebracht ist und die Schicht 5, die den Permanentmagnet 4a und den Kern 3 zusammenfügt, nicht ausgebildet ist, können, wenn der Permanentmagnet 4a, der während der Rotation des Rotors 1 der Fliehkraft ausgesetzt ist, so auseinanderbricht, dass er in Rotationsrichtung des Rotors 1 unterteilt wird, sich dagegen die aus der Unterteilung des Permanentmagneten 4a in Rotationsrichtung resultierenden Magnetstücke aufgrund der Fliehkraft von dem Kern 3 ablösen.In the conventional structure, that is, a structure in which the cylindrical permanent magnet 4a on the outer peripheral surface of the core 3 is attached and the layer 5 that the permanent magnet 4a and the core 3 does not fit together, if the permanent magnet 4a during the rotation of the rotor 1 the centrifugal force is exposed, so it breaks apart, that it rotates in the direction of rotation of the rotor 1 is subdivided, on the other hand, from the subdivision of the permanent magnet 4a in the direction of rotation resulting magnetic pieces due to the centrifugal force of the core 3 peel off.
Andere Ausgestaltungen der vorliegenden Modifikation ähneln jenen der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform, wobei die vorliegende Modifikation eine Wirkung erzielt, die der der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform ähnlich ist. Außerdem kann der Rotor 1 gemäß der vorliegenden Modifikation durch ein ähnliches Verfahren wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform hergestellt werden. Der Permanentmagnet 4a kann aus mehreren axial unterteilten Magneten zusammengesetzt sein. Auch in einem solchen Fall wird immer noch eine Wirkung erzielt, die der der vorliegenden Modifikation ähnlich ist.Other embodiments of the present modification are similar to those of the above-described present embodiment, and the present modification achieves an effect similar to that of the present embodiment described above. In addition, the rotor can 1 according to the present modification, by a similar method as in the above-described embodiment. The permanent magnet 4a can be composed of several axially divided magnets. Even in such a case, there is still an effect similar to that of the present modification.
Zweite AusführungsformSecond embodiment
Die Ansicht von 10 zeigt einen Längsschnitt durch den Rotor 1 für die elektrische Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die Ansicht von 11 zeigt einen Querschnitt durch den Rotor 1 für die elektrische Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die in 10 dargestellte Längsschnittansicht stellt eine Ansicht eines Längsschnittes dar, der entlang eines Schnittes verläuft, der die zentrale Drehachse 2 des Rotors 1 umfasst. Die in 11 dargestellte Querschnittsansicht stellt eine Ansicht eines Schnittes dar, der entlang eines orthogonal zur zentralen Drehachse 2 angeordneten Schnittes verläuft, wobei es sich insbesondere um eine Ansicht eines entlang der in 10 dargestellten Linie IV-IV vorgenommenen Schnittes handelt. In 10 und 11 sind Komponenten, die mit den in 1 und 2 dargestellten identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.The view from 10 shows a longitudinal section through the rotor 1 for the rotary electric machine according to the present embodiment. The view from 11 shows a cross section through the rotor 1 for the rotary electric machine according to the present embodiment. In the 10 illustrated longitudinal sectional view illustrates a view of a longitudinal section which runs along a section which is the central axis of rotation 2 of the rotor 1 includes. In the 11 illustrated cross-sectional view illustrates a view of a section along an orthogonal to the central axis of rotation 2 arranged section runs, which is in particular a view of a along the in 10 represented line IV-IV made section. In 10 and 11 are components that comply with the in 1 and 2 are identical, provided with the same reference numerals.
Wie in 10 und 11 dargestellt, weist der Rotor 1 den zylindrischen Kern 3, die Permanentmagnete 4, die an der äußeren Umfangsfläche des Kerns 3 angebracht sind, die ringförmige Schicht 5, die durch Aufspritzen von leitfähigen Partikeln in der Festphase auf den Kern 3 und die Permanentmagnete 4 gebildet wird und die den Kern 3 und die Permanentmagnete 4 zusammengefügt, und ein ringförmiges Bewehrungselement 21 auf, das die äußere Umfangsfläche der Schicht 5 bedeckt. Die Permanentmagnete 4 sind in Rotationsrichtung des Rotors 1 an der äußeren Umfangsfläche des Kerns 3 angeordnet. Die Schicht 5 wird, wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, unter Verwendung eines Kaltspritzverfahrens gebildet.As in 10 and 11 shown, the rotor points 1 the cylindrical core 3 , the permanent magnets 4 attached to the outer peripheral surface of the core 3 are attached, the annular layer 5 by spraying conductive particles in the solid phase onto the core 3 and the permanent magnets 4 is formed and the core 3 and the permanent magnets 4 joined together, and an annular reinforcing element 21 on, which is the outer peripheral surface of the layer 5 covered. The permanent magnets 4 are in the direction of rotation of the rotor 1 on the outer peripheral surface of the core 3 arranged. The layer 5 is formed as described in the first embodiment using a cold spray process.
Die innere Umfangsfläche des Bewehrungselements 21 befindet sich über den gesamten Umfang in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Schicht 5. Außerdem weist das Bewehrungselement 21 eine ringförmige Querschnittsform auf. Der äußere Umfang der Schicht 5 weist eine kreisförmige Form auf. Der Radius des inneren Umfangskreises des Bewehrungselements 21 entspricht dem Radius des äußeren Umfangskreises der Schicht 5.The inner peripheral surface of the reinforcement element 21 is in contact with the outer peripheral surface of the layer over the entire circumference 5 , In addition, the reinforcement element 21 an annular cross-sectional shape. The outer circumference of the layer 5 has a circular shape. The radius of the inner circumferential circle of the reinforcement element 21 corresponds to the radius of the outer circumferential circle of the layer 5 ,
Zur Herstellung des Rotors 1 werden die Permanentmagnete 4 an der äußeren Umfangsfläche des Kerns 3 angebracht und nach der Ausbildung der Schicht 5 wird das Bewehrungselement 21, das die Schicht 5 bedeckt, an der äußeren Umfangsfläche der Schicht 5 angeordnet. Das Bewehrungselement 21 kann an der äußeren Umfangsfläche der Schicht 5 angeordnet werden, indem das Bewehrungselement 21 mittels einer Presspassung, einer Schrumpfpassung oder einer Dehnpassung mit dem Kern 3, an dem die Schicht 5 ausgebildet ist, verbunden wird. Nach dem Anordnen des Bewehrungselements 21 an der äußeren Umfangsfläche der Schicht 5 wird die Welle 7 mittels einer Presspassung, Schrumpfpassung oder Dehnpassung so in den Kern 3 eingesetzt, dass sich der Kern 3 in radialer Richtung von der inneren Umfangsflächenseite des Kerns 3 aus ausdehnt; dadurch kann ein Reibschluss zum Befestigen des Kerns 3 und des Bewehrungselements 21 ausgebildet werden, wodurch die Befestigung weiter konsolidiert wird. Abhängig vom Material des Bewehrungselementes 21 kann das Bewehrungselement 21 an der äußeren Umfangsfläche der Schicht 5 angebracht werden, indem das Bewehrungselement 21 direkt um den Kern 3, auf dem die Schicht 5 ausgebildet ist, gewickelt wird.For the production of the rotor 1 become the permanent magnets 4 on the outer peripheral surface of the core 3 attached and after the formation of the layer 5 becomes the reinforcement element 21 that the layer 5 covered on the outer peripheral surface of the layer 5 arranged. The reinforcement element 21 may be on the outer peripheral surface of the layer 5 be arranged by the reinforcement element 21 by means of a press fit, a shrink fit or a stretch fit with the core 3 on which the layer 5 is formed, is connected. After arranging the reinforcement element 21 on the outer peripheral surface of the layer 5 becomes the wave 7 by means of a press fit, shrink fit or expansion fit so in the core 3 used that the core 3 in the radial direction from the inner peripheral surface side of the core 3 expands; This can be a frictional connection for securing the core 3 and the reinforcement element 21 be formed, whereby the attachment is further consolidated. Depending on the material of the reinforcement element 21 can the reinforcement element 21 on the outer peripheral surface of the layer 5 be attached by the reinforcement element 21 right around the core 3 on which the layer 5 is formed, is wound.
Das Bewehrungselement 21 kann aus einem Material gefertigt werden, das als in hohem Maße starr bezeichnet wird. Konkret kann das Bewehrungselement 21 aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFRP; carbon fiber reinforced plastics), glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFRP; glass fiber reinforced plastics), Titan oder Edelstahl gefertigt sein. Sowie hier verwendet, ist unter Edelstahl ein austenitischer Edelstahl zu verstehen. Bei einer Fertigung des Bewehrungselements 21 aus CFRP oder GFRP kann das Bewehrungselement 21 durch Wickeln eines Faserbündels oder eines Faserbandes aus CFRP oder GFRP direkt um den Kern 3, auf dem die Schicht 5 ausgebildet ist, gebildet werden.The reinforcement element 21 can be made of a material that is said to be highly rigid. Specifically, the reinforcement element 21 made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP), glass fiber reinforced plastics (GFRP), titanium or stainless steel. As used herein, stainless steel means austenitic stainless steel. In a production of the reinforcement element 21 from CFRP or GFRP can be the reinforcement element 21 by winding a fiber bundle or sliver of CFRP or GFRP directly around the core 3 on which the layer 5 is formed, be formed.
Außerdem kann das Bewehrungselement 21 aus einem nichtmagnetischen Material gefertigt sein. Eine Fertigung des Bewehrungselements 21 aus einem nichtmagnetischen Material kann eine Verringerung der Ausgangsleistung der elektrischen Rotationsmaschine aufgrund von Streuflüssen gering halten. Die oben beschriebenen Materialien CFRP, GFRP, Titan und Edelstahl sind alle nichtmagnetisch.In addition, the reinforcement element 21 be made of a non-magnetic material. A production of the reinforcement element 21 From a non-magnetic material, a reduction in the output of the rotary electric machine due to stray fluxes can be kept low. The materials CFRP, GFRP, titanium and stainless steel described above are all non-magnetic.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann, da die Schicht 5 mit dem Bewehrungselement 21 bedeckt ist, der Bewehrungseffekt, der verhindert, dass sich die Permanentmagnete 4 während einer Drehung aufgrund der Fliehkraft ablösen, weiter verbessert werden.According to the present embodiment, since the layer 5 with the reinforcement element 21 is covered, the reinforcement effect, which prevents the permanent magnets 4 during a rotation due to the centrifugal force, continue to be improved.
Außerdem weist das Bewehrungselement 21 bei der vorliegenden Ausführungsform eine ringförmige Querschnittsform auf, der äußere Umfang der Schicht 5 weist eine kreisförmige Form auf, der Radius des inneren Umfangskreises des Bewehrungselements 21 entspricht dem Radius des äußeren Umfangskreises der Schicht 5 und die innere Umfangsfläche des Bewehrungselements 21 befindet sich über ihren gesamten Umfang in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Schicht 5. Folglich besteht ein Oberflächenkontakt zwischen der Schicht 5 und dem Bewehrungselement 21, wodurch die Fliehkraft während einer Drehung des Rotors 1 gleichmäßig auf das Bewehrungselement 21 einwirkt. Dadurch kann verhindert werden, dass sich Belastungen an bestimmten Bereichen des Bewehrungselements 21 konzentrieren, wodurch die erforderliche Festigkeit geringer sein kann. Dadurch können die Kosten für das Bewehrungselement 21 gesenkt werden.In addition, the reinforcement element 21 in the present embodiment, an annular cross-sectional shape, the outer periphery of the layer 5 has a circular shape, the radius of the inner circumferential circle of the reinforcing element 21 corresponds to the radius of the outer circumferential circle of the layer 5 and the inner peripheral surface of the reinforcing element 21 is in contact with the outer peripheral surface of the layer over its entire circumference 5 , Consequently, there is surface contact between the layer 5 and the reinforcement element 21 , whereby the centrifugal force during a rotation of the rotor 1 evenly on the reinforcement element 21 acts. This can prevent stress on certain areas of the reinforcing element 21 concentrate, whereby the required strength can be lower. This can reduce the cost of the reinforcement element 21 be lowered.
Dargestellt ist eine beispielhafte Form des Bewehrungselements 21; die Form des Bewehrungselements 21 ist jedoch nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt. Die äußere Umfangsform der Schicht 5 kann von einer kreisförmigen Form abweichen, wobei die innere Umfangsform des Bewehrungselements 21 gleich der äußeren Umfangsform der Schicht 5 sein kann. Außerdem kann, anstatt dass die innere Umfangsfläche des Bewehrungselements 21 die äußere Umfangsfläche der Schicht 5 vollflächig kontaktiert, lediglich ein Teil der inneren Umfangsfläche des Bewehrungselements 21 in Kontakt mit einem Teil der äußeren Umfangsfläche der Schicht 5 kommen.Shown is an exemplary form of the reinforcement element 21 ; the shape of the reinforcement element 21 however, is not limited to the illustrated example. The outer peripheral shape of the layer 5 may differ from a circular shape, wherein the inner peripheral shape of the reinforcing element 21 equal to the outer peripheral shape of the layer 5 can be. In addition, instead of having the inner peripheral surface of the reinforcing element 21 the outer peripheral surface of the layer 5 contacted over the entire surface, only a part of the inner peripheral surface of the reinforcing element 21 in contact with a part of the outer peripheral surface of the layer 5 come.
Außerdem kann, wenn das Bewehrungselement 21 aus CFRP, GFRP, Titan oder Edelstahl gefertigt ist, der Bewehrungseffekt, der verhindert, dass sich die Permanentmagnete 4 während einer Drehung aufgrund der Fliehkraft ablösen, weiter verbessert werden, wobei auch der Streufluss gering gehalten werden kann, sodass eine Verringerung der Ausgangsleistung der elektrischen Rotationsmaschine gering gehalten werden kann.In addition, if the reinforcing element 21 Made of CFRP, GFRP, titanium or stainless steel, the reinforcement effect that prevents the permanent magnets 4 during a rotation due to the centrifugal force, can be further improved, and also the leakage flux can be kept low, so that a reduction in the output of the rotary electric machine can be kept low.
Die vorliegende Ausführungsform kann auch bei dem in 8 und 9 dargestellten einzelnen zylindrischen Permanentmagneten 4a eingesetzt werden.The present embodiment can also be applied to the in 8th and 9 shown single cylindrical permanent magnet 4a be used.
Andere Ausgestaltungen der vorliegenden Ausführungsform ähneln jenen der ersten Ausführungsform. Andere Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform ähneln denen der ersten Ausführungsform.Other embodiments of the present embodiment are similar to those of the first embodiment. Other effects of the present embodiment are similar to those of the first embodiment.
Dritte AusführungsformThird embodiment
Die Ansicht von 12 zeigt einen Längsschnitt durch den Rotor 1 für die elektrische Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die in 12 dargestellte Längsschnittansicht stellt eine Ansicht eines Schnittes dar, der entlang eines Schnittes verläuft, der die zentrale Drehachse 2 des Rotors 1 umfasst. Die in 12 dargestellte Ansicht eines entlang der Linie V-V vorgenommenen Querschnitts ist mit der von 2 identisch. In 12 sind Komponenten, die mit den in 1 dargestellten identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.The view from 12 shows a longitudinal section through the rotor 1 for the rotary electric machine according to the present embodiment. In the 12 illustrated longitudinal sectional view illustrates a view of a section which runs along a section which is the central axis of rotation 2 of the rotor 1 includes. In the 12 illustrated view of a cross-section along the line VV is identical to that of 2 identical. In 12 are components that comply with the in 1 are identical, provided with the same reference numerals.
Wie in 12 dargestellt, umfasst der Rotor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den zylindrischen Kern 3, die Permanentmagnete 4, die an der äußeren Umfangsfläche des Kerns 3 angeordnet und in der axialen Richtung und der Rotationsrichtung unterteilt sind und in der axialen Richtung jeweils an den beiden Endbereichen abgeschrägt sind, und die ringförmige Schicht 5, die durch Aufspritzen von leitfähigen Partikeln in der Festphase auf den Kern 3 und die Permanentmagnete 4 ausgebildet ist, und die den Kern 3 und die Permanentmagnete 4 zusammenfügt. Konkret sind die Permanentmagnete 4 in axialer Richtung in zwei Magnete unterteilt: einen Permanentmagneten 4b, der an den beiden axialen Endbereichen eine Abschrägung 30 aufweist, und einen Permanentmagneten 4c, der die Abschrägung 30 an den beiden axialen Endbereichen aufweist. Außerdem ist der Permanentmagnet 4b, wie aus 2 ersichtlich, in der Rotationsrichtung des Rotors 1 in vier Magnete unterteilt. Ähnlich dem Permanentmagneten 4b ist auch der Permanentmagnet 4c in Rotationsrichtung des Rotors 1 in vier Magnete unterteilt.As in 12 illustrated, the rotor comprises 1 According to the present embodiment, the cylindrical core 3 , the permanent magnets 4 attached to the outer peripheral surface of the core 3 are arranged and divided in the axial direction and the rotational direction and are chamfered in the axial direction respectively at the two end portions, and the annular layer 5 by spraying conductive particles in the solid phase onto the core 3 and the permanent magnets 4 is formed, and the core 3 and the permanent magnets 4 assembles. Specifically, the permanent magnets 4 divided into two magnets in the axial direction: a permanent magnet 4b , which at the two axial end portions a chamfer 30 has, and a permanent magnet 4c that's the bevel 30 has at the two axial end portions. In addition, the permanent magnet 4b , like out 2 seen in the direction of rotation of the rotor 1 divided into four magnets. Similar to the permanent magnet 4b is also the permanent magnet 4c in the direction of rotation of the rotor 1 divided into four magnets.
13 zeigt eine Längsschnittansicht zur Veranschaulichung der Adhäsionseigenschaften der leitfähigen Partikel 15 auf dem Rotor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Bei der in 13 dargestellten Längsschnittansicht handelt es sich um eine Ansicht eines Schnittes, der entlang eines Schnittes verläuft, der die zentrale Drehachse 2 des Rotors 1 umfasst, wobei nur ein Teil des in 12 gezeigten Aufbaus des Rotors 1 dargestellt ist. In 13 sind die Komponenten, die mit den in 12 dargestellten identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen. 13 Fig. 12 is a longitudinal sectional view for illustrating the adhesion properties of the conductive particles 15 on the rotor 1 according to the present embodiment. At the in 13 shown longitudinal sectional view is a view of a section that runs along a section, the central axis of rotation 2 of the rotor 1 includes, with only part of the in 12 shown construction of the rotor 1 is shown. In 13 are the components that come with the in 12 are identical, provided with the same reference numerals.
Wie aus 13 ersichtlich, sind die Permanentmagnete 4b und 4c an der äußeren Umfangsfläche des Kerns 3 angebracht. Die Permanentmagnete 4b und 4c sind in axialer Richtung so angeordnet, dass sie zueinander beabstandet sind. Der Permanentmagnet 4b weist die Abschrägung 30 an jedem axialen Endbereich auf. In ähnlicher Weise weist der Permanentmagnet 4c die Abschrägung 30 an jedem axialen Endbereich auf. Die aus der Lavaldüse 13 der Kaltspritzvorrichtung 10 aufgespritzten leitfähigen Partikel 15 haften an den Oberflächen des Kerns 3 und der Permanentmagnete 4b und 4c, um so die Schicht 5 auszubilden. Da der Permanentmagnet 4b in diesem Fall die Abschrägung 30 aufweist, werden die Adhäsionseigenschaften der leitfähigen Partikel 15 an jedem axialen Endbereich der Permanentmagnete 4b verbessert. In ähnlicher Weise werden, da der Permanentmagnet 4c die Abschrägung 30 aufweist, die Adhäsionseigenschaften der leitfähigen Partikel 15 an jedem der axialen Endbereiche des Permanentmagneten 4c verbessert.How out 13 can be seen, are the permanent magnets 4b and 4c on the outer peripheral surface of the core 3 appropriate. The permanent magnets 4b and 4c are arranged in the axial direction so that they are spaced from each other. The permanent magnet 4b indicates the chamfer 30 at each axial end region. Similarly, the permanent magnet 4c the bevel 30 at each axial end region. The from the Laval nozzle 13 the cold spray device 10 sprayed conductive particles 15 adhere to the surfaces of the core 3 and the permanent magnets 4b and 4c so the layer 5 train. Because the permanent magnet 4b in this case the bevel 30 has the adhesion properties of the conductive particles 15 at each axial end portion of the permanent magnets 4b improved. Similarly, since the permanent magnet 4c the bevel 30 has, the adhesion properties of the conductive particles 15 at each of the axial end portions of the permanent magnet 4c improved.
14 zeigt eine Längsschnittansicht zur Veranschaulichung der Adhäsionseigenschaften der leitfähigen Partikel 15 auf dem Rotor 1, der in einem Beispiel zum Vergleich mit der vorliegenden Ausführungsform hornförmige Magnetendbereiche aufweist. Die in 14 dargestellte Längsschnittansicht stellt eine Ansicht eines entlang eines Schnittes verlaufenden Schnittes dar, der die zentrale Drehachse 2 des Rotors 1 umfasst. In 14 sind Komponenten, die mit den in 12 dargestellten identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen. 14 Fig. 12 is a longitudinal sectional view for illustrating the adhesion properties of the conductive particles 15 on the rotor 1 which has horn-shaped magnet end portions in an example for comparison with the present embodiment. In the 14 illustrated longitudinal sectional view is a view of a section running along a section, which is the central axis of rotation 2 of the rotor 1 includes. In 14 are components that comply with the in 12 are identical, provided with the same reference numerals.
Wie aus 14 ersichtlich, sind an der äußeren Umfangsfläche des Kerns 3 Permanentmagnete 4d und 4e angebracht. In axialer Richtung sind die Permanentmagnete 4d und 4e so angeordnet, dass sie zueinander beabstandet sind. Der Permanentmagnet 4d ist nicht abgeschrägt, sodass an jedem axialen Endbereich des Permanentmagneten 4d ein rechtwinkliger Eckbereich ausgebildet ist. In ähnlicher Weise ist der Permanentmagnet 4e nicht abgeschrägt, sodass an jedem axialen Endbereich des Permanentmagneten 4e ein rechtwinkliger Eckbereich ausgebildet wird. Die aus der Lavaldüse 13 der Kaltspritzvorrichtung 10 aufgespritzten leitfähigen Partikel 15 haften an den Oberflächen des Kerns 3 und der Permanentmagnete 4d und 4e, wodurch die Schicht 5 ausgebildet wird. In diesem Fall haften die leitfähigen Partikel 15, da der Permanentmagnet 4d nicht abgeschrägt ist, nicht ohne Weiteres an den Endoberflächen eines jeden axialen Endbereichs des Permanentmagneten 4d. In ähnlicher Weise haften die leitfähigen Partikel 15, da der Permanentmagnet 4e nicht abgeschrägt ist, nicht ohne Weiteres an den Endoberflächen eines jeden axialen Endbereichs des Permanentmagneten 4e. Folglich tritt mit Sicherheit ein Adhäsionsdefekt auf, bei dem die Schicht 5 an dem Bereich zwischen dem Permanentmagneten 4d und 4e unterbrochen ist und somit diskontinuierlich wird.How out 14 can be seen on the outer peripheral surface of the core 3 permanent magnets 4d and 4e appropriate. In the axial direction are the permanent magnets 4d and 4e arranged so that they are spaced from each other. The permanent magnet 4d is not chamfered, so that at each axial end portion of the permanent magnet 4d a right-angled corner region is formed. Similarly, the permanent magnet 4e not bevelled so that at each axial end portion of the permanent magnet 4e a rectangular corner area is formed. The from the Laval nozzle 13 the cold spray device 10 sprayed conductive particles 15 adhere to the surfaces of the core 3 and the permanent magnets 4d and 4e , whereby the layer 5 is trained. In this case, the conductive particles adhere 15 because of the permanent magnet 4d not beveled, not readily at the end surfaces of each axial end portion of the permanent magnet 4d , Similarly, the conductive particles adhere 15 because of the permanent magnet 4e not beveled, not readily at the end surfaces of each axial end portion of the permanent magnet 4e , As a result, there is certainly an adhesion defect in which the layer 5 at the area between the permanent magnet 4d and 4e is interrupted and thus becomes discontinuous.
Dagegen weist in 13 jeder der Permanentmagnete 4b und 4c die Abschrägung 30 auf, wodurch die Adhäsionseigenschaften der leitfähigen Partikel verbessert und die Schicht 5 zwischen den Permanentmagneten 4b und 4c kontinuierlich ausgebildet werden kann. Dadurch wird das Auftreten eines Adhäsionsdefekts unterbunden, wodurch die Ausbeute verbessert werden kann.In contrast, points in 13 each of the permanent magnets 4b and 4c the bevel 30 which improves the adhesion properties of the conductive particles and the layer 5 between the permanent magnets 4b and 4c can be formed continuously. Thereby, the occurrence of an adhesion defect is suppressed, whereby the yield can be improved.
Wie oben beschrieben, weist jeder der axialen Endbereiche der Permanentmagnete 4b und 4c die Abschrägung 30 auf; dadurch ist die Endoberfläche eines jeden Endbereichs in Bezug auf die zur axialen Richtung orthogonale Richtung geneigt. Folglich werden, wenn die Schicht 5 unter Verwendung eines Kaltspritzverfahrens gebildet wird, die Adhäsionseigenschaften der leitfähigen Partikel auf jedem Endbereich verbessert, wodurch die Effizienz der Ausbildung der Schicht 5 verbessert wird.As described above, each of the axial end portions of the permanent magnets 4b and 4c the bevel 30 on; thereby, the end surface of each end portion is inclined with respect to the direction orthogonal to the axial direction. Consequently, if the layer 5 is formed using a cold spray process, improves the adhesion properties of the conductive particles on each end region, thereby improving the efficiency of the formation of the layer 5 is improved.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Permanentmagnete 4 axial in zwei Magnete unterteilt; sie können jedoch axial auch in drei oder mehr Magnete unterteilt sein. Selbst in einem solchen Fall wird eine Wirkung erhalten, der dem der vorliegenden Ausführungsform ähnlich ist, wenn die Abschrägung 30 an den Eckbereichen eines jeden Endabschnitts der unterteilten Magnete ausgebildet wird.In the present embodiment, the permanent magnets 4 axially divided into two magnets; however, they may be divided axially into three or more magnets. Even in such a case, an effect similar to that of the present embodiment is obtained when the taper 30 is formed at the corner portions of each end portion of the divided magnets.
Außerdem weisen die Permanentmagnete 4 bei der vorliegenden Ausführungsform axial unterteilte Magnete auf; sie können bezüglich der axialen Richtung jedoch auch einstückig sein. Auch in einem solchen Fall kann eine zu der der vorliegenden Ausführungsform ähnliche Wirkung erhalten werden, indem die Abschrägung 30 an den Eckbereichen eines jeden axialen Endbereichs der Permanentmagnete 4 ausgebildet wird.In addition, the permanent magnets have 4 axially divided magnets in the present embodiment; however, they may also be integral with respect to the axial direction. Even in such a case, an effect similar to that of the present embodiment can be obtained by the bevel 30 at the corner portions of each axial end portion of the permanent magnets 4 is trained.
Ferner sind die Permanentmagnete 4 bei der vorliegenden Ausführungsform in Drehrichtung des Rotors 1 in vier Magnete unterteilt. Auch wenn die Permanentmagnete 4 in Drehrichtung in mehrere Magnete unterteilt sind und die Anzahl der Magnete von vier verschieden ist, kann immer noch eine der vorliegenden Ausführungsform ähnliche Wirkung erhalten werden. Außerdem sind die Permanentmagnete 4 bei der vorliegenden Ausführungsform in Drehrichtung des Rotor 1 unterteilt; sie können jedoch auch in Drehrichtung einstückig ausgeführt sein. Anders ausgedrückt kann der in 8 und 9 dargestellte zylindrische Permanentmagnet 4a auch bei der vorliegenden Ausführungsform eingesetzt werden. In diesem Fall wird eine der vorliegenden Ausführungsform ähnliche Wirkung erhalten, indem die Abschrägung 30 an dem Eckbereich eines jeden der axialen Endbereiche des Permanentmagneten 4a ausgebildet wird.Furthermore, the permanent magnets 4 in the present embodiment in the direction of rotation of the rotor 1 divided into four magnets. Even if the permanent magnets 4 are divided into a plurality of magnets in the direction of rotation and the number of magnets is different from four, still an effect similar to the present embodiment can be obtained. In addition, the permanent magnets 4 in the present embodiment in the direction of rotation of the rotor 1 divided; However, they can also be made in one piece in the direction of rotation. In other words, the in 8th and 9 illustrated cylindrical permanent magnet 4a also be used in the present embodiment. In this case, an effect similar to the present embodiment is obtained by the bevel 30 at the corner portion of each of the axial end portions of the permanent magnet 4a is trained.
Außerdem weist bei der vorliegenden Ausführungsform jeder der Permanentmagnete 4 im Querschnitt eine sichelförmige Gestalt auf, wie in 2 dargestellt ist. Diese Form verbessert die Adhäsionseigenschaften der leitfähigen Partikel an jedem in Drehrichtung des Rotors 1 gelegenen Endbereich der Permanentmagnete 4. Bei einer Querschnittsform der Permanentmagnete 4, bei der die Dicke in Rotationsrichtung des Rotors 1 konstant ist, werden die Adhäsionseigenschaften der leitfähigen Partikel an jedem in Drehrichtung gelegenen Endbereich der Permanentmagnete 4 verbessert, indem die Abschrägung 30 an jedem Eckbereich eines jeden der in Drehrichtung gelegenen Endbereiche des Permanentmagneten 4 ausgebildet wird.In addition, in the present embodiment, each of the permanent magnets 4 in cross-section a crescent-shaped shape, as in 2 is shown. This shape improves the adhesion properties of the conductive particles to each in the direction of rotation of the rotor 1 located end portion of the permanent magnets 4 , In a cross-sectional shape of the permanent magnets 4 in which the thickness in the direction of rotation of the rotor 1 is constant, the adhesion properties of the conductive particles at each rotationally-lying end portion of the permanent magnets 4 improved by the bevel 30 at each corner portion of each of the rotational direction end portions of the permanent magnet 4 is trained.
Andere Ausgestaltungen der vorliegenden Ausführungsform ähneln jenen der ersten Ausführungsform. Andere Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform ähneln jenen der ersten Ausführungsform. Außerdem können die vorliegende Ausführungsform und die zweite Ausführungsform kombiniert werden.Other embodiments of the present embodiment are similar to those of the first embodiment. Other effects of the present embodiment are similar to those of the first embodiment. In addition, the present embodiment and the second embodiment can be combined.
Vierte AusführungsformFourth embodiment
Die Ansicht von 15 zeigt eine Längsschnittansicht des Rotors 1 für die elektrische Rotationsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die in 15 dargestellte Längsschnittansicht stellt eine Ansicht eines Schnitts dar, der entlang eines Schnittes verläuft, der die zentrale Drehachse 2 des Rotors 1 umfasst. Die Ansicht des Querschnitts, der entlang der in 15 dargestellten Linie VI-VI verläuft, ist mit der von 2 identisch. In 15 sind die Komponenten, die mit jenen in 1 dargestellten identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.The view from 15 shows a longitudinal sectional view of the rotor 1 for the rotary electric machine according to the present embodiment. In the 15 illustrated longitudinal sectional view illustrates a view of a section which runs along a section which is the central axis of rotation 2 of the rotor 1 includes. The view of the cross section along the in 15 shown line VI-VI, is with the of 2 identical. In 15 are the components with those in 1 are identical, provided with the same reference numerals.
Wie aus 15 ersichtlich umfasst der Rotor 1 den zylindrischen Kern 3, auf dessen äußere Umfangsfläche eine Metallbeschichtung 35a aufgebracht ist, die Permanentmagnete 4, die an der äußeren Umfangsfläche des Kerns 3, auf die die Metallbeschichtung 35a aufgebracht ist und auf deren Oberfläche eine Metallbeschichtung 35b aufgebracht ist, angebracht sind, und die ringförmige Schicht 5, die durch Aufspritzen von leitfähigen Partikeln in der Festphase auf den Kern 3, auf dem die Metallbeschichtung 35a aufgebracht ist und auf die Permanentmagnete 4, auf die die Metallbeschichtung 35b aufgebracht ist, ausgebildet ist und die den Kern 3 und die Permanentmagnete 4 zusammenfügt. Anders ausgedrückt wird die Schicht 5 auf den Metallbeschichtungen 35a und 35b unter Verwendung eines Kaltspritzverfahrens ausgebildet.How out 15 obviously, the rotor comprises 1 the cylindrical core 3 on the outer peripheral surface of which is a metal coating 35a is applied, the permanent magnets 4 attached to the outer peripheral surface of the core 3 on which the metal coating 35a is applied and on the surface of a metal coating 35b is applied, attached, and the annular layer 5 by spraying conductive particles in the solid phase onto the core 3 on which the metal coating 35a is applied and on the permanent magnets 4 on which the metal coating 35b is applied, is formed and which is the core 3 and the permanent magnets 4 assembles. In other words, the layer becomes 5 on the metal coatings 35a and 35b formed using a cold spray process.
Die Metallbeschichtungen 35a und 35b werden jeweils aus einem Metallmaterial gefertigt, dessen Eignung zur Haftung an den leitfähigen Partikeln höher ausgebildet ist, als die des Kerns 3 und der Permanentmagnete 4. Die Metallbeschichtungen 35a und 35b können insbesondere aus Nickel, Kupfer oder Aluminium gefertigt sein. Der Kern 3 wird aus Elektroblechen gebildet und bei den Permanentmagneten 4 handelt es sich um Seltenerdmagnete oder Ferritmagnete.The metal coatings 35a and 35b are each made of a metal material whose suitability for adhesion to the conductive particles is higher than that of the core 3 and the permanent magnets 4 , The metal coatings 35a and 35b can be made in particular of nickel, copper or aluminum. The core 3 is made of electrical sheets and the permanent magnets 4 they are rare earth magnets or ferrite magnets.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird auf die äußere Umfangsfläche des Kerns 3 die Metallbeschichtung 35a aufgebracht, die an den leitfähigen Partikeln stärker haftet als der Kern 3, und auf die Oberflächen der Permanentmagnete 4 wird die Metallbeschichtung 35b aufgebracht, die an den leitfähigen Partikeln stärker haftet als die Permanentmagnete 4; dadurch kann die Effizienz zur Ausbildung der Schicht 5 verbessert werden.In the present embodiment is applied to the outer peripheral surface of the core 3 the metal coating 35a applied, which adheres to the conductive particles more than the core 3 , and on the surfaces of the permanent magnets 4 becomes the metal coating 35b applied, which adheres to the conductive particles more than the permanent magnets 4 ; This can increase the efficiency of forming the layer 5 be improved.
Außerdem kann durch die Verbesserung in der Effizienz der Ausbildung der Schicht 5 bei der vorliegenden Ausführungsform die Geschwindigkeit der leitfähigen Partikel während des Aufspritzens verringert werden. Dadurch kann zum Aufspritzen der leitfähigen Partikel ein Gas mit einem größeren Molekulargewicht verwendet werden. Dadurch ist es möglich, von einem Gas wie Helium, das teuer ist, zu einem Nitrid oder zu Luft überzuwechseln, die kostengünstig sind. Dadurch können die Kosten zur Ausbildung der Schicht 5 verringert werden.In addition, by improving the efficiency of the formation of the layer 5 In the present embodiment, the velocity of the conductive particles during injection are reduced. Thereby, a gas having a larger molecular weight can be used for spraying the conductive particles. This makes it possible to change from a gas such as helium, which is expensive, to a nitride or to air, which are inexpensive. This can reduce the cost of training the shift 5 be reduced.
Andere Ausgestaltungen der vorliegenden Ausführungsform ähneln denen der ersten Ausführungsform. Andere Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform ähneln jenen der ersten Ausführungsform. Außerdem kann die vorliegende Ausführungsform mit der zweiten Ausführungsform, die vorliegende Ausführungsform mit der dritten Ausführungsform oder die vorliegende Ausführungsform mit der zweiten und dritten Ausführungsform kombiniert werden.Other embodiments of the present embodiment are similar to those of the first embodiment. Other effects of the present embodiment are similar to those of the first embodiment. In addition, the present embodiment may be combined with the second embodiment, the present embodiment with the third embodiment or the present embodiment with the second and third embodiments.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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1, 1a Rotor; 2 zentrale Drehachse; 3 Kern; 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e Permanentmagnet; 5 Schicht; 6 Kerndurchgangsloch; 7 Welle; 10 Kaltspritzvorrichtung; 11 Gasversorgungseinheit; 12 Leitfähige-Partikel-Versorgungseinheit; 13 Lavaldüse; 15 leitfähige Partikel; 18, 19 Oberwellenwirbelstrom; 20 Pfeil; 21 Bewehrungselement; 30 Abschrägung; 35a, 35b Metallbeschichtung. 1 . 1a Rotor; 2 central axis of rotation; 3 Core; 4 . 4a . 4b . 4c . 4d . 4e Permanent magnet; 5 Layer; 6 Core hole; 7 Wave; 10 Cold spray apparatus; 11 Gas supply unit; 12 Conductive particle supply unit; 13 Laval nozzle; 15 conductive particles; 18 . 19 Harmonic eddy current; 20 Arrow; 21 Reinforcement element; 30 Bevel; 35a . 35b Metal coating.
