DE102006007305A1

DE102006007305A1 - Electrical machine`s e.g. brushless direct current motor, permanent magnet magnetizing tool, has number of poles that is smaller than number of magnets, such that poles simultaneously supplying fluxes are assigned to non adjacent magnets

Info

Publication number: DE102006007305A1
Application number: DE200610007305
Authority: DE
Inventors: Ansgar Dr. Ackva; Jacek Dr. Junak; Grzegorz Dr. Ombach
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-02-16
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2007-08-30

Abstract

The tool (21) has a number of magnetic poles (23) to supply magnetic fluxes to permanent magnets. The number of magnetic poles supplying the fluxes is smaller than the number of overall magnetized permanent magnets of an electrical machine, such that the poles simultaneously supplying the fluxes are assigned to the magnets, which are not adjacent to each other. The position of the magnetic pole is changed in relation to the position of the permanent magnet. An independent claim is also included for a method for magnetizing a permanent magnet of an electrical machine e.g. brushless direct current motor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufmagnetisieren von Dauermagneten einer elektrischen Maschine. Insbesondere betrifft die Erfindung einen bürstenlosen Gleichstrommotor mit einer ringförmigen Anordnung der Dauermagneten an dem Läufer des Gleichstrommotors. Dabei bilden die vorzugsweise in Taschen angeordneten Dauermagneten die Polschuhe des Gleichstrommotors. Bei bürstenlosen Gleichstrommotoren der genannten Art stellen benachbarte Polschuhe jeweils einen magnetischen Nordpol und einen magnetischen Südpol dar. Daher sind die Dauermagneten stets auch in einer geraden Anzahl vorgesehen.The The invention relates to a device and a method for magnetizing permanent magnet of an electric machine. In particular, it concerns the invention is a brushless DC motor with an annular Arrangement of the permanent magnets on the rotor of the DC motor. Here are the preferably arranged in pockets permanent magnets the pole pieces of the DC motor. For brushless DC motors of the type mentioned, adjacent pole pieces each have a magnetic North Pole and a magnetic south pole Therefore, the permanent magnets are always in an even number intended.

Das Aufmagnetisieren der Dauermagnete erfolgt oft erst nach dem Zusammenbau des Gleichstrommotors. Hierzu dient zumeist ein Magnetisierungswerkzeug mit einem Magnetisierungsjoch, welches eine Vielzahl von Magnetpolen zum Zuführen eines Magnetflusses zu den Dauermagneten aufweist. Dabei ist jedem Dauermagneten genau ein Magnetpol des Magnetisierungswerkzeugs zugeordnet. Von Nachteil bei diesen bekannten Magnetisierungswerkzeugen ist es, dass die Dauermagnete nicht homogen auf magnetisiert werden. Das führt zu einer inhomogenen Feldverteilung des Magnetfeldes und damit zu einer verringerten Leistungsfähigkeit des Gleichstrommotors.The Magnetizing of the permanent magnets often takes place only after assembly of the DC motor. This is usually a magnetization tool with a magnetization yoke, which has a plurality of magnetic poles for feeding having a magnetic flux to the permanent magnets. It is each permanent magnet assigned exactly one magnetic pole of the magnetizing tool. From Disadvantage of these known magnetization tools is that the permanent magnets are not magnetized to homogeneous. The leads to an inhomogeneous field distribution of the magnetic field and thus to a reduced efficiency of the DC motor.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Lösung zu finden, mit der eine möglichst homogene Magnetisierung der Dauermagneten erreicht wird.A Object of the present invention is therefore to provide a solution find, with the most homogeneous Magnetization of the permanent magnet is achieved.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren nach Anspruch 7 gelöst. Danach ist eine Vorrichtung zum Aufmagnetisieren von Dauermagneten einer elektrischen Maschine vorgesehen, mit einer Anzahl von Mag netpolen zum Zuführen eines Magnetflusses zu den Dauermagneten, wobei die Anzahl der gleichzeitig den Magnetfluß zuführenden Magnetpole kleiner ist als die Anzahl der insgesamt aufzumagnetisierenden Dauermagnete der elektrischen Maschine und die gleichzeitig den Magnetfluß zuführenden Magnetpole nicht benachbarten Dauermagneten der elektrischen Maschine zugeordnet sind. Das Aufmagnetisieren erfolgt anders ausgedrückt durch ein gleichzeitiges Zuführen eines Magnetflusses zu einer Anzahl von Dauermagneten, die kleiner ist als die Anzahl der insgesamt aufzumagnetisierenden Dauermagnete der elektrischen Maschine, wobei die Dauermagneten der elektrischen Maschine, denen ein Magnetfluß zugeführt wird, nicht benachbart sind. Bei der elektrischen Maschine handelt es sich insbesondere um einen bürstenlosen Gleichstrommotor mit einer ringförmigen Anordnung der Dauermagnete an dem Läufer des Gleichstrommotors.These Task is achieved by a device according to claim 1 or by a A method according to claim 7 solved. After that is a device for magnetizing permanent magnets provided an electric machine, with a number of Mag netpolen for feeding a magnetic flux to the permanent magnets, the number of simultaneously feeding the magnetic flux Magnetic poles is smaller than the number of total aufzumagnetisierenden Permanent magnets of the electric machine and at the same time the Magnetic flux feeding Magnetic poles not adjacent permanent magnet of the electric machine assigned. The magnetization is expressed differently by a simultaneous feeding of a magnetic flux to a number of permanent magnets, the smaller is the number of total permanent magnets to be magnetized the electric machine, wherein the permanent magnets of the electric Machine to which a magnetic flux is supplied are not adjacent. It is the electric machine especially a brushless one DC motor with an annular Arrangement of the permanent magnets on the rotor of the DC motor.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die inhomogene Magnetisierung der Dauermagneten durch die Art und Weise der Verteilung des magnetischen Flusses an den Rändern der Dauermagnete während des Aufmagnetisierungsvorganges verursacht wird. Da benachbarte Polschuhe jeweils einen magnetischen Nordpol und einen magnetischen Südpol darstellen, erfolgt bei den aus dem Stand der Technik bekannten Magnetisierungswerkzeugen stets ein Magnetfluß um die Ränder der Dauermagneten eines Polschuhs herum, hin zu dem Dauermagneten des unmittelbar benachbarten Polschuhs. Die Feldlinien 9 des Magnetfeldes sind daher an den Rändern der Dauermagneten stark gekrümmt, so dass sich dort die Magnetisierung von der Magnetisierung in der Mitte der Dauermagneten unterscheidet. Dies führt zu unterschiedlich auf magnetisierten Bereichen innerhalb der Dauermagnete, wobei die Magnetisierung an den Rändern der Dauermagnete am niedrigsten ist. Eine Grundidee der Erfindung ist es daher, nicht alle Dauermagnete der elektrischen Maschine gleichzeitig aufzumagnetisieren. Dies wird dadurch erreicht, dass die Anzahl der gleichzeitig den Magnetfluß zuführenden Magnetpole kleiner als die Anzahl der insgesamt aufzumagnetisierenden Dauermagnete ist. Da die Dauermagneten der elektrischen Maschine, denen ein Magnetfluß zugeführt wird, nicht benachbart sind, sind die Feldlinien 9 des Magnetfeldes an den Rändern der Dauermagneten weniger stark gekrümmt. Der magnetische Fluss ist über den gesamten Querschnitt des Dauermagneten verteilt. Dadurch wird eine sehr homogene Magnetisierung der Dauermagneten erreicht. Dies schließt auch einen hohen Magnetisierungsfaktor an den Rändern der Dauermagneten ein. Im Ergebnis bedeutet dies, dass auf einfache Art und Weise eine vollständige Magnetisierung der Dauermagnete möglich wird. Bei gleich bleibendem Materialeinsatz wird dadurch die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschinen erhöht. Andererseits besteht durch die Erfindung auch die Möglichkeit, weniger Magnetmaterial zu verwenden, was zum einen zur Verringerung der Materialkosten und zum anderen zur Verringerung der Baugröße der elektrischen Maschine führt.The invention is based on the finding that the inhomogeneous magnetization of the permanent magnets is caused by the way in which the magnetic flux is distributed at the edges of the permanent magnets during the magnetization process. Since adjacent pole pieces each represent a north magnetic pole and a south magnetic pole, magnetic flux always occurs around the edges of the permanent magnets of a pole piece around the permanent magnets of the immediately adjacent pole piece in the magnetization tools known in the prior art. The field lines 9 of the magnetic field are therefore strongly curved at the edges of the permanent magnet, so that there differs the magnetization of the magnetization in the middle of the permanent magnet. This results in different magnetized areas within the permanent magnets, with the lowest magnetization at the edges of the permanent magnets. A basic idea of the invention is therefore not to simultaneously magnetize all the permanent magnets of the electric machine. This is achieved in that the number of simultaneously feeding the magnetic flux magnetic poles is smaller than the number of total aufzumagnetisierenden permanent magnets. Since the permanent magnets of the electric machine to which a magnetic flux is supplied are not adjacent, the field lines 9 of the magnetic field at the edges of the permanent magnets less curved. The magnetic flux is distributed over the entire cross section of the permanent magnet. As a result, a very homogeneous magnetization of the permanent magnet is achieved. This also includes a high magnetization factor at the edges of the permanent magnets. As a result, this means that a complete magnetization of the permanent magnets is possible in a simple manner. If the material used remains the same, the performance of the electrical machines is increased. On the other hand, the invention also makes it possible to use less magnetic material, which on the one hand leads to a reduction in material costs and, on the other hand, to a reduction in the size of the electrical machine.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Entsprechend dem erfinderischen Grundgedanken können grundsätzlich zwei Möglichkeiten unterschieden werden, nicht alle Dauermagnete der elektrischen Maschine gleichzeitig aufzumagnetisieren.Corresponding The inventive idea can basically two options not all the permanent magnets of the electric machine to magnetize at the same time.

Zum einen ist es möglich, dass die Anzahl der vorhandenen Magnetpole des Magnetisierungswerkzeuges der Anzahl der insgesamt aufzumagnetisierenden Dauermagnete der elektrischen Maschine entspricht. Die Erfindungsidee wird dann derart umgesetzt, dass zum Aufmagnetisieren nicht alle vorhandenen Magnetpole gleichzeitig verwendet werden. Beispielsweise ist es möglich, einzelne Magnetpole mit Hilfe entsprechender Vorrichtungen abzuschirmen oder nicht anzusteuern, falls es sich um Magnetpole mit elektromagnetischem Wirkprinzip handelt.To the it is possible that the number of existing magnetic poles of the magnetization tool the number of total aufzumagnetisierenden permanent magnets of electrical machine corresponds. The idea of the invention then becomes such implemented that not all existing magnetic poles to magnetize to be used simultaneously. For example, it is possible to single To shield magnetic poles with the help of appropriate devices or not to be controlled, if magnetic poles with electromagnetic Acting principle acts.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es jedoch auch möglich, dass die Anzahl der vorhandenen Magnetpole kleiner ist als die Anzahl der insgesamt aufzumagnetisierenden Dauermagnete der elektrischen Maschine. Mit anderen Worten ist nicht jedem Dauermagneten ein Magnetpol zugeordnet. Gegenüber der ersten Möglichkeit zeichnet sich diese Lösung dadurch aus, dass das Magnetisierungswerkzeug gegenüber herkömmlichen Lösungen konstruktiv deutlich einfacher und damit kostengünstiger herstellbar ist. Darüber hinaus werden keine Abschirmvorrichtungen oder zusätzliche Ansteuerungsvorrichtungen benötigt.Corresponding a preferred embodiment However, the invention it is also possible that the number of existing magnetic poles is less than the total number aufzumagnetisierenden permanent magnets of the electric machine. With In other words, not every permanent magnet is assigned a magnetic pole. Across from the first possibility This solution stands out characterized in that the magnetization tool over conventional solutions constructively much simpler and thus cheaper to produce. Furthermore No shielding or additional drive devices are needed.

Wie viele Magnetpole das Magnetisierungswerkzeug tatsächlich umfasst; hängt vorzugsweise von der Anzahl der aufzumagnetisierenden Dauermagnete der elektrischen Maschine, bei einer Anordnung der Dauermagnete an dem Läufer der elektrischen Maschine also von der Anzahl der magnetischen Pole des Läufers ab. Als besonders geeignet haben sich Magnetisierungswerkzeuge mit zwei oder vier Magnetpolen erwiesen. Die Anzahl der Magnetpole ist dabei jedoch stets gerade. Erfindungsgemäß erfolgt somit während des Aufmagnetisierungsvorganges stets ein paarweises Auf magnetisieren von Dauermagneten. Das bedeutet, dass immer zwei Dauermagnete oder ein Vielfaches davon, beispielsweise vier Dauermagnete, gleichzeitig auf magnetisiert werden.As many magnetic poles actually comprise the magnetization tool; preferably hangs from the number of permanent magnets of the electric magnet to be magnetized Machine, with an arrangement of the permanent magnets on the rotor of the electric machine so by the number of magnetic poles of the runner. Magnetizing tools with two have been particularly suitable or four magnetic poles proved. The number of magnetic poles is included but always straight. According to the invention thus takes place during the Magnetizing process always magnetize a pairwise Auf of permanent magnets. This means that always two permanent magnets or a multiple of it, for example, four permanent magnets, simultaneously to be magnetized.

Um ein Auf magnetisieren aller vorhandenen Dauermagneten durchzuführen, wird entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zwischen den Aufmagnetisierungsvorgängen die Lage der Magnetpole gegenüber den Dauermagneten verändert. Hierzu ist das zum Auf magnetisieren an die elektrische Maschine anschließbare Magnetisierungswerkzeug derart ausgebildet, dass die Lage der Magnetpole gegenüber der Lage der Dauermagnete der elektrischen Maschine veränderbar ist, beispielsweise mit Hilfe eines elektromotorischen Antriebs. Die Anzahl der Lageänderungen und der nacheinander erfolgenden Aufmagnetisierungsvorgänge ist dabei von der Anzahl der vor handenen Dauermagneten einerseits und von der Anzahl der Magnetpole des verwendeten Magnetisierungswerkzeuges andererseits abhängig.Around a magnetizing on all existing permanent magnets is performed, is according to a further embodiment the invention between the Aufmagnetisierungsvorgängen the Position of the magnetic poles opposite changed the permanent magnet. This is to magnetize on the electric machine connectable Magnetizing tool designed such that the position of the magnetic poles opposite the Position of the permanent magnets of the electric machine changeable is, for example by means of an electric motor drive. The number of changes in location and the sequential Aufmagnetisierungsvorgänge is thereby on the number of before existing permanent magnets on the one hand and from the number of magnetic poles of the magnetizing tool used on the other hand dependent.

Um ein möglichst homogenes Magnetfeld in den Dauermagneten zu erzielen, hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Magnetpole des Magnetisierungswerkzeuges derart zueinander angeordnet sind, dass während des Aufmagnetisierens ein Magnetfluss von einem ersten Dauermagneten (magnetischer Südpol) der elektrischen Maschine zu einem anderen Dauermagneten (magnetischer Nordpol) der elektrischen Maschine durch die Läufermitte erfolgt. Besonders gute Ergebnisse lassen sich anders ausgedrückt dann erzielen, wenn sich die Magnetpole des Magnetisierungswerkzeuges am Umfang des Läufers möglichst exakt gegenüberstehen. Im (theoretischen) Idealfall würden zwei Magnetpole einen Winkel von 180° einschließen. Dann würden die Feldlinien 9 des Magnetfeldes während des Magnetisierungsvorganges ideal gleichmäßig durch den aufzumagnetisierenden Dauermagneten verlaufen und die Feldverteilung wäre an allen Stellen gleich.In order to achieve the most homogeneous possible magnetic field in the permanent magnet, it has proven to be particularly advantageous if the magnetic poles of the magnetization tool are arranged such that during the magnetization a magnetic flux from a first permanent magnet (magnetic south pole) of the electric machine to another permanent magnet (magnetic north pole) of the electric machine is done by the rotor center. In other words, particularly good results can be achieved if the magnetic poles of the magnetization tool are as exactly as possible opposite each other on the circumference of the rotor. In the (theoretical) ideal case, two magnetic poles would enclose an angle of 180 °. Then the field lines would 9 of the magnetic field during the magnetization process ideally evenly run through the permanent magnet to be magnetized and the field distribution would be the same at all points.

Als besonders praktikabel hat es sich erwiesen, wenn die Magnetpole durch Zähne gebildet werden, die an einem vorzugsweise zylindrischen Magnetisierungsjoch angeordnet und jeweils von einer Magnetisierungsspule umgeben sind, um ein Magnetfeld in der gewünschten Richtung zu erzeugen. Dadurch ergeben sich einfach ansteuerbare und robuste Magnetflußquellen, die – sofern die Dauermagnete in dem Läufer der Maschine angeordnet sind – zum Auf magnetisieren der Dauermagnete in einen engen magnetischen Kontakt mit den Polschuhen des Läufers gebracht werden können.When it has proven particularly practical if the magnetic poles through teeth formed on a preferably cylindrical magnetization yoke arranged and each surrounded by a magnetizing coil, around a magnetic field in the desired To create direction. This results in easily controllable and robust magnetic flux sources, the - if the permanent magnets in the rotor the machine are arranged - for Magnetizing the permanent magnets into close magnetic contact with the pole shoes of the runner can be brought.

Bei den Dauermagnete der elektrischen Maschine handelt es sich vorzugsweise um Magnete in Blockform, die in Taschen des Läufers angeordnet sind, d. h. um so genannte „Taschenmagnete".at the permanent magnets of the electric machine are preferably block-shaped magnets arranged in pockets of the rotor, d. H. around so-called "pocket magnets".

Ein Auf magnetisieren der Dauermagnete nach dem Zusammenbau der elektrischen Maschine führt zu verringerten Herstellungskosten. Mit der vorliegenden Erfindung kann der bisherige Hauptnachteil eines solchen nachträglichen Aufmagnetisierens, nämlich eine inhomogene Magnetisierung der Dauermagneten, auf einfache Art und Weise vermieden werden. Dabei muss lediglich das Magnetisierungswerkzeug ausgetauscht werden. Netzteil und Steuerelektronik können hingegen weiterverwendet werden.One Magnetize the permanent magnets after assembly of the electrical Machine leads to reduced production costs. With the present invention can the previous main disadvantage of such a subsequent Magnetizing, namely an inhomogeneous magnetization of the permanent magnets, in a simple way and way to be avoided. All you have to do is magnetize the tool be replaced. Power supply and control electronics, however, can continue to be used.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in vereinfachten, schematischen Darstellungen:The Invention will be described below with reference to exemplary embodiments, the closer with the help of drawings explained become. Here, in simplified, schematic representations:

1 eine Schnittdarstellung eines Läufers eines Gleichstrommotors mit Dauermagneten, 1 a sectional view of a rotor of a DC motor with permanent magnets,

2 eine Schnittdarstellung eines aus dem Stand der Technik bekanntes Magnetisierungswerkzeugs, 2 a sectional view of a known from the prior art magnetization tool,

3 die Magnetflußverteilung während des Aufmagnetisierens nach einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, 3 the magnetic flux distribution during the magnetization according to a known from the prior art method,

4 eine Vergrößerung des in 3 gekennzeichneten Bereichs, 4 an enlargement of the in 3 marked area,

5 ein Querschnitt eines nach einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren auf magnetisierten Dauermagneten mit einer ersten Darstellung des Magnetisierungsfaktors, 5 3 a cross-section of a method known from the prior art on magnetized permanent magnets with a first representation of the magnetization factor,

6 ein Querschnitt eines nach einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren aufmagnetisierten Dauermagneten mit einer zweiten Darstellung des Magnetisierungsfaktors, 6 a cross section of a permanent magnet magnetized according to a method known from the prior art with a second representation of the magnetization factor,

7 ein Querschnitt eines nach einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren aufmagnetisierten Dauermagneten mit einer dritten Darstellung des Magnetisierungsfaktors, 7 a cross section of a permanent magnet magnetized according to a method known from the prior art with a third representation of the magnetization factor,

8 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßes Magnetisierungswerkzeugs, 8th a sectional view of an inventive magnetization tool,

9 die Magnetflußverteilung während des Aufmagnetisierens nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, 9 the magnetic flux distribution during the magnetization according to the method of the invention,

10 eine Vergrößerung des in 9 gekennzeichneten Bereichs, 10 an enlargement of the in 9 marked area,

11 ein Querschnitt eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufmagnetisierten Dauermagneten mit einer ersten Darstellung des Magnetisierungsfaktors, und 11 a cross section of a magnetized according to the invention permanent magnet with a first representation of the magnetization factor, and

12 ein Querschnitt eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufmagnetisierten Dauermagneten mit einer zweiten Darstellung des Magnetisierungsfaktors. 12 a cross section of a magnetized according to the invention permanent magnet with a second representation of the magnetization factor.

In 1 ist der Läufer 1 eines bürstenlosen Gleichstrommotors abgebildet. Das als Innenläufer ausgebildete zylindrische Bauteil aus gestanzten Blechteilen weist in seiner Mitte eine kreisrunde Öffnung 3 für eine Drehachse des Gleichstrommotors auf. An dem Umfang 4 des Läufers 1 sind acht Taschen 5 angeordnet, in denen blockförmige Dauermagneten 6 einliegen. Dabei handelt es sich um Seltenerden-Dauermagneten mit einer Energiedichte BH_max > 200 kJ/m³. Die Taschen 5 sind im Inneren des Läufers 1 angeordnet, so dass die Dauermagneten 6 unter der Oberfläche 7 des Läufers 1 verbleiben. Die ringförmig angeordneten Dauermagneten 6 bilden die Polschuhe 8 des Gleichstrommotors. Dabei stellen benachbarte Polschuhe 8 jeweils einen magnetischen Nordpol (N) und einen magnetischen Südpol (S) dar.In 1 is the runner 1 a brushless DC motor shown. The trained as an internal rotor cylindrical member made of stamped sheet metal parts has in its center a circular opening 3 for a rotation axis of the DC motor. At the circumference 4 of the runner 1 There are eight pockets 5 arranged in which block-shaped permanent magnets 6 einliegen. These are rare earth permanent magnets with an energy density BH _max > 200 kJ / m ³ . The bags 5 are inside the runner 1 arranged so that the permanent magnets 6 under the surface 7 of the runner 1 remain. The annularly arranged permanent magnets 6 form the pole shoes 8th of the DC motor. Here are adjacent pole shoes 8th each a magnetic north pole (N) and a magnetic south pole (S).

Zum Aufmagnetisieren der in einem Läufer 1 nach 1 angeordneten Dauermagnete 6 nach dem Zusammenbau des Gleichstrommotors ist es aus dem Stand der Technik bekannt, ein Magnetisierungswerkzeug 11 zu verwenden, wie es in 2 dargestellt ist. Das Magnetisierungswerkzeug 11 umfasst ein zylindrisches Magnetisierungsjoch 12 mit acht Magnetpolen 13 zum Zuführen eines Magnetflusses zu den Dauermagneten 6 des Läufers 1. Jeder Magnetpol 13 wird durch einen Zahn 14 gebildet, der aus dem Magnetisierungsjoch 12 radial nach innen weist, vgl. 3. Die Stirnseiten 15 der Zähne 14 sind konkav ausgebildet derart, dass der Läufer 1 im Inneren des Magnetisierungsjochs 12 mit einem zwischen dem Umfang 7 des Läufers 1 und den Zähnen 14 angeordneten Luftspalt konstanter Breite bewegt werden kann. Jeder Zahn 14 ist von einer Magnetisierungsspule 16 umgeben. Die Magnetisierungsspulen 16 sind mit Hilfe einer Stromquelle sowie eines nicht näher beschriebenen Steuergerätes (beides nicht abgebildet) gleichzeitig ansteuerbar und dienen als Magnetflußquellen.To magnetize the in a runner 1 to 1 arranged permanent magnets 6 After assembly of the DC motor, it is known from the prior art, a magnetization tool 11 to use as it is in 2 is shown. The magnetization tool 11 comprises a cylindrical magnetization yoke 12 with eight magnetic poles 13 for supplying a magnetic flux to the permanent magnets 6 of the runner 1 , Each magnetic pole 13 gets through a tooth 14 formed from the magnetization yoke 12 pointing radially inward, cf. 3 , The front ends 15 the teeth 14 are concave designed such that the runner 1 inside the magnetization yoke 12 with one between the perimeter 7 of the runner 1 and the teeth 14 arranged air gap of constant width can be moved. Every tooth 14 is from a magnetizing coil 16 surround. The magnetizing coils 16 are simultaneously controlled by means of a power source and a control unit not described in detail (both not shown) and serve as Magnetflußquellen.

Zum Aufmagnetisieren der Dauermagnete 6 werden die Magnetpole 13 in einen engen magnetischen Kontakt mit den Polschuhen 7 des Läufers 1 gebracht, wie dies in 3 abgebildet ist. Jedem Dauermagneten 6 ist dabei genau ein „aktiver" Magnetpol 13 des Magnetisierungswerkzeugs 11 zugeordnet. Der Magnetfluß während des Aufmagnetisierungsvorgangs verläuft von einem erste Magnetpol (magnetischer Nordpol) des Magnetisierungswerkzeuges 11 zu einem dem ersten Magnetpol zugeordneten ersten Dauermagneten des Läufers 1 und von dort über einen unmittelbar benachbarten zweiten Dauermagneten zu einem zweiten Magnetpol (magnetischer Südpol) des Magnetisierungswerkzeuges 11, der diesem zweiten Dauermagneten zugeordnet ist, sowie zugleich auch von dem ersten Dauermagneten über eine weiteren, unmittelbar benachbarten dritten Dauermagneten zu einem dritten Magnetpol (ebenfalls magnetischer Südpol) des Magnetisierungswerkzeuges 11 usw., vgl. 3. Benachbarte Magnetpole 13 sind zudem magnetisch über das Magnetisierungsjoch 12 miteinander verbunden. Die Feldlinien 9 des Magnetfeldes wäh rend der Aufmagnetisierung sind daher an den Rändern 17 der Dauermagneten, also in den Bereichen der Dauermagnete 6, die einander am nächsten sind, stark gekrümmt. Während die Feldlinien 9 die Mitte 18 der Dauermagnete 6 gleichmäßig und mit einem regelmäßigen Abstand zueinander durchqueren, nimmt der Abstand der Feldlinien 9 zueinander an den Rändern 17 der Dauermagnete 6 ab. Dies geht besonders deutlich aus 4 hervor. Das hat zur Folge, dass sich dort die Magnetisierung von der Magnetisierung in der Mitte 18 der Dauermagnete 6 unterscheidet. Dies führt zu unterschiedlich aufmagnetisierten Bereichen innerhalb der Dauermagnete 6, wobei die Magnetisierung an den Rändern 17 am niedrigsten ist.For magnetizing the permanent magnets 6 become the magnetic poles 13 in a close magnetic contact with the pole pieces 7 of the runner 1 brought as in 3 is shown. Each permanent magnet 6 is exactly one "active" magnetic pole 13 of the magnetization tool 11 assigned. The magnetic flux during the Aufmagnetisierungsvorgangs runs from a first magnetic pole (magnetic north pole) of the Magnetizing tool 11 to a first permanent magnet associated with the first permanent magnet of the rotor 1 and from there via an immediately adjacent second permanent magnet to a second magnetic pole (magnetic south pole) of the magnetization tool 11 , which is assigned to this second permanent magnet, as well as at the same time from the first permanent magnet via a further, immediately adjacent third permanent magnet to a third magnetic pole (also magnetic south pole) of the magnetization tool 11 etc., cf. 3 , Adjacent magnetic poles 13 are also magnetic via the magnetization yoke 12 connected with each other. The field lines 9 of the magnetic field during the magnetization are therefore at the edges 17 the permanent magnet, ie in the areas of the permanent magnets 6 that are closest to each other, strongly curved. While the field lines 9 the middle 18 the permanent magnets 6 traversing evenly and at regular intervals, the distance between the field lines decreases 9 to each other at the edges 17 the permanent magnets 6 from. This is especially clear 4 out. As a result, there is the magnetization of the magnetization in the middle 18 the permanent magnets 6 different. This leads to differently magnetized areas within the permanent magnets 6 , where the magnetization at the edges 17 is lowest.

Experimentelle Ergebnisse eines solchen herkömmlichen Verfahren sind in den 4 bis 6 dargestellt. Während sich in der Mitte 17 der Dauermagnete 6 ein mehr oder weniger großer aufmagnetisierter Bereich befindet, verbleiben stets Bereiche an den Rändern 17, in denen keine Magnetisierung erfolgt ist. In einer Querschnittsfläche von 96,8% ist das Magnetfeld stärker als 700 kA/m (Magnetisierungsfaktor größer als 95%), vgl. 5. In einer Querschnittsfläche von 88,79% ist das Magnetfeld stärker als 1000 kA/m (Magnetisierungsfaktor größer als 97%), vgl. 6. Nur in einer Querschnittsfläche von 56% das Magnetfeld stärker ist als 1600 kA/m (Magnetisierungsfaktor 100%), vgl. 7.Experimental results of such a conventional method are in the 4 to 6 shown. While in the middle 17 the permanent magnets 6 is a more or less large magnetized area, areas always remain at the edges 17 in which no magnetization has occurred. In a cross-sectional area of 96.8%, the magnetic field is stronger than 700 kA / m (magnetization factor greater than 95%), cf. 5 , In a cross-sectional area of 88.79%, the magnetic field is stronger than 1000 kA / m (magnetization factor greater than 97%), cf. 6 , Only in a cross-sectional area of 56% the magnetic field is stronger than 1600 kA / m (magnetization factor 100%), cf. 7 ,

Erfindungsgemäß ist es nun zum Aufmagnetisieren von Dauermagneten 6, wie sie in einem Läufer 1 nach 1 angeordnet sind, nach dem Zusammenbau des Gleichstrommotors vorgesehen, stets nur eine solche Anzahl von Dauermagneten 6 gleichzeitig aufzumagnetisieren, die kleiner ist als die Anzahl der insgesamt aufzumagnetisierenden Dauermagnete 6 des Gleichstrommotors.According to the invention, it is now for magnetizing permanent magnets 6 like she is in a runner 1 to 1 are arranged, provided after assembly of the DC motor, always only such a number of permanent magnets 6 aufzumagnetisieren the same time, which is smaller than the number of permanent magnets to be magnetized 6 of the DC motor.

Dies kann zum einen mit Hilfe eines Magnetisierungswerkzeugs 11 erfolgen, wie in 2 dargestellt, sofern sichergestellt wird, dass zum Auf magnetisieren nicht alle vorhandenen Magnetpole 13 gleichzeitig verwendet werden.This can be done with the help of a magnetization tool 11 done as in 2 as long as it is ensured that not all existing magnetic poles magnetize 13 to be used simultaneously.

Vorzugsweise erfolgt das Auf magnetisieren jedoch mit einem neuartigen Magnetisierungswerkzeug 21, wie es in 8 abgebildet ist. Das Magnetisierungswerkzeug 21 zeichnet sich dadurch aus, dass die Anzahl der gleichzeitig den Magnetfluß zuführenden Magnetpole 23 kleiner ist als die Anzahl der insgesamt aufzumagnetisierenden Dauermagnete 6 des Läufers 1 und die gleichzeitig den Magnetfluß zuführenden Magnetpole 23 nicht benachbarten Dauermagneten 6 zugeordnet sind. Mit anderen Worten ist also nicht jedem Dauermagneten 6 ein Magnetpol 23 zugeordnet.Preferably, however, the magnetization is done with a novel magnetization tool 21 as it is in 8th is shown. The magnetization tool 21 is characterized in that the number of magnetic flux supplying magnetic flux simultaneously 23 smaller than the number of permanent magnets to be magnetized 6 of the runner 1 and the magnetic flux supplying magnetic poles simultaneously 23 non-adjacent permanent magnets 6 assigned. In other words, not every permanent magnet 6 a magnetic pole 23 assigned.

Das Magnetisierungswerkzeug 21 wird wiederum nur zum Zweck des Aufmagnetisierens mit dem Gleichstrommotor verbunden und umfasst wiederum ein zylindrisches Magnetisierungsjoch 22, das derart positioniert wird, dass es den Läufer 1 umgreift. Abweichend von bisherigen Konstruktionen sind jedoch nur zwei Magnetpole 23 zum Zuführen eines Magnetflusses zu den Dauermagneten 6 des Läufers 1 vorgesehen. Jeder Magnetpol 23 wird dabei wiederum durch einen Zahn 24 gebildet, der aus dem Magnetisierungsjoch 22 radial nach innen weist, vgl. 9. Die Zähne 24 sind von jeweils einer Magnetisierungsspule 26 umgeben. Die Zähne 24 und damit auch die Magnetisierungsspulen 26 sind unsymmetrisch am Magnetisierungsjoch 22 angeordnet. Sie schließen zwischen sich unterschiedliche Winkel ein. Die Magnetisierungsspulen 26 sind wiederum mit Hilfe einer Stromquelle sowie eines nicht näher beschriebenen Steuergerätes (beides nicht abgebildet) gleichzeitig ansteuerbar und dienen als Magnetflußquellen.The magnetization tool 21 is in turn connected only for the purpose of magnetizing with the DC motor and in turn comprises a cylindrical magnetization yoke 22 which is positioned to be the runner 1 embraces. Deviating from previous designs, however, only two magnetic poles 23 for supplying a magnetic flux to the permanent magnets 6 of the runner 1 intended. Each magnetic pole 23 in turn, will be replaced by a tooth 24 formed from the magnetization yoke 22 pointing radially inward, cf. 9 , The teeth 24 are each of a magnetization coil 26 surround. The teeth 24 and thus also the magnetization coils 26 are asymmetrical at the magnetization yoke 22 arranged. They include different angles between them. The magnetizing coils 26 In turn, with the help of a power source and a control unit not described in detail (both not shown) are simultaneously controlled and serve as Magnetflußquellen.

Zum Aufmagnetisieren der Dauermagnete 6 werden die beiden Magnetpole 24 in einen engen magnetischen Kontakt mit zwei Polschuhen 8 des Läufers 1 gebracht, wie dies in 9 abgebildet ist. Dabei weisen die Stirnseiten 25 der Zähne 24 auf entsprechenden Polschuhe 8 des Läufers 1. Die Magnetpole 23 sind dabei an dem Magnetisierungsjoch derart angeordnet, dass sie nicht benachbarten Dauermagneten 6 des Gleichstrommotors zugeordnet sind. Unter Beachtung der Nordpol-Südpol-Anordnung erfolgt im gezeigten Beispiel ein Aufmagnetisieren des (in einer ersten Richtung gesehen) übernächsten anderspoligen Polschuhs 8. Den dazwischenliegenden Dauermagneten 6 sind keine Magnetpole 24 des Magnetisierungswerkzeugs 21 zugeordnet.For magnetizing the permanent magnets 6 become the two magnetic poles 24 in a tight magnetic contact with two pole shoes 8th of the runner 1 brought as in 9 is shown. This show the front sides 25 the teeth 24 on corresponding pole shoes 8th of the runner 1 , The magnetic poles 23 are arranged on the magnetization yoke such that they are not adjacent permanent magnets 6 associated with the DC motor. Taking into account the North Pole-South Pole arrangement takes place in the example shown, a magnetization of the (in a first direction seen) after the other pole pole 8th , The intermediate permanent magnet 6 are not magnetic poles 24 of the magnetization tool 21 assigned.

Der Magnetfluß während des Aufmagnetisierungsvorgangs verläuft, wie in 9 abgebildet, von einem erste Magnetpol 23 (magnetischer Nordpol) des Magnetisierungswerkzeuges 21 zu einem dem ersten Magnetpol 23 zugeordneten ersten Dauermagneten 6 des Läufers 1 und von dort durch die Mitte 29 des Läufers 1 über einen zweiten, nicht benachbarten Dauermagneten 6' zu einem zweiten Magnetpol 23' (magnetischer Südpol), der diesem zweiten Dauermagneten 6' zugeordnet ist. Die beiden 23, 23' Magnetpole sind zudem magnetisch über das Magnetisierungsjoch 22 miteinander verbunden. Die Läufermitte 29 wird also, anders als bei dem Einsatz des zuvor beschriebenen Magnetisierungswerkzeuges 11, nicht mit einem Magnetfeld durchsetzt.The magnetic flux during the Aufmagnetisierungsvorgangs runs, as in 9 pictured, from egg a first magnetic pole 23 (magnetic north pole) of the magnetization tool 21 to a first magnetic pole 23 associated first permanent magnet 6 of the runner 1 and from there through the middle 29 of the runner 1 via a second, non-adjacent permanent magnet 6 ' to a second magnetic pole 23 ' (magnetic south pole), the second permanent magnet 6 ' assigned. The two 23 . 23 ' Magnetic poles are also magnetic via the magnetization yoke 22 connected with each other. The runner center 29 So, unlike the use of the previously described magnetization tool 11 , not interspersed with a magnetic field.

Da die gleichzeitig aufzumagnetisierenden Dauermagneten 6, 6' nicht benachbart sind, sind die Feldlinien 9 des Magnetfeldes an den Rändern der Dauermagneten 6, 6' weniger stark gekrümmt. Sie durchqueren daher die Dauermagnete 6, 6' weitgehend gleichmäßig und mit einem regelmäßigen Abstand zueinander, vgl. 10. Dies führt zu einer sehr homogenen Magnetisierung der Dauermagneten.Since the permanent magnet to be magnetized at the same time 6 . 6 ' are not adjacent, are the field lines 9 the magnetic field at the edges of the permanent magnets 6 . 6 ' less curved. They therefore pass through the permanent magnets 6 . 6 ' largely uniform and with a regular distance from each other, cf. 10 , This leads to a very homogeneous magnetization of the permanent magnets.

Experimentelle Ergebnisse eines solchen erfindungsgemäßen Verfahren sind in den 11 und 12 dargestellt. Randbereiche, in denen keine Magnetisierung erfolgt ist, sind deutlich verringert oder nicht mehr vorhanden. In einer Querschnittsfläche von 100% ist das Magnetfeld stärker als 1000 kA/m (Magnetisierungsfaktor größer als 97%), vgl. 11. In einer Querschnittsfläche von 85,2% ist das Magnetfeld stärker als 1600 kA/m (Magnetisierungsfaktor 100%, vgl. 12.Experimental results of such a method according to the invention are in the 11 and 12 shown. Edge areas in which no magnetization has occurred, are significantly reduced or no longer available. In a cross-sectional area of 100%, the magnetic field is stronger than 1000 kA / m (magnetization factor greater than 97%), cf. 11 , In a cross-sectional area of 85.2%, the magnetic field is stronger than 1600 kA / m (magnetization factor 100%, cf. 12 ,

Um sämtliche vorhandenen Dauermagneten 6 mit einem Magnetisierungswerkzeug 21 nach 8 aufzumagnetisieren wird die Lage der Magnetpole 23 gegenüber den Dauermagneten 6 verändert. Dazu wird der Läufer 1 relativ zu dem Magnetisierungsjoch 22 um die Drehachse gedreht oder umgekehrt. Auf die hierfür benötigten Vorrichtungen wird an dieser Stelle nicht näher eingegangen. Entsprechende Konstruktionen sind bekannt.To all existing permanent magnets 6 with a magnetization tool 21 to 8th to magnetize the position of the magnetic poles 23 opposite the permanent magnets 6 changed. This is the runner 1 relative to the magnetization yoke 22 rotated around the axis of rotation or vice versa. The devices required for this purpose will not be discussed further here. Corresponding constructions are known.

Trotz der erforderlichen Wiederholungen ist die benötigte Zeit zum Aufmagnetisieren der Dauermagneten 6 vergleichbar mit herkömmlichen Methoden. Im Beispiel beträgt die Dauer des Aufmagnetisierens etwa eine Sekunde. Zwischen den Aufmagnetisierungsvorgängen erfolgt eine Lageänderung zwischen den Magnetpolen 23 des Magnetisierungswerkzeuges 21 und den in dem Läufer 1 angeordneten Dauermagneten 6. Während dieser Zeit, beispielsweise fünf Sekunden, erfolgt auch eine Abkühlung der Magnetpole 23. Anschließend erfolgt der nächste Aufmagnetisierungsvorgang usw. Insgesamt kann ein Läufer 1 mit acht Dauermagneten 6 in etwa 20 Sekunden aufmagnetisiert werden. Da zwischen den Zähnen 24 des Magnetisierungsjochs 22 vergleichsweise große Abstände vorhanden sind, können ungewöhnliche Kühlvorrichtungen zum Einsatz kommen, die effektiver als herkömmliche Lösungen kühlen. Damit kann die Abkühlzeit weiter verringert werden, beispielsweise von fünf Sekunden auf nur noch drei Sekunden. Das Aufmagnetisieren eines Läufers 1 mit acht Dauermagneten 6 dauert dann nur noch etwa 15 Sekunden.Despite the necessary repetitions, the time required to magnetize the permanent magnets 6 comparable to conventional methods. In the example, the duration of the magnetization is about one second. Between the Aufmagnetisierungsvorgängen there is a change in position between the magnetic poles 23 of the magnetization tool 21 and in the runner 1 arranged permanent magnets 6 , During this time, for example, five seconds, there is also a cooling of the magnetic poles 23 , Subsequently, the next Aufmagnetisierungsvorgang etc. A total of a runner 1 with eight permanent magnets 6 be magnetized in about 20 seconds. There between the teeth 24 of the magnetization yoke 22 Comparatively large distances are available, unusual cooling devices can be used, which cool more effectively than conventional solutions. Thus, the cooling time can be further reduced, for example, from five seconds to only three seconds. Magnetizing a rotor 1 with eight permanent magnets 6 then only takes about 15 seconds.

Die nachfolgende Tabelle gibt eine Übersicht über den Zusammenhang zwischen der Anzahl der vorhandenen Dauermagneten 6 einerseits und der vorteilhafterweise verwendeten Anzahl von Magnetpolen 23 des Magnetisierungswerkzeuges 21 andererseits sowie der Anzahl der erforderlichen Aufmagnetisierungsvorgänge und damit auch der Anzahl der Lageänderungen.The following table gives an overview of the relationship between the number of existing permanent magnets 6 on the one hand and the advantageously used number of magnetic poles 23 of the magnetization tool 21 on the other hand, as well as the number of required magnetization processes and thus also the number of changes in position.

Selbstverständlich können auch bei Läufern 1 mit mehr als acht Dauermagneten 6 zweipolige Magnetisierungswerkzeugen 21 eingesetzt werden. Es erhöht sich dann lediglich die Anzahl der benötigten Wiederholungen.Of course, also with runners 1 with more than eight permanent magnets 6 two-pole magnetization tools 21 be used. It only increases the number of repetitions needed.

Claims

Contraption ( 21 ) for magnetizing permanent magnets ( 6 ) of an electric machine, in particular a brushless DC motor with an annular arrangement of the permanent magnets ( 6 ) on a runner ( 1 ), wherein the device has a number of magnetic poles ( 23 ) for supplying a magnetic flux to the permanent magnets ( 6 ), characterized in that the number of magnetic flux supplying magnetic flux ( 23 ) is smaller than the number of permanent magnets to be magnetized ( 6 ) of the electrical machine, wherein the magnetic flux supplying magnetic flux ( 23 ) not adjacent permanent magnets ( 6 ) are assigned to the electrical machine.

Contraption ( 21 ) according to claim 1, characterized in that the number of magnetic poles ( 23 ) is smaller than the number of permanent magnets to be magnetized ( 6 ) of the electric machine.

Contraption ( 21 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the magnetic poles ( 23 ) are arranged relative to one another in such a way that during the magnetization a magnetic flux from a permanent magnet ( 6 ) of the electric machine to another permanent magnet ( 6 ' ) of the electric machine through the rotor center ( 29 ) through.

Contraption ( 21 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the position of the magnetic poles ( 23 ) relative to the position of the permanent magnets ( 6 ) of the electrical machine is changeable.

Contraption ( 21 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that a magnetic pole ( 23 ) by a tooth ( 24 ) formed on a magnetization yoke ( 22 ) and from a magnetizing coil ( 26 ) is surrounded.

Contraption ( 21 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the permanent magnets ( 6 ) of the electrical machine have a block shape and in pockets ( 5 ) of the runner ( 1 ) are arranged.

Method for magnetizing permanent magnets ( 6 ) of an electric machine, in particular a brushless DC motor with an annular arrangement of the permanent magnets ( 6 ) on a runner ( 1 ), characterized by simultaneously supplying a magnetic flux to a number of permanent magnets ( 6 ), which is smaller than the number of permanent magnets to be magnetized ( 6 ) of the electri machine, whereby the permanent magnets ( 6 ) of the electric machine to which a magnetic flux is supplied are not adjacent.

A method according to claim 7, characterized in that the feeding of the magnetic flux by means of a number of magnetic poles ( 23 ), which is smaller than the number of permanent magnets to be magnetized ( 6 ) of the electrical machine, wherein between the Aufmagnetisierungsvorgängen the position of the magnetic poles ( 23 ) with respect to the permanent magnets ( 6 ) of the electrical machine is changed.

A method according to claim 7 or 8, characterized in that during magnetization a magnetic flux from a permanent magnet ( 6 ) of the electric machine to another permanent magnet ( 6 ' ) of the electric machine through the rotor center ( 29 ) through.