DE102016115978A1

DE102016115978A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Magnetisieren von Rotormagneten

Info

Publication number: DE102016115978A1
Application number: DE102016115978.6A
Authority: DE
Inventors: Matthias Schaarschmidt; Thomas Seidel
Original assignee: USK Karl Utz Sondermaschinen GmbH
Current assignee: USK Karl Utz Sondermaschinen GmbH
Priority date: 2016-08-26
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2018-03-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Magnetisieren von Rotormagneten, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt unmagnetisierte Rohlinge in einen Rotor eingelegt und anschließend mittels Rotation des Rotors in diesem unter Einfluss der Fliehkraft ausgerichtet werden, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt die Rohlinge während der Rotation des Rotors zumindest vormagnetisiert werden, sodass diese am Rotor über die Magnetkräfte fixiert sind. Dabei sind die Rohlinge innerhalb der Taschen/Kammern über Fliehkraft ausrichtbar und über eine den Rotor umgebende Spule während der Rotation magnetisierbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Magnetisieren von Rotormagneten unter Fliehkraft und findet insbesondere für die Montage von Magneten in Rotoren unter dem Einfluss der Fliehkraft Anwendung.
Magnete werden gemäß dem Stand der Technik in die in den Rotoren vorhandenen Taschen montiert. Dabei gibt es im Wesentlichen 2 Verfahren.
Zum einen gibt es Verfahren zum Montieren von bereits magnetisierten oder vormagnetisierten Magneten in den Taschen der Rotoren.
Zum anderen sind Verfahren zur Montage unmagnetischer Magnetrohlinge bekannt. Bei der Montage ist es nur unter erheblichem Aufwand realisierbar, dass die Magnete an der der Rotoraußenseite zugewendeten Seite anliegen. Somit wird es meist dem Zufall überlassen, auf welcher Seite der Magnet anliegt. Nach dem Montagevorgang werden die verbleibenden Hohlräume mit Klebstoff ausgefüllt, wobei ein hoher Befüllungsgrad problematisch sein kann. Eine schlechte Befüllung kann dazu führen, dass sich der Magnet unter Fliehkraft oder anderen hochdynamischen Einwirkungen zur andern Kammerseite bewegt und damit das Magnetverhalten und die Auswuchtqualität negativ beeinflusst. Alternativ werden die Taschen verstemmt was zu einer Bruchgefahr für die Magnete führen kann.
Aus der Druckschrift DE 26 19 013 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei der Zentrifugalkräfte bei der Befestigung keramischer Magnete an der Innenseite eines Schwungrades einer Verbrennungskraftmaschine oder dergleichen benutzt werden bekannt.
Dabei werden die Magnete in Taschen des Schwungrads eingelegt, wobei diese anschließend mit Klebstoff gefüllt werden. Die Aushärtung des Klebstoffs erfolgt unter Drehung des Schwungrades. Dies führt dazu, dass die Magnete in genauer Winkelposition gehalten werden. Die Montage von Magneten erweißt sich dabei als sehr kompliziert. Auch wird ein Klebstoff benötigt, der die Magnete fixiert. Die Zentrifugalkraft bewirkt lediglich das Andrücken der Magnete an den Rotor mittels Klebstoff.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Magnetisieren von Rotormagneten zu entwickeln, ohne Zusatzstoffe auskommt und nicht zum Bruch oder Rissbildung in den Magneten führt.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des ersten Schutzanspruchs gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Magnetisieren von Rotormagneten. In einem ersten Verfahrensschritt werden unmagnetisierte Magnetrohlinge in einen Rotor eingelegt und anschließend mittels Rotation des Rotors in diesem unter Einfluss der Fliehkraft ausgerichtet. Anschließend werden die Magnetrohlinge in einem zweiten Verfahrensschritt während der Rotation des Rotors zumindest vormagnetisiert, sodass diese am Rotor innerhalb der Taschen über die Magnetkräfte fixiert sind. Auch eine vollständige Magnetisierung ist möglich. Die Rohlinge werden verfahrensgemäß in Taschen/Kammern des Rotors eingelegt.
Aufgrund der Fliehkraft werden die Magnetrohlinge, welche durch Magnetisierung zu Magneten werden, radial nach außen in Richtung der, der Rotoraußenseite zugewendeten, Seite der Taschen/Kammern bewegt wobei sie dort anliegend aufgrund der Magnetkräfte positioniert sind.
Die Magnetisierung erfolgt mittels einer den Rotor umschließenden Spule. Die Ausrichtung der Rohlinge wird unter hoher Drehzahl umgesetzt, wobei die anschließende Magnetisierung unter gleicher oder geringerer Drehzahl erfolgt. Die Rotation des Rotors wird dabei mit Hilfe eines Motors umgesetzt.
Die Magnetisierung die Rohlinge erfolgt einzeln oder in Gruppe wobei lediglich eine Vormagnetisierung oder auch eine fertige Magnetisierung möglich ist. Die Steuerung erfolgt über einen Sensor, welcher die Position der Magnete erkennt und bei korrekter Position einen Impuls mit Hilfe eines Impulsgebers betätigt.
Sollte während der Rotation lediglich eine Vormagnetisierung erfolgen, so wird im nächsten Verfahrensschritt der Rotor genau zum Magnetisierkopf ausgerichtet und fertigmagnetisiert.
Nach erfolgter Positionierung und Magnetisierung können die Taschen/Kammern im Rotor, in welchen die Magnete ausgerichtet liegen mittels Klebstoff gefüllt und somit die Magnete endgültig in den Taschen/Kammern fixiert werden.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Magnetisieren von Rotormagneten, aufweisend einen Rotor mit integrierten Taschen/Kammern mit darin befindlichen unmagnetisierten Rohlingen. Die Vorrichtung weist einen Motor auf, mit dem der Rotor in Rotation versetzbar ist derart, dass die Rohlinge innerhalb der Taschen/Kammern über Fliehkraft ausrichtbar sind. Weiterhin weist die Vorrichtung eine den Rotor umgebende Spule auf, mit der die Magnetrohlinge während der Rotation magnetisierbar sind.
Weiterhin ist Vorrichtungsseitig ein Sensor vorgesehen, der die Position der einzelnen Magnete/Rohlinge überwacht. Bei korrekter Position der Magnete wird mittels eines Impulsgebers, welcher von dem Sensor gesteuert wird, die Magnetisierung der Magnetrohlinge gestartet. Die Rohlinge können sowohl vor- wie auch fertigmagnetisiert werden. Liegt lediglich eine Vormagnetisierung vor, wird der Rotor im nächsten Prozess genau zum Magnetisierkopf ausgerichtet und anschließend fertigmagnetisiert.
Die ausgerichteten Magnete (ehemals Rohlinge) sind mittels eines Klebers in die Taschen/Kammern einklebbar, wobei mittels eines über der Kammer angeordneten Sensors der Füllstand kontrollierbar ist. Das Einkleben kann in der Station erfolgen, in welcher die Magneten im Rotor angeordnet werden oder in einer nachgeordneten Station.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Gefahr des Magnetbruchs vermieden. Mittels der Ausrichtung und Magnetisierung unter Fliehkraft können konstantere Magnetverhältnisse erzeugt und Unwuchten im Rotor vermieden werden.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine ringförmige Anordnung der Rohlinge in einem Rotor,
2 eine Detailansicht der Magnetanordnung,
3 eine alternative sternförmige Anordnung,
4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens,
5 eine schematische Draufsicht auf die Vorrichtung,
6 einen Magnetrohling,
7 einen Rotor zum Einlegen der Magnetrohlinge.
1 und 2 zeigen einen Rotor 1 mit darin ringförmig angeordneten Magnetrohlingen 2. Die Magnetrohlinge 2 sind in Taschen 3 des Rotors 1 eingelegt und werden bei Rotation des Rotors an die Außenseiten 3.1 der Taschen 3 gedrückt. Während der Magnetisierung unter Rotation haften die Magnetrohlinge 3, jetzt Magneten an den nach außen weisenden Seiten 3.1 der Taschen 3 an und bleiben an diesen fest positioniert.
Somit ergibt sich gemäß 1 und 2 eine gleichmäßige Verteilung der Magnete 2 an den Außenseiten 3.1 der Taschen 3.
Die in den Taschen 3 vorhandenen Leerräume 4, in Form von Spalten zwischen den Magneten 2 und den Innenseiten der Taschen 3, können mittels Kleber aufgefüllt werden. Dies kann als zusätzliche Sicherung dienen.
3 zeigt eine weitere Anordnung der Magnete 2 in einem Rotor 1. Die Taschen 3 sind hier sternförmig angeordnet, so dass eine Ecke 3' einer Tasche radial nach innen und die gegenüberliegende Ecke 3'' radial nach außen weist.
Durch die Fliehkraft bei Rotation des Rotors 1 werden die Magnetrohlinge 2 in Richtung der radial außen liegenden Ecke 3'' gepresst und legen sich dadurch an die an die Ecke 3'' angrenzenden Seiten 3.1 und 3.2 der Taschen 3 an. Dadurch ist eine definierte Ausrichtung der Magnete 2 möglich.
Bei dieser Ausführungsvariante sind jeweils zwei benachbarte Magnete, die mit den langen radial nach außen weisenden Bereich/Seiten aufeinander zuweisen, in einem Winkel α zu einander geneigt, der bevorzugt zwischen 45° und 180° liegt.
Die so angeordneten Magnete bieten ein konstanteres Magnetverhältnis und erzeugen geringere Unwuchten im Rotor.
In 4 ist eine Schnittansicht einer beispielhaften Vorrichtung dargestellt. Der Rotor 1 mit eingelegten Magnetrohlingen 2 liegt auf einem Trägerelement 5 auf, welcher über einen Motor 6 angetrieben wird. Der Rotor 1 ist von einer ringförmigen Spule 7 gemäß 5 umgeben. Mittels der Spule 7 erfolgt die Magnetisierung der Magnetrohlinge 2 während der durch den Motor 6 erzeugten Rotation.
Der Beginn der Rotation erfolgt über einen Sensor 8, der mit einem Impulsgeber verbunden ist.
Gemäß 5 erfolgt die Magnetisierung der Magnetrohlinge 2 gleichmäßig über den gesamten Umfang der Spule 7.
In den 6 und 7 sind die verwendeten Magnetrohlinge 2 und Rotoren 1 dargestellt. Die Rotoren 1 bestehen bevorzugt aus übereinander gestapelten Blechpaketen und sind nicht auf die Anordnung der dargestellten Taschen/Kammern 3 beschränkt.
Bezugszeichenliste

1: Rotor
2: Rohling/Magnet
3: Tasche
3.1: Außenseite
3.2: Angrenzende Seite
3': radial nach innen weisende Ecke
3'': radial nach außen weisende Ecke
4: Leerraum
5: Trägerelement
6: Motor
7: Spule
8: Sensor
9: Sensor
10: Austrittsöffnung
11: Kanal
α: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2619013 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Magnetisieren von Rotormagneten, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt unmagnetisierte Rohlinge in einen Rotor eingelegt und anschließend mittels Rotation des Rotors in diesem unter Einfluss der Fliehkraft ausgerichtet werden, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt die Rohlinge während der Rotation des Rotors zumindest vormagnetisiert werden, sodass diese am Rotor über die Magnetkräfte fixiert sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohlinge in Taschen/Kammern des Rotors eingelegt sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetisierung mittels einer den Rotor umschließenden Spule und/oder einzelner um den Rotor angeordneten Magnetisierköpfe erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der Rohlinge unter hoher Drehzahl erfolgt, wobei die anschließende Magnetisierung unter gleicher oder geringerer Drehzahl erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohlinge einzeln oder in Gruppe während der Rotation des Rotors vormagnetisiert und/oder fertig magnetisiert werden können.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Sensors die Position der Magneten erkannt wird, wobei bei korrekter Position mittels eines Impulsgebers die Magnetisierung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen/Kammern des Rotors nach der erfolgten Magnetisierung der Magnete mit Klebstoff gefüllt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mittels eines Motors in Rotation versetzt wird.
Vorrichtung zum Magnetisieren von Rotormagneten, aufweisend einen Rotor mit integrierten Taschen/Kammern mit darin befindlichen unmagnetisierten Rohlingen, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mittels eines Motors in Rotation versetzt wird derart, dass die Rohlinge innerhalb der Taschen/Kammern über Fliehkraft ausrichtbar und über eine den Rotor umgebende Spule während der Rotation magnetisierbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor die Position der einzelnen Rohlinge überwacht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Impulsgebers, welcher von dem Sensor gesteuert wird, die Magnetisierung startbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgerichteten Magnete (ehemals Rohlinge) mittels eines Klebers in die Taschen/Kammern einklebbar sind, wobei mittels eines über der Kammer angeordneten Sensors der Füllstand kontrollierbar ist.