AT512202B1 - Vorrichtung zum magnetisieren eines permanentmagneten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Magnetisierungsvorrichtung zum Magnetisieren eines ringförmigen magnetisierbaren Materials. Die Magnetisierungsvorrichtung umfasst einen Metallkern mit einer Anzahl von Polen, die jeweils mit einer Wicklungsdrähte umfassenden Wicklung versehen sind, und zwischen den Polen angeordnete Nuten. Erfindungsgemäß sind die Nuten geschlossen ausgebildet, d.h. sie weisen einen geschlossenen Querschnitt auf.

Description

Beschreibung

VORRICHTUNG ZUM MAGNETISIEREN EINES PERMANENTMAGNETENGEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Magnetisieren eines magnetisierbaren Mate¬rials, insbesondere eines ring- oder scheibenförmigen Magnetmaterials zur Herstellung einesPermanentmagneten, wie er beispielsweise in Elektromotoren als Rotor- oder Statormagnetverwendet wird.

STAND DER TECHNIK

[0002] Permanentmagnete, wie sie beispielsweise in Elektromotoren verwendet werden, sindhohlzylindrisch ringförmig oder scheibenförmig ausgebildet und umfassen abwechselnd undkontinuierlich nebeneinander angeordnete Nord- und Südpole. Es können hierbei beispielswei¬se vier oder acht Magnetpole jeweils abwechselnd in Sektorzonen unterteilt vorhanden sein,wobei jeder Sektor einen Winkel von 36072η auf dem Umfang des Magneten ausbildet, wobei ndie Anzahl der Polpaare ist.

[0003] Die DE 40 05 987 C2 offenbart eine bekannte Magnetisierungsvorrichtung zum Magne¬tisieren eines ringförmigen magnetisierbaren Bauteils. Die Vorrichtung umfasst einen Metall¬kern, hier bezeichnet als Magnetjoch, mit einer Anzahl von Polen gebildet durch Vorsprüngedes Magnetjochs, die jeweils mit einer Wicklung versehen sind. Das zu magnetisierende Mate¬rial wird in eine Öffnung des Magnetjochs eingeführt und die Wicklungen der Magnetisierungs¬vorrichtung mit Strom beaufschlagt, so dass ein magnetisches Feld gebildet wird, das dem zumagnetisierenden Material eingeprägt wird. Es sind auch Vorrichtungen bekannt, bei denen daszu magnetisierende Material auf das Magnetjoch aufgesteckt wird, wobei die Polvorsprüngeradial nach außen gerichtet sind.

[0004] Auch die Patentschriften DE 10 2004 018963 B4 und die US 2005/231314 A1 offenba¬ren ein typisches Beispiel einer Magnetisierungsvorrichtung zum Magnetisieren eines ringförmi¬gen Permanentmagneten mit einer bestimmten Anzahl von Polen. Die Magnetisierungsvorrich¬tung besteht aus einem topfförmigen Gehäuse, an dem entlang einer Achse ein Metallkernangeordnet ist. Die Magnetisierungsvorrichtung umfasst, ähnlich einem Läufer eines Elektromo¬tors, eine Anzahl von Polen, die der Anzahl der zu magnetisierenden Pole des Magneten ent¬spricht. Die Pole sind durch offene Nuten voneinander getrennt.

[0005] Die US 4 614 929 A offenbart einen in Umfangsrichtung mit wechselnden Polen magne¬tisierten Magneten für einen Scheibenläufermotor, dessen Feld durch axial angelegte Magneti¬sierungsspulen erzeugt wird. Zwischen den Polen sollen in Umfangsrichtung neutrale Zonenerzeugt werden, um das Motorengeräusch zu reduzieren und den Wirkungsgrad zu verbessern.Dazu wird jeweils eine Magnetisierungsspule auf der Oberseite und der Unterseite des Ring¬magneten angeordnet. Die Magnetisierungsspulen haben durch offene Nuten voneinandergetrennte Pole.

[0006] Jeder Pol umfasst eine Wicklung bestehend aus einem oder mehreren Wicklungsdräh¬ten. Die Wicklungsdrähte sind nach unten aus dem Gehäuse herausgeführt und an eine Span¬nungsquelle angeschlossen. Ein elektrischer Anschlussbolzen dient zum Kontaktieren derWicklungsdrähte. Bei Anlegen einer Spannung an die Wicklungsdrähte wird ein elektromagneti¬sches Feld erzeugt. Der Kern ist von einem Mantel umgeben, beispielsweise einer Edelstahl¬hülse. Die freien Hohlräume zwischen der Stahlhülse und dem Gehäuse sind durch eine Ver¬gussmasse ausgefüllt.

[0007] Das von der Magnetisierungsvorrichtung erzeugte Magnetfeld ist nicht homogen überdie Magnetpole, weder in radialer, axialer oder Umfangsrichtung. Ungleichmäßigkeiten ergebensich beispielsweise aufgrund der Führung der Wicklungsdrähte im Gehäuse bzw. über die Poledes Metallkerns, die sowohl in radialer als auch in axialer Richtung nicht exakt gleichmäßig geführt sind. Daraus resultieren Ungleichmäßigkeiten des elektromagnetischen Feldes, die aufdas zu magnetisierende Material übertragen werden, so dass sowohl die Stärke als auch dieRichtung der Magnetisierung der Magnetpole des zu magnetisierenden Materials unterschied¬lich ausfallen kann. Diese Unterschiede sind zwar sehr gering, machen sich aber in der Praxis,beispielsweise beim Einsatz des Permanentmagneten in einem Elektromotor, bemerkbar. Dieunterschiedliche Magnetisierung der Pole führt zu ungleichmäßigen Kräften im Elektromotor,welche unerwünschte Vibrationen erzeugen können. Diese Vibrationen verschlechtern einer¬seits die Motoreigenschaften und erzeugen zusätzliche Geräusche, die das Betriebsgeräuschdes Motors erhöhen.

[0008] Herkömmliche Magnetisierungsvorrichtungen verwenden eine Stahlhülse beispielsweiseaus Edelstahl, um den Metallkern zu schützen. Diese Stahlhülse ist notwendig, um den Metall¬kern vor mechanischer Abnutzung zu schützen und um zu verhindern, dass das zu magnetisie¬rende Material durch Partikel kontaminiert wird.

[0009] Ferner umschließt diese Stahlhülse die Nuten der Magnetisierungsvorrichtung, in welchedie Wicklungsdrähte eingebracht sind, und schützt die Vorrichtung vor Rost und sonstigenVerschmutzungen. Die Nuten des Metallkerns sind in der Regel offen, um einen Kurzschlussdes magnetischen Flusses zwischen den Magnetpolen zu verhindern, wie es allgemein üblichist bei typischen Elektromotoren oder Magnetisierungsvorrichtungen.

[0010] Typischerweise umfasst die Magnetisierungsvorrichtung einen Metallkern, die Wicklun¬gen und eine Isolierung, wobei der Metallkern zwischen den Polen offene Nuten aufweist, damitdie Isolierung leicht eingebracht werden kann. Während des Montageprozesses der Magnetisie¬rungsvorrichtung muss die Stahlhülse über den Metallkern montiert und entsprechend bearbei¬tet werden. Auf Grund von Toleranzen, sei es durch die Herstellung oder die Montage, kann eszu geringfügigen Ungleichmäßigkeiten des mechanischen Aufbaus kommen, insbesondere zueiner geringfügigen Exzentrizität der Stahlhülse in Bezug auf die Achse der Magnetisierungs¬vorrichtung.

[0011] Eine solche Exzentrizität, die nicht selten mit einer Exzentrizität der Wicklungsdrähteeinhergeht, erzeugt unterschiedliche Flussdichten über dem Umfang der Magnetisierungsvor¬richtung. Dadurch wird das zu magnetisierende Material nicht gleichmäßig magnetisiert, son¬dern es kommt zu geringen Unterschieden der Magnetstärke der Pole des magnetisierten Mate¬rials.

[0012] Folglich werden bei dem Elektromotor, in welchem das magnetisierte Material beispiels¬weise als Rotormagnet eingebaut wird, harmonische Schwingungen generiert, die zu einerVibration des Elektromotors und zu akustischen Störgeräuschen führen können. Die Qualitätdes Magneten wird also hauptsächlich durch die Qualität der Magnetisierungsvorrichtung be¬stimmt.

[0013] Dabei spielt die Lage und Anordnung der Wicklungen der Magnetisierungsvorrichtungeine bedeutende Rolle. In herkömmlichen Magnetisierungsvorrichtungen werden die Wicklun¬gen üblicherweise von den Enden des Metallkerns in die Nuten eingeführt, wobei die Nuten desMetallkerns üblicherweise mit minimalen Toleranzen produziert werden, um eine genaue Positi¬onierung der Wicklungsdrähte zu erlauben. Die Toleranzen der Herstellung des Metallkernskönnen jedoch nicht beliebig nach unten angepasst werden.

[0014] Die Nuten von Magnetisierungsvorrichtungen haben üblicherweise rechteckigen oderovalen Querschnitt und umschließen die Wicklungsdrähte. Um ein Einbringen der Wicklungs¬drähte zu ermöglichen, können die Nuten nicht beliebig klein und mit beliebig engen Toleranzenhergestellt werden. Insbesondere kann die Lackisolierung der Wicklungsdrähte an den Kantendes Metallkerns Schaden nehmen, wenn die Nuten zu klein ausgebildet sind. Daher werden dieWicklungsdrähte in den Nuten mit einigen Zwischenräumen geführt und sind in ihrer Lage ge¬ringfügig verschiebbar, so dass sich Unterschiede in der Lage der Wicklungsdrähte in denNuten ergeben. Diese Unterschiede schlagen sich dann in Unterschieden der Stärke des er¬zeugten Magnetfelds nieder.

[0015] Bei der Magnetisierung von Ringmagneten werden eben diese Magnetisierungsvorrich¬tungen eingesetzt, wobei die Edelstahlhülse den Magneten in einem präzisen Abstand zumKern mit den Magnetisierungswicklungen hält. Um Abstandschwankungen klein zu halten,beträgt das Spiel zwischen der Edelstahlhülse und dem Magneten wenige 10 Mikrometer,entsprechend der Toleranzlage des Magneten. Der Magnet kommt daher direkt mit der poliertenOberfläche der Edelstahlhülse in Kontakt, wobei ein oder mehrere zu magnetisierende Ringevon Hand auf die Magnetisierungsvorrichtung aufgesetzt und nach dem Magnetisieren wiederentfernt werden.

[0016] E in weiterer Kontaktpartner zum magnetisierbaren Material ist der Rückschlussring, derwährend des Magnetisiervorgangs über das zu magnetisierende Material gesteckt wird. DieserRückschlussring wird eingesetzt, um die eingebrachte Magnetisierungsleistung zu erhöhenbzw. auf den Magneten zu konzentrieren.

[0017] Manuelles Handling, geringer Abstand und Verdrehen des Magneten direkt nach demMagnetisierungsimpuls führen unweigerlich zu Abrieb an der Magnetisierungsvorrichtung undam Magneten. Dadurch werden Partikel generiert, welche in den Reinraum, in dem die Magne¬tisierung normalerweise stattfindet, austreten. Wenn die Partikel am Magneten oder der Magne¬tisierungsvorrichtung haften bleiben, können diese weiter getragen werden und bis in den Elekt¬romotor gelangen, in welchen der Magnet eingesetzt wird. Dies führt zur Abnutzung der Magne¬tisierungsvorrichtung, was nach längerer Lebenszeit eine Nachbearbeitung der Oberfläche derMagnetisierungsvorrichtung erforderlich macht.

[0018] Ferner wird ein Verschleiß am Rückschlussring erzeugt und auch am Magneten.OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

[0019] Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Magnetisieren eines magneti¬sierbaren Materials anzugeben, die im Vergleich zu bekannten Magnetisierungsvorrichtungeneinfacher aufgebaut ist und mit der eine Magnetisierung des magnetisierbaren Materialsgleichmäßiger durchgeführt werden kann. Weiterhin sollen Verschleiß und Partikelabrieb derMagnetisierungsvorrichtung verringert werden.

[0020] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0021] Bevorzugte Ausgestaltungen und weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind inden abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0022] Die Magnetisierungsvorrichtung zum Magnetisieren eines ringförmigen magnetisierbarenMaterials umfasst einen Metallkern mit einer Anzahl von Polen, die jeweils mit einer Wicklung,die auch aus einzelnen Wicklungsdrähten bestehen kann, versehen sind, und zwischen denPolen angeordnete Nuten, wobei die Nuten erfindungsgemäß geschlossen ausgebildet sind,d.h. einen geschlossenen Querschnitt aufweisen.

[0023] In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, komplett auf dieStahlhülse zur Ummantelung des Metallkerns zu verzichten. Stattdessen wird vorgeschlagen,einen Metallkern mit geschlossenen Nuten, d. h. einer geschlossenen äußeren Umfangsflächezu verwenden. Dies reduziert die Anzahl der zu montierenden Bauteile bei der Herstellung derMagnetisierungsvorrichtung und ferner Herstellungstoleranzen. Das Ergebnis ist eine gleichmä¬ßigere Magnetisierung des magnetisierbaren Materials, wodurch schädliche Harmonische beimEinsatz des magnetischen Materials in einem Elektromotor reduziert und dadurch die Eigen¬schaften des Motors in Bezug auf Vibrationen und Akustik verbessert werden.

[0024] Vorzugsweise sind die Pole an ihrem Außenumfang durch Verbindungsstege miteinan¬der verbunden und bilden die geschlossenen Nuten. In einer anderen Ausgestaltung der Erfin¬dung kann es vorgesehen sein, dass die äußere Oberfläche des Metallkerns durch eine vor¬zugsweise metallische Schutzhülse bedeckt ist, und die Schutzhülse nun die offenen Seiten derNuten verschießt. Der Metallkern bzw. die Schutzhülse können an ihrer äußeren Oberflächedurch eine geeignete Beschichtung, z.B. durch eine Verschleiß mindernde und schützendeBeschichtung, vor Umwelteinflüssen usw. geschützt werden.

[0025] Durch die geschlossenen Nuten kommt es entgegen den Erwartungen nicht zu einemmagnetischen Kurzschluss und damit zu einer Reduktion des magnetischen Flusses. Das rührtdaher, dass der Metallkern während der Magnetisierung vollständig gesättigt ist, so dass dieEigenschaften des Kernmaterials bzgl. der Permeabilität im Bereich der Nuten nahezu der vonLuft entsprechen.

[0026] Als Schutzschicht vor Umwelteinflüssen und zur Reduzierung der Partikelbildung bei derMagnetisierung wird vorgeschlagen, den Metallkern bzw. die Schutzhülse mit einer Verschleißmindernden Beschichtung, z. B. DLC- Beschichtung (Diamond-Like Carbon) zu versehen.Gleiches gilt für die Innenfläche des Rückschlussringes und dessen Unterseite, die ebenfallsmit dem zu magnetisierenden Material in Kontakt kommen.

[0027] Ein positiver Nebeneffekt zur Partikelvermeidung durch die DLC-Beschichtung sind einelängere Lebenszeit der Magnetisierungsvorrichtung und des Rückschlussringes. Die DLC-Beschichtung verbessert die Gleiteigenschaften zwischen dem magnetisierbaren Material, demMetallkern der Vorrichtung bzw. der Schutzhülse und dem Rückschlussring, so dass dieseBauteile mit geringerem Spiel ausgebildet werden können.

[0028] Eine Beschichtung mittels DLC ist beispielsweise mit einem bekannten PACVD-Verfah-ren möglich. PACVD bedeutet Plasma unterstützte chemische Gasfasenabscheidung. Hierbeikann die fertig aufgebaute Magnetisierungsvorrichtung komplett in die Beschichtungskammergegeben werden, wobei die nicht zu beschichtenden und wärmeempfindlichen Teile abzuschir¬men sind. Die Dicke der DLC-Beschichtung beträgt beispielsweise 2 Mikrometer.

[0029] Anstelle einer DLC-Beschichtung können auch andere bekannte Verschleiß minderndeBeschichtungen verwendet werden.

[0030] Um die Lage der Wicklungsdrähte in den Nuten gleichmäßiger zu gestalten, kann einspezieller Nutenquerschnitt bzw. ein spezielles Verfahren zum Einbringen der Wicklungsdrähtehilfreich sein.

[0031] Es wird vorgeschlagen, die Nuten in radialer Richtung tiefer, also länger, zu gestalten, sodass ausreichend Platz geschaffen wird, um die Wicklungsdrähte ohne Beschädigung in dieNuten einzuführen. Die Nuten können einen rechteckigen oder ovalen Querschnitt aufweisen,wobei die Abmessung der Nuten in radialer Richtung vorzugsweise größer ist als die Abmes¬sung in Umfangsrichtung.

[0032] Nachdem die Wicklungsdrähte in die Nuten eingeführt sind, wird ein spezielles Press¬werkzeug, das entweder in den Nuten verbleibt oder speziell für die Prozedur in die Nuteneingeführt wird, verwendet.

[0033] Das Presswerkzeug wird zwischen dem Nutengrund und den Wicklungen in die Nuteneingeführt. Mit diesem Presswerkzeug werden die Wicklungsdrähte radial nach außen an dieNutenwand gepresst, so dass sich in jeder Nut eine gleichartige und reproduzierbare Anord¬nung der Wicklungsdrähte ergibt. Wichtig ist, dass die Wicklungsdrähte radial nach außen andie Wandung der geschlossenen Nuten gepresst werden, um eine größtmögliche Magnetisie¬rungswirkung zu erzielen. Dadurch werden jegliche Spalte in radialer Richtung zwischen denNutenwandungen und den Wicklungsdrähten vermieden.

[0034] In einer anderen Ausführung der Erfindung können die Nutenquerschnitte radial nachaußen in ihrer Breite abnehmen, so dass der Bereich am Außenumfang der Nuten enger ist alsder Bereich am Boden der Nuten.

[0035] Durch diese Technik, bei der die Wicklungsdrähte mittels eines Presswerkzeugs radialnach außen gedrückt werden, kann eine perfekte Positionierung der Wicklungsdrähte in radialerund tangentialer Richtung erreicht werden.

[0036] Das Presswerkzeug kann beispielsweise ein keilartiges Werkzeug sein, das in Längs¬richtung der Nuten und radial nach außen bewegt wird und die Wicklungsdrähte radial nachaußen in den vorderen Bereich der Nuten drückt.

[0037] Die Homogenität des Magnetfeldes der Magnetisierungsvorrichtung kann zudem da¬durch verbessert werden, dass das magnetisierbare Material, das magnetisiert werden soll, voneinem zylindrischen Rückschlussring umgeben wird, der auf das zu magnetisierende Materialaufgesteckt wird. Der Rückschlussring ist wichtig für einen homogenen Feldverlauf im zu mag¬netisierenden Material und beeinflusst damit die Anteile der harmonischen Frequenzen imVerlauf der Flussdichte.

[0038] Es kann erfindungsgemäß auch eine Magnetisierungsvorrichtung zum Magnetisiereneines ringförmigen magnetisierbaren Materials vorgesehen sein, welche einen Metallkern miteiner Anzahl von Polen umfasst, die jeweils mit einer Wicklungsdrähte aufweisenden Wicklungversehen sind. Zwischen den Polen sind Nuten angeordnet, die den Außenumfang unterbre¬chen. Erfindungsgemäß ist der Außendurchmesser des Metallkerns bzw. der Pole, der denInnendurchmesser eines zu magnetisierenden Magnetmaterials in Bezug auf die Magnetisie¬rungsvorrichtung zentriert, mit einer Hartbeschichtung versehen.

[0039] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen näher erläu¬tert. Dabei ergeben sich aus den Zeichnungen weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[0040] Figur 1: zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Magnetisierungsvor¬ richtung.

[0041] Figur 2: zeigt einen Querschnitt durch die Magnetisierungsvorrichtung aus Figur 1 im

Bereich der Nuten.

[0042] Figur 3: zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 2 im Bereich der Nuten.

[0043] Figur 4: zeigt einen Querschnitt durch eine alternative Ausgestaltung einer Magneti¬ sierungsvorrichtung mit eingebrachtem Presswerkzeug zum Positionierender Wicklungsdrähte.

[0044] Figur 5: zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 4 im Bereich der Nuten.

[0045] Figur 6: zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Magnetisierungsvorrichtung mit einer anderen Formgebung der Nuten und der Wicklungsdrähte.

[0046] Figur 7: zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Magnetisierungsvorrichtung mit einer

Schutzhülse.

[0047] Figur 8: zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Magnetisierungsvorrichtung.

[0048] Figur 9: zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Magnetisierungsvorrichtung.

BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG

[0049] Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine Magnetisierungsvorrichtung gemäß der Erfindung.Die Vorrichtung ist geeignet, um ein ringförmiges Magnetmaterial 32 mit einer bestimmtenAnzahl von Polen permanent zu magnetisieren. Die Magnetisierungsvorrichtung 10 besteht auseinem topfförmigen Gehäuse 12, an dem entlang einer Achse 34 ein im Wesentlichen zylindri¬scher Metallkern 14, beispielsweise bestehend aus einem geschichteten Blechpaket, angeord¬net ist. Der Metallkern 14 umfasst, ähnlich einem Läufer eines Elektromotors, eine Anzahl vonradial nach außen weisenden Polen 16, die der Anzahl der zu magnetisierenden Pole desMagnetmaterials 32 entspricht. Die Pole 16 sind jeweils durch Nuten 18 (Fig. 2) voneinandergetrennt. Jeder Pol 16 umfasst eine Wicklung bestehend aus einem oder mehreren Wicklungs¬drähten 20. Die Wicklungsdrähte 20 sind nach unten aus dem Gehäuse 12 hinausgeführt undwerden über elektrische Anschlüsse 26 an eine Spannungsquelle angeschlossen. Durch Anle¬gen einer Spannung wird ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das den Metallkern 14 umgibt.

[0050] Die freien Hohlräume im Gehäuse 12 der Magnetisierungsvorrichtung 10 sind durch eineVergussmasse 22 ausgefüllt. Über einen zentral angeordneten Kühltrichter 24, der sich in Ver¬längerung zentral durch den Kern 14 erstreckt, wird die entstehende Verlustwärme abgeführt.

Am oberen Ende befindet sich zum Schutz der Magnetisierungsvorrichtung beim Einfuhren desMagnetmaterials 32 eine Abdeckkappe 48, die vor Verschleiß und Partikelabrieb schützt. DieseAbdeckkappe 48 ist z. B. aus einem verschleißfesten Material oder Edelstahl.

[0051] Am Gehäuse 12 ist ein Abstandshalter 28 angeordnet, der den Außenumfang der Pole16 im unteren Bereich umgibt. Das zu magnetisierende, ringförmige Magnetmaterial 32 wird aufdie Pole 16 aufgesteckt und durch den Abstandshalter 28 axial in Position gehalten unddadurch zentriert, dass der Innenumfang des Magnetmaterials 32 am Außenumfang der Pole16 anliegt. Ein weiterer Abstandshalter 30 dient zur Positionierung beim Einbau in ein Gehäuse.

[0052] Auf das zu magnetisierende Magnetmaterial 32 wird vorzugsweise ein zylindrischerRückschlussring 36 aufgesteckt, durch welchen der Magnetkreis geschlossen wird. Es könnenauch mehrere Ringe aus Magnetmaterial 32 gleichzeitig magnetisiert werden. Diese werdendann axial übereinander auf die Vorrichtung 10 aufgesteckt. Danach wird auf die Wicklungenein Stromimpuls gegeben, wobei das Magnetmaterial 32 entsprechend der Anzahl der magneti¬schen Pole 16 mit einer Anzahl von Nord- und Südpolen magnetisiert wird.

[0053] Figur 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Magnetisierungsvorrichtung 10aus Figur 1. Man erkennt den Metallkern 14 der Magnetisierungsvorrichtung 10, welcher eineAnzahl von Polen 16 aufweist, die der Anzahl der auf dem Magnetmaterial zu magnetisierendenPolen entspricht. Die Pole 16 sind durch Nuten 18 voneinander getrennt.

[0054] Erfindungsgemäß sind nebeneinander liegende Pole 16 durch Verbindungsstege 16amiteinander verbunden, so dass die Nuten 18 am Außendurchmesser vollständig geschlossensind. Die Verbindungsstege 16a sind Teil des Materials der Pole 16. Da sich das weichmagneti¬sche Material des Metallkerns 14 und der Pole 16 während des Magnetisierungsvorgangs imSättigungszustand befindet, kommt es durch die Verbindungsstege 16a zwischen den Polen 16nicht zu einem magnetischen Kurzschluss oder negativen Auswirkungen auf das magnetischeFeld.

[0055] Figur 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer erfindungsgemäßen Nut 18, wobei man zweibenachbarte Pole 16 und den Verbindungssteg 16a erkennt. In die Nut 18 sind im vorliegendenBeispiel vier Wicklungsdrähte 20 eingebracht, die einen runden Querschnitt aufweisen, wobeider Querschnitt derart bemessen ist, dass beispielsweise vier Wicklungsdrähte zusammen ineiner Nut 18 Platz finden. Die Nuten 18 weisen im Beispiel einen weitgehend rechteckigenQuerschnitt auf. Dabei wird die Nut 18 in ihrem Querschnitt durch die Rundungen der vier Wick¬lungsdrähte 20 begrenzt, d.h. die Grundform der rechteckigen Öffnung der Nut 18 wird an diedurch die Wicklungsdrähte 20 vorgegebene Geometrie angepasst.

[0056] Figur 4 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung einer Magnetisierungsvorrichtung 10gemäß der Erfindung. Die Magnetisierungsvorrichtung 10 ist im Querschnitt dargestellt. Manerkennt wieder einen Metallkern 114 mit radial nach außen gerichteten Polen 116, die durchNuten 118 voneinander getrennt sind. Die Pole 116 sind durch Verbindungsstege 16a mitei¬nanderverbunden, so dass die Nuten 118 im radial äußeren Umfangsbereich geschlossen sind.

[0057] In dieser Ausgestaltung der Erfindung sind die Querschnitte der Nuten 118 in ihrer radia¬len Erstreckung relativ groß ausgebildet, insbesondere größer als der Querschnitt der in denNuten 118 radial nebeneinander liegend eingeführten Wicklungsdrähte 20. Durch die großzügigbemessenen Querschnitt der Nuten 118 können die Wicklungsdrähte 20 besonders einfach undohne Beschädigung der Lackisolierung in die Nuten 118 eingeführt und positioniert werden.

[0058] Nachdem die Wicklungsdrähte 20 in die Nuten 118 eingeführt sind, verbleibt somit einFreiraum zwischen dem inneren Nutenboden und den Wicklungsdrähten 20, in welchen einPresswerkzeug 142 bzw. ein Druckstück eingeführt wird.

[0059] Dieses Presswerkzeug 142 oder Druckstück kann entweder in den Nuten 118 verbleibenoder lediglich für den nachfolgend beschriebenen Arbeitsgang in die Nuten 118 eingeführtwerden. Das Presswerkzeug 142 ist in seinen Abmessungen an die Abmessungen der Nuten118 und des Freiraums zwischen dem Nutenboden und den Wicklungsdrähten 20 angepasst.

[0060] Nachdem die Wicklungsdrähte 20 in den Nuten 118 positioniert sind, werden die Wick¬lungsdrähte 20 durch das Presswerkzeug 142 radial nach außen in Richtung der Verbindungs¬stege 16a gepresst. Dadurch wird sicher gestellt, dass zwischen dem Außenumfang der Nuten118 im Bereich der Verbindungsstege 16a und den Wicklungsdrähten 20 keine Spalte mehr inradialer Richtung vorhanden sind, so dass die Wicklungsdrähte 20 in allen Nuten 118 in glei¬chem Maße am Außenumfang der Nuten 118 anliegen und eine gleichmäßige Magnetisierungerzeugen.

[0061] Nachdem die Wicklungsdrähte 20 radial nach außen gedrückt wurden, kann das Press¬werkzeug 142 in den Nuten 118 verbleiben oder wieder aus den Nuten 118 entfernt werden. Indieser Position können die Wicklungsdrähte 20 fixiert werden, beispielsweise durch Einbringenvon Vergussmasse oder das in der Nut 118 verbleibende Presswerkzeug 142.

[0062] In Figur 5 ist eine vergrößerte Darstellung einer Nut 118 mit eingebrachten Wicklungs¬drähten 20 und dem Presswerkzeug 142 dargestellt. Dabei sind hier an den Kontaktflächenzwischen der Nut 118 und dem Presswerkzeug 142 die Geometrien des Presswerkzeugs 142und der Nut 118 aneinander angepasst, um eine gute Abstützung zu erreichen.

[0063] In einer bevorzugten Ausgestaltung dieser Variante können die Nuten 118 an ihrenradial äußeren Seitenflächen Abschrägungen 118a aufweisen und konisch zulaufen. Dadurchverengt sich der Querschnitt der Nuten radial nach außen in Richtung der Verbindungsstege16a. Die Wicklungsdrähte 20 werden durch das Presswerkzeug 142 in Richtung der Abschrä¬gungen 118a gepresst und radial am Außenumfang der Nuten 118 geklemmt und besonderssicher positioniert.

[0064] Figur 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, insbesondere einen Querschnittdurch die Magnetisierungsvorrichtung 10 im Bereich des Metallkerns 214. Man erkennt dieradial vom Metallkern 214 abstehenden Pole 216, die radial am Umfang durch Verbindungsste¬ge 16a miteinander verbunden sind. Somit entstehen geschlossene Nuten 218, die in diesemAusführungsbeispiel eine längliche, ovale Form aufweisen, deren längere Abmessung in radia¬ler Richtung verläuft.

[0065] In diesem Ausführungsbeispiel sind Wicklungsdrähte 220 im Querschnitt rund ausgebil¬det, wobei in jeder Nut 218 zwei Wicklungsdrähte radial hintereinander positioniert sind. Zwi¬schen dem Grund der Nuten 218 und dem inneren Wicklungsdraht 220 verbleibt ein Freiraum,in welchem ein Presswerkzeug 242 eingebracht werden kann, um die Wicklungsdrähte 220möglichst weit radial nach außen in Richtung der Verbindungsstege 16a zwischen den Polen 16zu drücken.

[0066] In dieser Position können die Wicklungsdrähte 220 fixiert werden, beispielsweise durchVergussmasse oder das in der Nut 218 verbleibende Presswerkzeug 242.

[0067] Auch in dieser Variante können die Nuten 218 an ihren radial äußeren SeitenflächenAbschrägungen 218a aufweisen und in Richtung radial nach Außen konisch zulaufen.

[0068] In allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen kann erfindungsgemäß die Um¬fangsfläche der Magnetisierungsvorrichtung 10 mit einer Hartbeschichtung 44, 144, 244, vor¬zugsweise einer DLC-Beschichtung oder ähnlichem, beschichtet sein. Gleichermaßen kann dieinnere Umfangsfläche des Rückschlussrings 36 (Figur 1) ebenfalls mit einer Verschleiß min¬dernden Hartbeschichtung 46, insbesondere einer DLC-Hartbeschichtung, versehen sein. Glei¬ches gilt für weitere Oberflächen des Rückschlussrings 36, z. B. die Unterseite, die mit Teilender Vorrichtung in Kontakt kommen kann.

[0069] Figur 7 zeigt eine konventionelle Magnetisierungsspule der eingangs beschriebenenBauart mit offenen Nuten. Der Metallkern 314 und damit die Pole 316 sind von einer Schutzhül¬se 348 umgeben, beispielsweise einer Edelstahlhülse. Diese Schutzhülse 348 ist notwendig,um den Metallkern vor mechanischer Abnutzung zu schützen und um zu verhindern, dass daszu magnetisierende Material durch Partikel kontaminiert wird. Ferner umschließt diese Schutz¬hülse 348 die Nuten 318 der Magnetisierungsvorrichtung, in welche die Wicklungsdrähte einge¬ bracht sind, und schützt die Vorrichtung vor Rost und sonstigen Verschmutzungen. Trotzdemunterliegt auch diese Schutzhülse einem Abrieb und daher ist es vorteilhaft, die Schutzhülse miteiner Hartbeschichtung 344, vorzugsweise einer DLC-Beschichtung oder ähnlichem, zu be¬schichten.

[0070] Figur 8 zeigt eine konventionelle Magnetisierungsspule, bei der auf die Schutzhülseverzichtet wurde um die damit verbundene Erhöhung der Toleranz zwischen zu magnetisieren¬dem Magnetmaterial 32 und dem Metallkern 314 zu eliminieren. Die Wicklungsdrähte 20 sindauch hier mit einer Vergussmasse gesichert (nicht dargestellt), die in den Nuten leicht von derOberfläche zurücksteht, so dass dort keine Partikel generiert werden, wenn das Magnetmaterialin Position gebracht wird. Hierbei ist mindestens die Umfangsfläche des Metallkerns 314, die inKontakt mit dem zu magnetisierenden Magnetmaterial kommt, mit einer Hartbeschichtung 344,vorzugsweise einer DLC- Beschichtung oder ähnlichem, beschichtet.

[0071] Die Ausgestaltungen gemäß Figur 7 oder Figur 8 können ebenfalls mit einem Press¬werkzeug und/oder einem Rückschlussring 36 kombiniert werden.

[0072] Figur 9 zeigt einen ähnlichen Aufbau wie Figur 8. Dabei sind in den Metallkern 414Nuten 418 eingebracht, so dass Pole 418 entstehen. Auch hier ist ein Presswerkzeug 442 oderDruckstück vorgesehen, ähnlich wie in Figur 4.

LISTE DER BEZUGSZEICHEN 10 Magnetisierungsvorrichtung 12 Gehäuse 14,114,214,314,414 Metallkern 16,116,216,316,416 Pol 16a Verbindungssteg 18,118,218,318,418 Nut 118a, 218a Abschrägung 119 Äußere Fläche der Nuten 20,220 Wicklungsdraht 22 Vergussmasse 24 Kühltrichter 26 elektrischer Anschluss 28 Abstandshalter 30 Abstandshalter 32 Magnetmaterial 34 Achse 36 Rückschlussring 142, 242, 442 Presswerkzeug 44, 144, 244, 344, 444 Hartbeschichtung (z.B. DLC) 46 Hartbeschichtung (z.B. DLC) 48 Abdeckkappe 348 Schutzhülse

Claims (14)

1. Patentansprüche 1. Magnetisierungsvorrichtung (10) zum Magnetisieren eines ringförmigen magnetisierbarenMaterials (32), umfassend einen Metallkern (14, 114, 214) mit einer Anzahl von Polen (16,116, 216), die jeweils mit einer Wicklungsdrähte (20, 220) umfassenden Wicklung verse¬hen sind, und zwischen den Polen (16, 116, 216) angeordneten Nuten (18, 118, 218),dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (18, 118, 218) geschlossen sind.
2. 2. Magnetisierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pole(16, 116, 216) an ihrem Außenumfang durch Verbindungsstege (16a) miteinander verbun¬den sind und die geschlossenen Nuten (18, 118,218) bilden.
3. 3. Magnetisierungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diePole (16, 116, 216) an ihrem Außenumfang mit einer Hartbeschichtung (44, 144, 244) ver¬sehen sind.
4. 4. Magnetisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Nuten (118, 218) einen rechteckigen oder ovalen Querschnitt aufweisen.
5. 5. Magnetisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass die Abmessung der Nuten in radialer Richtung größer ist als die Abmessung in Um¬fangsrichtung.
6. 6. Magnetisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass die Nuten (118, 218) im radial äußeren Bereich eine Abschrägung (118a, 218a) auf¬weisen, so dass der Querschnitt der Nuten (118, 218) im radial äußeren Bereich kleiner istals im radial inneren Bereich.
7. 7. Magnetisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass im radial inneren Bereich der Nuten (118, 218) ein Presswerkzeug (142, 242) ange¬ordnet oder temporär einbringbar ist, das an den Wicklungsdrähten (20, 220) anliegt undmit dem die Wicklungsdrähte (20, 220) radial nach außen an die äußere Fläche (119) derNuten (118, 218) im Bereich der Verbindungsstege (16a) gepresst werden.
8. 8. Magnetisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass das magnetisierbare Material (32) von einem zylindrischen Rückschlussring (36) um¬geben ist, der auf das magnetisierbare Material (32) aufgesteckt wird.
9. 9. Magnetisierungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die innereUmfangsfläche und/oder eine andere Kontaktfläche oder Oberfläche des Rückschlussrings (36) mit einer Hartbeschichtung (46) versehen ist.
10. 10. Magnetisierungsvorrichtung (10) zum Magnetisieren eines ringförmigen magnetisierbarenMaterials (32), umfassend einen Metallkern (314) mit einer Anzahl von Polen (316), die je¬weils mit einer Wicklungsdrähte (20) umfassenden Wicklung versehen sind, und zwischenden Polen (316) angeordneten Nuten (318), die den Außenumfang unterbrechen, dadurchgekennzeichnet, dass die Oberfläche der Magnetisierungsvorrichtung, die in Kontakt mitdem zu magnetisierenden Magnetmaterial kommt, durch eine Schutzhülse bedeckt ist undmit einer Hartbeschichtung (344) versehen ist.
11. 11. Magnetisierungsvorrichtung (10) zum Magnetisieren eines ringförmigen magnetisierbarenMaterials (32), umfassend einen Metallkern (314) mit einer Anzahl von Polen (316), die je¬weils mit einer Wicklungsdrähte (20) umfassenden Wicklung versehen sind, und zwischenden Polen (316) angeordneten Nuten (318), die den Außenumfang unterbrechen, dadurchgekennzeichnet, dass der Außendurchmesser der Magnetisierungsvorrichtung, der denInnendurchmesser eines zu magnetisierenden Magnetmaterials in Bezug auf die Magneti¬sierungsvorrichtung zentriert, mit einer Hartbeschichtung (344) versehen ist.
12. 12. Magnetisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekenn¬zeichnet, dass im radial inneren Bereich der Nuten (318, 418) ein Presswerkzeug (442)angeordnet oder temporär einbringbar ist, das an den Wicklungsdrähten (20) anliegt undmit dem die Wicklungsdrähte (20) radial nach außen an die äußere Fläche der Nuten (318)gepresst werden.
13. 13. Magnetisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeich¬net, dass das magnetisierbare Material (32) von einem zylindrischen Rückschlussring (36)umgeben ist, der auf das magnetisierbare Material (32) aufgesteckt wird.
14. 14. Magnetisierungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die innereUmfangsfläche und/oder eine andere Kontaktfläche oder Oberfläche des Rückschlussrings (36) mit einer Hartbeschichtung (46) versehen ist. Hierzu 6 Blatt Zeichnungen