DE102007051775A1

DE102007051775A1 - Verfahren zum Magnetisieren eines Permanentmagneten

Info

Publication number: DE102007051775A1
Application number: DE200710051775
Authority: DE
Inventors: Vladimir V. Dr. Popov
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2007-10-30
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2009-02-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Magnetisieren eines Permanentmagneten, wobei der Permanentmagnet aus einem ring- oder scheibenförmigen Magnetmaterial besteht, dem in einer Magnetisierungsvorrichtung eine Anzahl n von magnetischen Polpaaren aufgeprägt wird, wobei die Nord- und Südpole abwechselnd am Umfang des Magnetmaterials verteilt angeordnet werden und Sektorzonen mit einem Winkel von 360°/2n bilden, dadurch gekennzeichnet,
dass die Magnetisierung in mindestens zwei Magnetisierungsvorgängen durchgeführt wird, wobei die Lage des Magnetmaterials relativ zur Magnetisierungsvorrichtung bei jedem Magnetisierungsvorgang geändert wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Magnetisieren eines Permanentmagneten, insbesondere eines ring- oder scheibenförmigen Permanentmagneten, wie er beispielsweise in Elektromotoren verwendet wird.
Stand der Technik
Permanentmagnete, wie sie beispielsweise in Elektromotoren verwendet werden, sind hohlzylindrisch ringförmig oder scheibenförmig ausgebildet und umfassen abwechselnd und kontinuierlich nebeneinander angeordnete Nord- und Südpole. Es können hierbei beispielsweise vier oder acht Magnetpole jeweils abwechselnd in Sektorzonen unterteilt vorhanden sein, wobei jeder Sektor einen Winkel von 360°/2n auf dem Umfang des Magneten ausbildet, wobei n die Anzahl der Polpaare ist. 5 zeigt ein typisches Beispiel einer Magnetisierungsvorrichtung um einen ringförmigen Permanentmagneten mit einer bestimmten Anzahl von Polen zu magnetisieren. Die Magnetisierungsvorrichtung 10 besteht aus einem topfförmigen Gehäuse 12, an dem entlang einer Achse 32 ein Metallkern 14, beispielsweise bestehend aus einem Blechpaket, angeordnet ist. Der Kern 14 umfasst, ähnlich einem Läufer eines Elektromotors, eine Anzahl von Polen 16 (siehe 1), die der Anzahl der zu magnetisierenden Pole entspricht. Jeder Pol 16 umfasst eine Wicklung bestehend aus einem oder mehreren Winklungsdrähten 18. Die Wicklungsdrähte 18 sind nach unten aus dem Gehäuse 12 hinausgeführt und werden an eine Spannungsquelle angeschlossen. Bei Anlegen einer Spannung wird dann ein elektromagnetisches Feld erzeugt, dass den Kern 14 umgibt. Der Kern 14 ist von einem Mantel 30 umgeben, beispielsweise einem Edelstahlmantel. Die freien Hohlräume im Mantel 30 und im Gehäuse 12 sind durch eine Vergussmasse 20 ausgefüllt. Über einen zentral angeordneten Kühltrichter 22 kann die entstehende Verlustwärme abgeführt werden. Ein elektrischer Anschlussbolzen 24 dient zum Kontaktieren der Wicklungsdrähte 18. Es kann ferner ein Temperatursensor 28 vorgesehen sein, der über einen entsprechenden Anschluss herausgeführt wird. Am Gehäuse 12 ist ein Abstandshalter 26 angeordnet, der den Kern 14 im unteren Bereich umgibt. Das zu magnetisierende Magnetmaterial 36 wird nun auf den Kern 14 aufgesteckt und durch den Abstandshalter 26 in Position gehalten. Es können auch mehrere Ringe aus Magnetmaterial 36, 36' gleichzeitig magnetisiert werden. Diese werden dann übereinander auf den Kern 14 aufgesteckt. Danach wird auf die Wicklungen ein Stromimpuls gegeben, wobei das Magnetmaterial 36, 36' entsprechend den Polen 16 mit einer Anzahl von Nord- und Südpolen magnetisiert wird.
1 zeigt den Kern mit den einzelnen Magnetenpolen, hier insgesamt acht Magnetpole, die von den Wicklungsdrähten umgeben sind. Während des Magnetisierungsvorgangs wird das Magnetmaterial 36 mit einer entsprechenden Anzahl von Nordpolen 38 und Südpolen 40 in abwechselnder Folge magnetisiert. Im Beispiel gemäß 1 sind vier Nordpole und vier Südpole vorhanden, wobei jeder Pol einen Sektor von 360°/8 = 45° einnimmt.
Da die 100-prozentige Polgleichheit schwer zu erreichen ist, weil beispielsweise die Führung der Wicklungsdrähte 18 im Gehäuse 12 und um den Kern 14 herum für jeden Draht etwas unterschiedlich ist, insbesondere die radiale Verteilung der Wicklungsdrähte 18 und auch die Biegung der Wicklungsdrähte 18 in Richtung der Achse 32 ergeben sich beim Magnetisierungsvorgang magnetische Flüsse, welche zu Ungleichmäßigkeiten des elektromagnetischen Feldes sowohl in radialer als auch in axialer Richtung führen. Diese Ungleichmäßigkeiten des elektromagnetischen Feldes werden auf das Magnetmaterial 36 übertragen, so dass sowohl die Stärke als auch die Richtung der Magnetisierung der Magnetpole von Pol zu Pol unterschiedlich ausfallen kann. Diese Unterschiede sind zwar sehr gering, machen sich aber in der Praxis beim Einsatz des Permanentmagneten in einem Elektromotor bemerkbar. Insbesondere bei sehr schnelldrehenden Elektromotoren führen die unterschiedlichen Magnetisierungen der Pole zu zusätzlichen Kräften, welche unerwünschte Vibrationen im Motor erzeugen. Diese Vibrationen sind unerwünscht, da sie die Motoreigenschaften verschlechtern und zusätzliche Geräusche erzeugen, die das Betriebsgeräusch des Motors erhöhen.
Offenbarung der Erfindung
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Magnetisieren eines Permanentmagneten anzugeben, mit dem eine möglichst gleichmäßige Magnetisierung des Permanentmagneten durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen und weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Magnetisierung in mindestens zwei Magnetisierungsvorgängen durchgeführt wird, wobei die Lage des Magnetmaterials relativ zur Magnetisierungsvorrichtung bei jedem Magnetisierungsvorgang geändert wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Magnetmaterial in der Magnetisierungsvorrichtung angeordnet und ein erster Magnetisierungsvorgang durchgeführt. Dann wird das Magnetmaterial um seine Mittelachse in einem Winkel von 360° geteilt durch die Anzahl der Polpaare gedreht. Nun wird der Magnetisierungsvorgang erneut durchgeführt. Es werden also genauso viele Magnetisierungsvorgänge durchgeführt, wie es Anzahl von Polpaaren gibt, wobei das Magnetmaterial bei jedem Magnetisierungsvorgang in einem Winkel gedreht wird, welcher dem Sektorwinkel von jeweils zwei Polen entspricht.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, dass die Ungleichmäßigkeiten im Magnetfeld der Magnetisierungsvorrichtung gemittelt werden. Dadurch werden die Unterschiede im Magnetfeld der Magnetisierungsvorrichtung vergleichmäßigt und gleichmäßig auf die Pole des Permanentmagneten übertragen. Insgesamt führt dies zu sehr gleichmäßigen Permanentmagneten, sowohl was die Magnetisierungsstärke als auch die Magnetisierungszonen betreffen. Durch das Drehen um einen entsprechenden Winkel lassen sich radiale und tangentiale Unsymmetrien der Magnetisierungsvorrichtung vergleichmäßigen.
Axiale Unsymmetrien lassen sich in einer Weiterbildung der Erfindung dadurch reduzieren, dass das Magnetmaterial umgedreht wird, also die Unterseite nach oben und die Oberseite nach unten angeordnet wird und die entsprechenden Magnetisierungsschritte wiederholt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei ergeben sich aus den Zeichnungen weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen Querschnitt und die gegenseitige Lage der Magnetisierungsvorrichtung und des Magnetmaterials während eines ersten Magnetisierungsschrittes.
2 zeigt einen Querschnitt und die gegenseitige Lage der Magnetisierungsvorrichtung und des Magnetmaterials während eines zweiten Magnetisierungsschrittes.
3 zeigt einen Querschnitt und die gegenseitige Lage der Magnetisierungsvorrichtung und des Magnetmaterials während eines dritten Magnetisierungsschrittes.
4 zeigt einen Querschnitt und die gegenseitige Lage der Magnetisierungsvorrichtung und des Magnetmaterials während eines vierten Magnetisierungsschrittes.
5 zeigt einen Längsschnitt durch eine Magnetisierungsvorrichtung wie sie erfindungsgemäß Verwendung finden kann.
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung
5 zeigt eine Magnetisierungsvorrichtung im Schnitt, wie sie zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann. Die Magnetisierungsvorrichtung 10 wurde bereits im einleitenden Teil der Beschreibung erläutert. Das Magnetmaterial 36 bzw. 36' wird auf den Kern 14 der Magnetisierungsvorrichtung 10 aufgeschoben und der Magnetisierungsvorgang kann beginnen.
1 zeigt die Lage des Materialsmaterials 36 relativ zum Kern 14 und den Polen 16 der Magnetisierungsvorrichtung während eines ersten Magnetisierungsvorgangs. Die Wicklungen werden unter Strom gesetzt, so dass sich durch die Pole 16 der Magnetisierungsvorrichtung 10 ein Magnetfeld ausbreitet, wodurch eine entsprechende Anzahl von Nordpolen 38 und Südpolen 40 dem Magnetmaterial 36 einprägt wird. Im gezeigten Fall umfasst der Kern 14 acht Pole 16, so dass das Magnetmaterial 36 ebenfalls acht Pole, davon vier Südpole und vier Nordpole, aufweist.
In einem zweiten Schritt wird das Magnetmaterial auf der Magnetisierungsvorrichtung um die Achse 32 um 90° gedreht, so dass beispielsweise der Südpol S1 auf der Position zu liegen kommt, wo vorher der Südpol S2 war. In dieser Position wird der Magnetisierungsvorgang, wie es oben beschrieben ist, wiederholt durchgeführt.
Gemäß 3 wird in einem dritten Schritt das Magnetmaterial 36 wiederum um 90° im Uhrzeigersinn gedreht, so dass der Südpol S1 auf einer Position zu liegen kommt, wo zu Beginn der Südpol S3 war. In dieser Position wird der Magnetisierungsvorgang ein drittes Mal durchgeführt.
In einem vierten Schritt gemäß 4 wird nun das Magnetmaterial 36 wiederum in einem Winkel von 90° um die Achse 32 gedreht, so dass der Südpol S1 an einer Position zu liegen kommt, wobei bei der zu Beginn der Südpol S4 lag. Nun wird ein letztes Mal magnetisiert und der Magnetisierungsvorgang abgeschlossen. Erfindungsgemäß wird also jeder Pol des Magnetmaterials viermal in verschiedenen Positionen magnetisiert, so dass Toleranzen, hervorgerufen durch Ungleichmäßigkeiten der Magnetisierungsvorrichtung gemittelt werden.
Eine weitere Vergleichmäßigung der Magnetisierung kann erreicht werden, insbesondere in axialer Richtung, wenn nach dem oben beschriebenen Magnetisierungsvorgang das Magnetmaterial 36 umgekehrt auf den Kern 14 geschoben wird und die oben beschriebenen Magnetisierungsvorgänge wiederholt durchgeführt werden.

10: Magnetisierungsvorrichtung
12: Gehäuse
14: Kern
16: Pole
18: Wicklungsdrähte
20: Vergussmasse
22: Kühltrichter
24: elektrischer Anschlussbolzen
26: Abstandhalter
28: Temperatursensor
30: Mantel
32: Achse
36, 36': Magnetmaterial
38: Nordpole (N1, N2, N3, N4)
40: Südpole (S1, S2, S3, S4)

Claims

Verfahren zum Magnetisieren eines Permanentmagneten, wobei der Permanentmagnet aus einem ring- oder scheibenförmigen Magnetmaterial (36; 36') besteht, dem in einer Magnetisierungsvorrichtung (10) eine Anzahl n von magnetischen Polpaaren (38; 40) aufgeprägt wird, wobei die Nord- und Südpole (38; 40) abwechselnd am Umfang des Magnetmaterials (36; 36') verteilt angeordnet werden und Sektorzonen mit einem Winkel von 360°/2n bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetisierung in mindestens zwei Magnetisierungsvorgängen durchgeführt wird, wobei die Lage des Magnetmaterials (36; 36') relativ zur Magnetisierungsvorrichtung (10) bei jedem Magnetisierungsvorgang geändert wird ist.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Anordnen des Magnetmaterials (36; 36') an der Magnetisierungsvorrichtung (10), b) Ausführen eines Magnetisierungsvorgangs, c) Drehen des Magnetmaterials (36; 36') um eine Achse (32) in einem Winkel von 360°/n, d) Wiederholen der Schritte b) und c) n-1 mal.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Schritte: e) Umdrehen des Magnetmaterials (36; 36') in axialer Richtung, und f) Wiederholen der Schritte 2.b) und 2.c) n mal.