DE102008005072A1

DE102008005072A1 - Verfahren zur Befestigung von Magneten in einem Zylinder, insbesondere für einen Läufer, so hergestellter Läufer und Axialflussmaschine mit solch einem Läufer

Info

Publication number: DE102008005072A1
Application number: DE102008005072A
Authority: DE
Inventors: Klaus Bien
Original assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Current assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2009-07-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen von, insbesondere magnetisierbaren, Magneten in einem Zylinder, bei dem eine Halteeinrichtung mit einer zumindest teilweise im wesentlichen zylinderförmigen Außenfläche mit den Magneten bestückt sowie in einen zumindest bereichsweise zylindrischen Träger eingebracht wird, und zwischen den Träger und die Halteeinrichtung samt Magnete zumindest bereichsweise ein aushärtbares Fluid eingebracht wird, das nach seinem Aushärten eine feste Matrix zur Befestigung der Magnete bildet, wobei die Halteeinrichtung nach dem Aushärten des Fluids von der Matrix und den Magneten getrennt und aus dem Träger entfernt wird, einen mit solch einem Verfahren aufgebauten Läufer für eine Axialflußmaschine und eine Axialflußmaschine mit solch einem Läufer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen von, insbesondere magnetisierbaren, Magneten in einem Zylinder, bei dem eine Halteeinrichtung mit einer zumindest teilweise im wesentlichen zylinderförmigen Außenfläche mit den Magneten bestückt sowie in einen zumindest bereichsweise zylindrischen Träger eingebracht wird, und zwischen den Träger und die Halteeinrichtung samt Magnete zumindest bereichsweise ein aushärtbares Fluid einge bracht wird, das nach seinem Aushärten eine feste Matrix zur Befestigung der Magnete bildet, einen mit solch einem Verfahren aufgebauten Läufer für eine Axialflußmaschine und eine Axialflußmaschine mit solch einem Läufer.
In der nicht vorveröffentlichten DE 10 2007 031 239.5 ist ein Hilfsaggregat eines Verbrennungsmotors beschrieben, das zur Ausführung einer Stellbewegung mit einer elektrischen Axialflußmaschine zu koppeln ist, die ihrerseits wiederum einen Stator und einen Rotor aufweist. Der Rotor weist seinerseits einen an einer Stirnseite offenen, becherförmigen, tiefgezogenen Träger auf, an dessen kreiszylindrischer Innenwand Permanentmagnetelemente in koaxialen Reihen, in Umfangsrichtung versetzt, angeklebt, eingegossen oder anderweitig formschlüssig befestigt sind, ohne daß die Herstellung dieses Aufbaus näher beschrieben ist.
Aus der DE 1 072 720 A1 ist eine ringförmige Dauermagnetanordnung bekannt, bei welcher Magnete und Weicheisenleitstücke mit einem erstarrenden Gußmittel umspritzt und von einem Weicheisenring umgeben sind. Die magnetisierten Magnetkörper sind dabei in einen eingegossenen oder eingespritzten Ring aus einem thermoplastischen oder pyroplastischen Kunststoff eingebettet und auf diese Weise am Weicheisenring festgelegt. Der Ring wird zu diesem Zweck durch Eingießen oder Einspritzen unter Einsatz einer Schablone hergestellt, und die Magnetkörper werden durch Distanzstifte in einer gewünschten Lage gehalten. Zur weiteren Sicherung der Magnetkörper ist im Innenumfang des Weicheisenrings eine Nut vorgesehen, die sich mit dem nicht ferromagnetischen Werkstoff des Rings füllt. Dieser Aufbau ist relativ kompliziert, und durch die Verwendung der Distanzstifte kann es zu Fehlern während der Fertigung kommen, woraus ein hoher Ausschuß bei den gefertigten Bauteilen in einer Massenproduktion resultieren kann. Zudem verbleibt in jeder derart gefertigten Dauermagnetanordnung eine Halteeinrichtung.
Die DE 42 24 757 A1 offenbart eine Lagefixierung von Permanentmagneten, die mit einem Käfig aus nichtmagnetischem Material erreicht wird. Die Permanentmagnete sind dabei mit dem Käfig und dem Umfang eines Rotors mittels Klebstoff verbunden. Der Rotor wiederum besitzt flache Ringnuten, die im Bereich von stirnseitigen Ringen des Käfigs angeordnet sind. Nachteilig ist hieran, daß bei der Verwendung von Klebstoff eine Veränderung der Position der Permanentmagnete möglich ist.
Aus der DE 10 2005 048 731 A1 ist ein Permanentmagnetrotor bekannt, der ein geblechtes Joch mit daran ausgeführten, radial gerichteten Haltevorsprüngen umfaßt, zwischen denen Aufnahmeräume zur Anordnung von Permanentmagneten angeordnet sind. Die Haltevorsprünge weisen dabei sich in axialer Richtung erstreckende Ausnehmungen auf, die in Umfangsrichtung des Rotors von jeweils zwei Halteabschnitten begrenzt werden, wobei die Halteabschnitte vorgespannt an den Permanentmagneten anliegen und diese in den Aufnahmeräumen fixieren. Nachteilig ist hieran, daß die relativ aufwendige Halteeinrichtung ein Teil des Permanentmagnetrotors wird.
Eine ähnliche elastische Positioniervorrichtung ist aus der DE 35 10 845 A1 bekannt. Dabei werden die Magnete unter geringer Vorspannung in einem elastischen Separator fixiert, der zur Fixierung der Magnete nicht durchgehende Vertiefungen aufweist. Obwohl sich so die schwierige Handhabung von Klebemitteln vermeiden läßt, ist nachteilig hieran, daß die Positioniervorrichtung ein Teil des aufgebauten Bauteils wird und somit nicht wieder verwendbar ist.
Eine elastische Fixierung von Permanentmagneten ist aus der DE 28 27 068 A1 bekannt, bei der eine Mehrzahl von Keilaufnahmeteilen vorgesehen ist, wobei jeder Keil in ein Keilaufnahmeteil so einführbar ist, daß Magnete gegen ein eisernes Schwungrad gedrückt und festgehalten werden. Ein Bindemittel kann in eine Nut des eisernen Schwungrads getropft werden, so daß die Lücke zwischen den Magneten und dem eisernen Schwungrad mit dem Bindemittel gefüllt ist, um die Stärke der Befestigung zu erhöhen. Auch hier wird zur Fixierung der Magnete der Nachteil in Kauf genommen, daß die aufwendige Halteeinrichtung ein Teil des aufgebauten Bauteils wird.
Aus der EP 1 788 690 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Permanentmagnetrotors, der einen zylindrischen zentralen Kern umfaßt, der von einer Vielzahl von Permanentmagneten umgeben ist, bekannt. Zur Positionierung der Magnete wird ein tassenförmiger Körper aus einem Plastikmaterial eingesetzt, der eine Vielzahl von longitudinalen Öffnungen beinhaltet. Zur Fixierung der Magnete wird ein Plastikmaterial injiziert, so daß eine käfigähnliche Struktur entsteht. Nachteilig ist hieran, daß für jeden Permanentmagnetrotor ein Fixierungselement verbraucht wird, das im Permanentmagnetrotor verbleibt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, das gattungsgemäße Verfahren dahingehend weiterzuentwickeln, daß die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden. Insbesondere sollen weniger Kosten durch die Verwendung einer geringeren Anzahl aufwendiger Bauteile entstehen, während gleichzeitig aber auch weiterhin auf die Verwendung von Klebstoffen verzichtet werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Halteeinrichtung nach dem Aushärten des Fluids von der Matrix und den Magneten getrennt und aus dem Träger entfernt wird.
Dabei kann vorgesehen sein, daß an dem Außenumfang der Halteeinrichtung, vorzugsweise in Form eines Kerns, die Magnete, vorzugsweise in Form von Permanentmagneten, in wenigstens einer im wesentlichen ringförmigen Reihe mit wechselnder Polarität positioniert werden, wobei vorzugsweise zumindest zwei solcher ringförmiger Reihen, insbesondere versetzt zueinander, bereitgestellt werden. Die Versetzung kann bspw. um eine halbe Magnetbreite sein.
Auch kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Polarität der Magnete von einem Ende des Trägers zu dem anderen Ende des Trägers spiralförmig verläuft, wobei vorzugsweise die Spiralrichtung mit der Drehrichtung im Falle der Ausbildung eines Läufers zusammenfällt.
Bei erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, daß der Träger als ein einseitig geschlossenes Rohr oder Becher mit einer Öffnung für eine Abtriebswelle eines Läufers und/oder im wesentlichen aus einem magnetisierbaren Material, vorzugsweise Weicheisen, ausgebildet wird.
Auch wird vorgeschlagen, daß die Magnete auf der Halteeinrichtung durch Nocken oder Vorsprünge der Halteeinrichtung positioniert werden.
Dabei kann vorgesehen sein, daß die Nocken oder Vorsprünge zum Entfernen der Halteeinrichtung zumindest teilweise in das Innere der Halteeinrichtung gezogen werden.
Des weiteren kann vorgesehen sein, daß die Halteeinrichtung lösbar aufgebaut wird aus einem äußeren Kern mit Ausnehmungen für die Nocken oder Vorsprünge, einer Vielzahl von Segmenten, auf deren nach außen weisenden Oberflächen die Nocken oder Vorsprünge bereitgestellt werden, und einem inneren Kern, längs dessen die Segmente bewegt werden können, um die Nocken oder Vorsprünge durch die Ausnehmungen nach außen aus der Halteeinrichtung hervorzubewegen oder in das Innere der Halteeinrichtung hineinzubewegen.
Ferner wird vorgeschlagen, daß sich der Außenumfang des inneren Kerns entlang seiner Achse im wesentlichen stetig verkleinert, der Außenumfang der Segmente sich entlang der Achse des inneren Kerns im wesentlichen stetig vergrößert, so daß beim relativen Bewegen der Segmente entlang der Achse des inneren Kerns in Richtung der Verkleinerung des Außenumfangs des Kerns die Nocken oder Vorsprünge in den Kern bewegt werden, wobei vorzugsweise der innere Kern mit einer Konusform und jedes Segment mit einer Keilform ausgebildet wird.
Erfindungsgemäße Verfahren können sich auch dadurch auszeichnen, daß die Nocken oder Vorsprünge auf einer oder durch einen faltbaren und/oder flexiblen, insbesondere aus Kunststoff gespritzten oder gegossenen, Schicht bereitgestellt werden.
Dabei kann vorgesehen sein, daß die faltbare und/oder flexible Schicht nach dem Entfernen der Halteeinrichtung aus dem Träger von der Halteeinrichtung entfernt wird, vorzugsweise aufgelöst oder abgelöst wird.
Es kann bevorzugt vorgesehen sein, daß eine Beschichtung auf die Oberfläche der Halteeinrichtung zumindest teilweise aufgebracht wird, auf der die Matrix im wesentlichen nicht haftet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das aushärtbare Fluid, insbesondere in Form eines Duroplasts oder Thermoplasts, zumindest teilweise durch Ausnehmungen im Träger zwischen den Träger und die Magnete eingebracht wird.
Auch kann vorgesehen sein, daß die Magnete mit einer Auflagefläche auf der Halteeinrichtung positioniert werden, die kleiner als die der Auflagefläche gegenüberliegende Fläche zur Verankerung in der Matrix ausgebildet wird.
Des weiteren kann vorgesehen sein, daß die Halteeinrichtung nach Entfernen aus dem Träger zumindest teilweise wiederverwendet werden kann, insbesondere zum Herstellen eines Läufers.
Erfindungsgemäß wird auch ein Läufer für eine Axialflußmaschine, insbesondere einen Axialflußmotor, vorgeschlagen, der mit einem zylindrischen Träger, einer Vielzahl von Magneten an der Innenfläche des Trägers und einer zumindest teilweise konzentrisch im Träger verlaufenden Abtriebswelle, wobei der Läufer in einem solchen Verfahren gefertigt worden ist.
Schließlich wird mit der Erfindung auch eine Axialflußmaschine mit solch einem Läufer vorgeschlagen.
Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß magnetisierte Magnete auf einer Halteeinrichtung positioniert werden können, die nach einem Umgießen der Magnete mit einer Matrix, z. B. aus Kunststoff, entfernt und so wieder verwendet werden kann. Halteelemente der Halteeinrichtung, mit denen die Magnete in gewünschten Positionen gehalten werden, sind dazu einerseits lösbar mit den Magneten verbunden und andererseits derart beweglich, daß sie beispielsweise nach Fertigstellung eines Rotors, auf dessen Innenfläche besagte Magnete positioniert worden sind, auch möglichst problemlos wieder entfernt werden können. Dazu können radial nach innen bewegliche Nocken als Halteelemente der Halteeinrichtung verwendet werden. Alternativ dazu kann auch ein faltbarer Kern verwendet werden, der an seiner Oberfläche Nocken als Halteelemente für die magnetisierten Permanentmagnete aufweist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert sind. Dabei zeigt:
1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Rotors oder Läufers für einen Außenläufermotor;
2 eine perspektivische Vorderansicht einer Halteeinrichtung zur Herstellung des Läufers von 1;
3 eine Teilvergrößerung der Halteeinrichtung nach 2;
4 eine perspektivische Rückansicht eines Teils der Halteeinrichtung von 2, beim Zusammenbau;
5 eine perspektivische Ansicht eines ersten äußeren Kerns einer Halteeinrichtung zur Herstellung des Läufers von 1;
6 eine Seitenansicht eines Kerns, beinhaltend den äußeren Kern von 5 mit eingebrachter Halteeinrichtung nach 2;
7 eine perspektivische Darstellung des Kerns von 6, mit Magneten bestückt;
8 eine Querschnittansicht sowie eine Längsschnittansicht des bestückten Kerns von 7;
9 sechs perspektive Darstellungen zur Erläuterung des Aufbaus (A, B, C, D, E, F) des Läufers von 1 mit einem Kern nach 6; und
10 acht perspektive Darstellungen zur Erläuterung des Aufbaus des (A, B, C, D, E, F, G, H) Läufers von 1 mit einem zweiten Kern.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Rotor oder Läufer 1 für eine Axialflußmaschine, genauer gesagt einem Außenläufermotor, wobei der der Läufer 1 einen an einer Stirnseite offenen, becherförmigen, tiefgezogenen Träger 2 aufweist. An der kreiszylindrischen Innenwand des Trägers 2 befinden sich Permanentmagnetelemente N, S in koaxialen Reihen, die in Umfangsrichtung versetzt in eine Matrix 4 eingegossen und damit formschlüssig befestigt sind. Benachbarte Permanentmagnetelemente N, S in einer koaxialen Reihe weisen dabei jeweils eine unterschiedliche Polarität, d. h. in Nord-(N) und in Südrichtung (S), auf. Zwei benachbarte koaxiale Reihen sind zudem jeweils um eine halbe Magnetelementenbreite versetzt aufgebaut und zwar so, daß sich die Polarität der Permanentmagnete N, S vom Boden 8 des becherförmigen Trägers 2 in Richtung der Öffnung des Trägers 2 immer in die gleiche Richtung verschiebt, sozusagen spiralförmig verläuft. Die Richtung, in die die koaxialen Reihen von Permanentmagnetelementen N, S verschoben sind, also die Spiralrichtung, bestimmen die Umlaufrichtung der Axialflußmaschine, die mit einem solchen Läufer 1 aufgebaut ist. Eine Abtriebswelle 6 durchragt das Innere des becherförmigen Trägers 2.
2 zeigt den schematischen Aufbau einer Halteeinrichtung 10 zum Aufbau des Läufers 1 von 1, wobei genauer gesagt ein Teil eines Kerns 12, mit dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist, dargestellt ist. Auf der Oberfläche eines inneren Kerns 14 sind sechzehn hakenförmige Schienen 16 ausgeformt, in denen parallel zur Längsachse des inneren Kerns 14 sechzehn Segmente 18 verschiebbar angeordnet sind. Der innere Kern 14 ist sich konisch verbreiternd ausgebildet, so daß im im Träger 2 eingebrachten Zustand die kleinste Querschnittsfläche benachbart zum Boden 8 verläuft. Jedes der sechzehn Segmente 18 weist eine Vielzahl von Nocken 19 auf, wobei die Segmente 18 konisch zulaufend ausgebildet sind, und zwar so, daß sie im im Träger 2 zusammen mit dem inneren Kern 14 eingebauten Zustand die größte Querschnittsfläche benachbart zum Boden 8 aufweisen. Um die Segmente 18 herum ist ein Außenkern (siehe 5) mit Öffnungen für die Nocken 19 der Segmente 18 anordbar. Der radiale Abstand zwischen den Nocken 19 und der Längsachse des inneren Kerns 14 ist durch eine axiale Bewegung der Segmente 18 entlang der Schienen 16 aufgrund der konischen Ausgestaltung des inneren Kerns 14 sowie der Segmente 18 einstellbar.
3 zeigt den schematischen Aufbau zweier benachbarter Segmente 18', 18'' mit einer Vielzahl von Nocken 19', 19''. An der Unterseite weisen diese Segmente 18', 18'' hakenförmige Schienen 17 auf, die in die Schienen 16 des inneren Kerns 14 greifen können, also komplementär zu letzteren ausgeformt sind.
4 zeigt den konisch geformten inneren Kern 14 in dessen Schienen 16 vier Segmente 18''', 18'''' in unterschiedliche Positionen über deren Schienen 17 eingeschoben sind. Der Radius des konischen inneren Kerns 14 ist auf der dem Bild zugewandten Seite größer als auf der dem Bild abgewandten Seite, so daß dann, wenn die Segmente 18'''' entlang der Schienen 16 in Richtung des kleineren Radius des inneren Kerns 14, also auf dem Bild nach links, oben, hinten verschoben sind, enger zusammenrücken und damit dichter zur Längsachse des inneren Kerns 14 verlaufen, wodurch der Außenradius dieser Anordnung verringert wird. Befinden sich die Segmente 18''' im hinteren Bereich des inneren Kerns 14, so liegen diese also dichter beisammen und bilden eine Anordnung mit einem kleineren Radius, als wenn sie in einem vorderen Bereich der Schienen 16 des inneren Kerns 14 angeordnet sind, wie die Segmente 18''''.
5 zeigt einen äußeren Kern 20 mit einer Vielzahl von Ausnehmungen 22 für die Nocken 19 der Segmente 18 sowie einer Öffnung 24 für die Abtriebswelle 6 des Läufers 1. Auf der der Öffnung 24 gegenüberliegenden Seite umfaßt der äußere Kern 20 einen hervorragenden Rand 26, auf den mit Bezug auf 6 zurückgekommen wird.
6 zeigt den äußeren Kern 20, in dem ein mit Segmenten 18 bestückter Kern 12 angeordnet ist. Die Segmente 18 befinden sich in einer Position, in der ihre Nocken 19 durch die Ausnehmungen 22 des äußeren Kerns 20 hindurchragen. Diese Konfiguration, bestehend aus dem inneren Kern 14, einer Vielzahl von Segmenten 18 und dem äußeren Kern 20 ist erfindungsgemäß mit magnetisierten Magneten zu bestücken.
Wird der innere Kern 14, dessen Grundfläche mit größerem Radius dem Ring 26 des äußeren Kerns 20 zugewandt ist, aus dem äußeren Kern 20 herausgezogen, werden die Nocken 19 der Segmente 18 in den Ausnehmungen 22 des äußeren Kerns 20 eingezogen bzw. versenkt, nämlich aufgrund der Reduktion deren Außenradius.
7 zeigt den äußeren Kern 20 nach Bestückung mit einer Vielzahl von magnetisierten Permanentmagneten 30, 31 abwechselnder Polarität N, S. Die Nocken 19 der Segmente 18, die durch die Ausnehmungen 22 ragen, halten die Permanentmagnete 30, 31 dabei in den gewünschten Positionen auf der Oberfläche des äußeren Kerns 20.
8 zeigt eine Querschnittsansicht sowie eine Längsschnittansicht des Aufbaus von 7. Dem Längsschnitt läßt sich dabei gut die konische Ausgestaltung des inneren Kerns 14 sowie der Segmente 18 entnehmen.
Sobald der Kern 12 (9A) mit den Permanentmagneten 30, 31 bestückt ist (9B), kann er in eine äußere Form, wie z. B. eine Außenhülle 40 mit Abtriebswelle 6 gemäß 9C, eingebracht werden, in die eine flüssige Matrix, z. B. ein Plastikmaterial, gespritzt werden kann. Bei solch einem Spritzvorgang werden auch die Permanentmagnete 30, 31 und der äußere Kern 20 von außen mit einem Plastikmaterial zum Bilden der Matrix 4 (1) umspritzt. Hierzu kann beispielsweise ein Thermoplast mit einer hohen Arbeitstemperatur verwendet werden. Sobald die Matrix 4 erstarrt ist (9D), können durch ein Verschieben des inneren Kerns 14 entlang seiner Längsachse aus dem äußeren Kern 20 heraus die Nocken 19 in den Ausnehmungen 22 des äußeren Kerns 20 versenkt werden. Sobald die Nocken 19 innerhalb des äußeren Kerns 20 liegen, also nicht mehr aus der Oberfläche des Kerns 12 herausragen, kann der gesamte Kern 12 aus dem fertig aufgebauten Rotor oder Läufer 1 einfach herausgezogen werden (9E).
Damit sich die mit der Matrix 4 in Kontakt kommenden Bereiche des Kerns 12 besser von der Matrix 4 lösen lassen, kann vorgesehen sein, daß die Oberfläche der Nocken 19 und die Außenfläche des äußeren Kerns 20 mit einer Beschichtung versehen sind, die ein Anhaften der Matrix verschlechtert oder unterbindet.
9F zeigt somit den fertig aufgebauten Läufer 1 für eine nicht gezeigte Axialflußmaschine. Dieser Läufer 1 kann dann als Bauteil freigegeben werden, um noch letzte Feinbearbeitungsschritte, wie z. B. Auswuchten, durchzuführen, und um dann die Axialflußmaschine zusammenzubauen, während der äußere Kern 20, die Segmente 18 und der innere Kern 14, die die Halteeinrichtung für die Permanentmagnete gebildet haben, zum Aufbau eines weiteren Läufers 1 wiederverwendet werden können.
10 zeigt eine andere Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassend acht Verfahrensschritte A, B, C, D, E, F, G, H, zum Aufbau eines Läufers 100 für eine Axialflußmaschine, nämlich wie folgt:
In einem Schritt A wird zunächst ein zylindrischer innerer Kern 114 aus einem magnetisierbaren Material bereitgestellt, der eine Öffnung 124 für eine Abtriebswelle 200 des zu fertigenden Läufers 100 aufweist.
In einem Verfahrensschritt B wird über den inneren Kern 114 eine dünne Haut mit Nocken 119 in Form eines äußeren Kerns oder Hilfsgitters 112 gespritzt und so ein Kern 116 aufgebaut.
In einem Verfahrensschritt C wird der innere Kern 114 mit dem Hilfsgitter 112 über eine Bestückungsanlage mit magnetisierten Magneten N, S, also Permanentmagneten 30, 31, bestückt. Die Permanentmagnete 30, 31 werden über das Hilfsgitter 112 in ihrer Position gehalten.
In einem Verfahrensschritt D wird ein Träger in Form eines Rohrs 140 zusammen mit der Abtriebswelle 200 bereitgestellt. In der Oberfläche des Rohrs 140 befinden sich Öffnungen 141 zum Durchleiten eines fluiden Mediums. Der mit den Magneten 30, 31 bestückte Kern 116 wird auf die Abtriebswelle 200 aufgesteckt und in das Rohr 140 eingeführt.
Im nächsten Verfahrensschritt E wird die gesamte Montagebaugruppe, bestehend aus dem Rohr 140 mit den Öffnungen 141 und der Abtriebswelle 200 sowie dem mit den Magneten 30, 31 bestückten Kern 116 in eine Spritzgießform eingelegt, und das Rohr 140 wird von innen und außen mit einer Matrix 150 in Form eines flüssigen Kunststoffs umspritzt. Der Kunststoff kann dabei durch die Öffnungen des Rohrs auch in die Bereiche zwischen dem Rohr und den Magneten eindringen. Anschließend wird der Kunststoff ausgehärtet.
Sobald der Kunststoff ausgehärtet ist, kann in einem Verfahrensschritt F der magnetisierbare innere Kern 114 aus dem Rohr 140 herausgezogen und für einen folgenden Läufer-Aufbau in einem Verfahrensschritt A wieder verwendet werden.
In einem anschließenden Verfahrensschritt G wird dann das fertige Bauteil, also der Läufer 100, dadurch entformt, daß das Hilfsgitter 112 entfernt wird. Das Hilfsgitter 112 läßt sich nur dann einfach aus dem Läufer 100 entfernen, wenn es möglichst leicht faltbar gestaltet ist. Dazu ist es zweckmäßig, zum Aufbau des Hilfsgitters 112 entweder einen möglichst flexiblen Kunststoff zu verwenden, oder an dem Hilfsgitter 112 Knickstellen vorzusehen, die ein Zusammenfalten des Hilfsgitters 112 ermöglichen. Das Hilfsgitter 112 kann entweder erneut in einem Verfahrensschritt B verwendet werden, indem es auf den magnetisierbaren inneren Kern 114 aufgesteckt wird, oder das Material desselben wird erneut aufgeschmolzen, um ein neues Hilfsgitter 112 in einem Verfahrensschritt B aufzuspritzen.
In einem Verfahrensschritt H kann schließlich der fertige Läufer 100 zur Weiterverarbeitung freigegeben werden.
Wenn die Fläche, mit der die Magnete 30, 31 auf dem Kern 20, 116 aufliegen, kleiner als die gegenüberliegende, nach außen reichende Fläche der Magnete 30, 31 ist, ist eine stärkere Fixierung der Magnete in der Matrix 4, 150 zu erreichen. Das liegt daran, daß die Magnete in einer solchen Anordnung nicht einfach herausfallen können, da sie mit dem breiteren bzw. dickeren Ende in der Matrix feststecken.
Die in der voranstehenden Beschreibung, den Figuren sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

1: Läufer
2: Träger
4: Matrix
6: Abtriebswelle
8: Boden
10: Halteeinrichtung
12: Kern
14: Innerer Kern
16: Schiene
17: Schiene
18, 18', 18'', 18''', 18'''': Segmente
19, 19', 19'': Nocken
20: Äußerer Kern
22: Ausnehmung
24: Öffnung
26: Ring
30: Magnet
31: Magnet
40: Außenhülle
100: Läufer
112: Hilfsgitter
114: Inner Kern
116: Kern
119: Nocken
124: Öffnung
140: Hülle
141: Öffnung
150: Matrix
200: Abtriebswelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102007031239 [0002]
- DE 1072720 A [0003]
- DE 4224757 A [0004]
- DE 102005048731 A1 [0005]
- DE 3510845 A1 [0006]
- DE 2827068 A1 [0007]
- EP 1788690 A1 [0008]

Claims

Verfahren zum Befestigen von, insbesondere magnetisierbaren, Magneten (30, 31) in einem Zylinder, bei dem eine Halteeinrichtung (10) mit einer zumindest teilweise im wesentlichen zylinderförmigen Außenfläche mit den Magneten (30, 31) bestückt sowie in einen zumindest bereichsweise zylindrischen Träger (2) einge bracht wird, und zwischen den Träger (2) und die Halteeinrichtung (10) samt Magnete (30, 31) zumindest bereichsweise ein aushärtbares Fluid eingebracht wird, das nach seinem Aushärten eine feste Matrix (4, 150) zur Befestigung der Magnete (30, 31) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (10) nach dem Aushärten des Fluids von der Matrix (4, 150) und den Magneten (30, 31) getrennt und aus dem Träger (2) entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Außenumfang der Halteeinrichtung (10), vorzugsweise in Form eines Kerns (12, 116), die Magnete (30, 31), vorzugsweise in Form von Permanentmagneten, in wenigstens einer im wesentlichen ringförmigen Reihe mit wechselnder Polarität positioniert werden, wobei vorzugsweise zumindest zwei solcher ringförmiger Reihen, insbesondere versetzt zueinander, bereitgestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität der Magnete (30, 31) von einem Ende des Trägers (2) zu dem anderen Ende des Trägers (2) spiralförmig verläuft, wobei vorzugsweise die Spiralrichtung mit der Drehrichtung im Falle der Ausbildung eines Läufers (1) zusammenfällt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (2) als ein einseitig geschlossenes Rohr oder Becher mit einer Öffnung für eine Abtriebswelle (6, 200) eines Läufers (1) und/oder im wesentlichen aus einem magnetisierbaren Material, vorzugsweise Weicheisen, ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (30, 31) auf der Halteeinrichtung (10) durch Nocken (19, 119) oder Vorsprünge der Halteeinrichtung (10) positioniert werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (19) oder Vorsprünge zum Entfernen der Halteeinrichtung (10) zumindest teilweise in das Innere der Halteeinrichtung (10) gezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (10) lösbar aufgebaut wird aus einem äußeren Kern (20) mit Ausnehmungen (22) für die Nocken (19) oder Vorsprünge, einer Vielzahl von Segmenten (18), auf deren nach außen weisenden Oberflächen die Nocken (19) oder Vorsprünge bereitgestellt werden, und einem inneren Kern (14), längs dessen die Segmente (18) bewegt werden können, um die Nocken (19) oder Vorsprünge durch die Ausnehmungen (22) nach außen aus der Halteeinrichtung (10) hervorzubewegen oder in das Innere der Halteeinrichtung (10) hineinzubewegen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Außenumfang des inneren Kerns (14) entlang seiner Achse im wesentlichen stetig verkleinert, der Außenumfang der Segmente (18) sich entlang der Achse des inneren Kerns (14) im wesentlichen stetig vergrößert, so daß beim relativen Bewegen der Segmente (18) entlang der Achse des inneren Kerns (14) in Richtung der Verkleinerung des Außenumfangs des Kerns (12) die Nocken (19) oder Vorsprünge in den Kern (12) bewegt werden, wobei vorzugsweise der innere Kern (14) mit einer Konusform und jedes Segment (18) mit einer Keilform ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruche 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nocken (119) oder Vorsprünge auf einer oder durch einen faltbaren und/oder flexiblen, insbesondere aus Kunststoff gespritzten oder gegossenen, Schicht (112) bereitgestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die faltbare und/oder flexible Schicht (112) nach dem Entfernen der Halteeinrichtung (10) aus dem Träger (2) von der Halteeinrichtung (10) entfernt wird, vorzugsweise aufgelöst oder abgelöst wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beschichtung auf die Oberfläche der Halteeinrichtung (10) zumindest teilweise aufgebracht wird, auf der die Matrix (4, 150) im wesentlichen nicht haftet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aushärtbare Fluid, insbesondere in Form eines Duroplasts oder Thermoplasts, zumindest teilweise durch Ausnehmungen (141) im Träger (2) zwischen den Träger (2) und die Magnete (30, 31) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (30, 31) mit einer Auflagefläche auf der Halteeinrichtung (10) positioniert werden, die kleiner als die der Auflagefläche gegenüberliegende Fläche zur Verankerung in der Matrix (4, 150) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (10) nach Entfernen aus dem Träger (2) zumindest teilweise wiederverwendet werden kann, insbesondere zum Herstellen eines Läufers (1).
Läufer (1, 100) für eine Axialflußmaschine, insbesondere einen Axialflußmotor, mit einem zylindrischen Träger (2), einer Vielzahl von Magneten (30, 31) an der Innenfläche des Trägers (2) und einer zumindest teilweise konzentrisch im Träger (2) verlaufenden Abtriebswelle (6, 200), wobei der Läufer (1, 100) in einem Verfahren nach einem vorangehenden Ansprüche gefertigt worden ist.
Axialflußmaschine mit einem Läufer (1, 100) nach Anspruch 15.