DE102011014506A1

DE102011014506A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Aufmagnetisieren von Dauermagneten einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE102011014506A1
Application number: DE201110014506
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing.(FH) Stolz Walter; Dr. Inderka Robert; Dipl.-Ing. Nietfeld Franz; Dr.-Ing. Armstrong Neil
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2012-09-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufmagnetisieren von Dauermagneten (3) eines Rotors (1) einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Wechselstrommaschine, umfassend zumindest eine Magnetisierungseinheit (5) zum Zuführen eines Magnetflusses zu einem durch zumindest einen Dauermagneten (3) gebildeten zu magnetisierenden Bereich (2) des Rotors (1). Erfindungsgemäß weist die Magnetisierungseinheit (5) einen Mittelbereich (5.1) und zwei Seitenbereiche (5.2) auf, wobei der Mittelbereich (5.1) parallel zu einer Rotationsachse (R) des Rotors (1) ausgerichtet ist und die beiden Seitenbereiche (5.2) in einem vorgegebenen Winkel zum Mittelbereich (5.1) ausgerichtet sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufmagnetisieren von Dauermagneten (3) eines Rotors (1) einer elektrischen Maschine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufmagnetisieren von Dauermagneten einer elektrischen Maschine nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Aufmagnetisieren von Dauermagneten einer elektrischen Maschine nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8.
Üblicherweise sind Magnetkörper, wie Dauermagnete eines Rotors einer elektrischen Maschine am Ende der Herstellung unmagnetisiert. Zur Aktivierung der im Werkstoff der Dauermagnete enthaltenen magnetischen Eigenschaften werden die Dauermagnete am Ende des Herstellungsverfahrens bekanntermaßen magnetisiert. Hierzu ist eine sogenannte Magnetisierungsvorrichtung vorgesehen, in die ein oder mehrere Dauermagnete eingebracht werden. Dies geschieht üblicherweise im bereits am Rotor montierten Zustand der Dauermagnete, d. h. der fertig montierte Rotor wird in die Magnetisierungsvorrichtung eingebracht. Die Magnetisierungsvorrichtung umfasst ein Impulsmagnetisiergerät, so dass eine oder mehrere Magnetisierungsspulen der Magnetisierungsvorrichtung mit der notwendigen Energie versorgt werden und der oder die Dauermagneten magnetisiert werden.
Aus der WO 2007/141147 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufmagnetisieren von Dauermagneten einer elektrischen Maschine bekannt, wobei eine Anzahl von ersten Dauermagneten jeweils einen magnetischen Nordpol zum Außenumfang des Rotors hin und eine Anzahl von zweiten Dauermagneten jeweils einen magnetischen Südpol zum Außenumfang des Rotors hin aufweisen und in Umfangsrichtung des Rotors die ersten Dauermagneten abwechselnd mit den zweiten Dauermagneten angeordnet sind. Die Vorrichtung umfasst eine Anzahl von Magnetpolen zum gleichzeitigen Zuführen eines Magnetflusses zu ausschließlich gleichpoligen Dauermagneten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Magnetisieren von Dauermagneten einer elektrischen Maschine anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Magnetisieren von Dauermagneten einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Magnetisieren von Dauermagneten einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine Vorrichtung zum Aufmagnetisieren von Dauermagneten eines Rotors einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Wechselstrommaschine, umfasst zumindest eine Magnetisierungseinheit zum Zuführen eines Magnetflusses zu einem durch zumindest einen Dauermagneten gebildeten zu magnetisierenden Bereich des Rotors.
Erfindungsgemäß weist die Magnetisierungseinheit einen Mittelbereich und zwei Seitenbereiche auf, wobei der Mittelbereich parallel zu einer Rotationsachse des Rotors ausgerichtet ist und die beiden Seitenbereiche in einem vorgegebenen Winkel zum Mittelbereich ausgerichtet sind.
Die Vorrichtung ermöglicht das Aufmagnetisieren von zu magnetisierenden Bereichen, welche zumindest abschnittsweise schräg zur Rotationsachse des Rotors ausgerichtet sind, d. h. einen vorgegebenen Schrägungswinkel aufweisen. Dies ermöglicht eine gleichförmige Drehbewegung des Rotors, da auf diese Weise das so genannte Pol- und Nutrasten der elektrischen Maschine im Betrieb reduziert ist, wodurch während einer Umdrehung des Rotors keine oder zumindest deutlich reduzierte Drehmomentschwankungen auftreten.
Die Vorrichtung ist dabei zum Aufmagnetisieren von Rotoren mit unterschiedlich langen zu magnetisierenden Bereichen einsetzbar, welche auch jeweils leicht unterschiedliche Schrägungswinkel aufweisen können. Kurze Rotoren, genauer gesagt, Rotoren mit einem kurzen zu magnetisierenden Bereich, sind durch einen der Seitenbereiche der Magnetisierungseinheit aufmagnetisierbar, wobei sich ein linear schräg verlaufender magnetisierter Bereich ergibt. Bei längeren Rotoren, genauer gesagt bei Rotoren mit einem in axialer Richtung längeren zu magnetisierenden Bereich, sind, abhängig von der Ausrichtung der Seitenbereiche zum Mittelbereich der Magnetisierungseinheit, beispielsweise U-förmig, insbesondere mit weit aufgespreizten Schenkeln der U-Form, tellerquerschittförmig oder V-förmig ausgebildete magnetisierte Bereiche auf dem Rotor erzeugbar. Dadurch entfallen spezielle Magnetisiervorrichtungen für jeden einzelnen Rotortyp und des Weiteren entfallen Rüstzeiten zum Umbau der Vorrichtung, um diese an den jeweiligen Rotortyp anzupassen. Auf diese Weise sind Kostenvorteile realisiert.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Rotors einer elektrischen Maschine mit einem zu magnetisierenden Bereich,
2 eine schematische Darstellung einer Magnetisierungseinheit in Draufsicht,
3 eine schematische Darstellung eines Rotors einer elektrischen Maschine mit einem zu magnetisierenden Bereich und einer über diesem Bereich positionierten Magnetisierungseinheit,
4 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines zu magnetisierenden Bereichs eines Rotors und einer darüber positionierten Magnetisierungseinheit in Draufsicht,
5 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines zu magnetisierenden Bereichs eines Rotors und einer darüber positionierten Magnetisierungseinheit in Draufsicht,
6 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines zu magnetisierenden Bereichs eines Rotors und einer darüber positionierten Magnetisierungseinheit in Draufsicht,
7 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines zu magnetisierenden Bereichs eines Rotors und einer darüber positionierten
Magnetisierungseinheit in Draufsicht und
8 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform eines zu magnetisierenden Bereichs eines Rotors und einer darüber positionierten Magnetisierungseinheit in Draufsicht.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Rotors 1 einer nicht dargestellten elektrischen Maschine mit einem zu magnetisierenden Bereich 2 des Rotors 1, wobei der Rotor 1 insbesondere über Bleche oder Blechpakete verfügt. Dieser zu magnetisierende Bereich 2 ist gebildet aus einer Aneinanderreihung von einzelnen, noch aufzumagnetisierenden Dauermagneten 3, welche an einer Mantelfläche 4 des Rotors 1 angeordnet sind, beispielsweise außen auf der Mantelfläche 4 aufgeklebt oder im Bereich der Mantelfläche 4 in einen Rotorkörper teilweise oder vollständig versenkt angeordnet sind. Vollständig versenkte Dauermagnete 3 können insbesondere auch in Taschen in axialer Richtung im Bereich der Mantelfläche im Rotorkörper angeordnet sein, wodurch solche sogenannten vergrabenen Dauermagnete noch von Rotormaterial nach außen hin bedeckt sind.
Die Dauermagnete 3 weisen alle eine einheitliche Dauermagnetlänge und eine einheitliche Dauermagnetbreite BD auf.
In 1 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eine einzelne derartige Reihe von Dauermagneten 3 dargestellt, welche sich über eine axiale Rotorlänge des Rotors 1 von einem stirnseitigen Ende zum gegenüberliegenden stirnseitigen Ende der Mantelfläche 4 des Rotors 1 erstrecken, d. h. eine axiale Länge LB des durch die Dauermagnete 3 gebildeten zu magnetisierenden Bereichs 2 entspricht einer axialen Länge der Mantelfläche 4 des Rotors 1. Diese Dauermagnete 3 sind derart aufzumagnetisieren, dass sie alle die gleiche Polarität aufweisen. Über die Mantelfläche 4 vorzugsweise gleichmäßig verteilt sind weitere, hier nicht dargestellte derartige zu magnetisierende Bereiche 2 angeordnet, welche jeweils mit einer abwechselnden Polarität aufzumagnetisieren sind.
Durch den dargestellten Verlauf der in axialer Richtung in einem vorgegebenen Winkel versetzt hintereinander angeordneten äußeren, im hier dargestellten Beispiel jeweils drei Dauermagnete 3 bildet sich nach dem Aufmagnetisieren im Bereich der stirnseitigen Enden der Mantelfläche 4 ein schräg zu einer Rotationsachse R des Rotors 1 ausgerichteter magnetisierter Bereich aus. D. h. der durch das Aufmagnetisieren dieses Bereichs ausgebildete magnetische Pol des Rotors 1 verläuft in den stirnseitigen Seitenbereichen der Mantelfläche 4 schräg zur Rotationsachse R des Rotors 1 mit einem vorgegebenen Schrägungswinkel α und im mittleren Bereich parallel zur Rotationsachse R, da im mittleren Bereich im hier dargestellten Beispiel drei Dauermagnete 3 parallel zur Rotationsachse R des Rotors R hintereinander angeordnet sind. Der Schrägungswinkel α ist dabei gebildet durch eine Abweichung der Schrägung von einer parallel zur Rotationsachse R auf der Mantelfläche 4 verlaufenden Linie, wobei ein Scheitelpunkt des Schrägungswinkels α auf der Rotationsachse R liegt. Derartig ausgeformte magnetische Pole des Rotors 1 ermöglichen eine gleichförmige Drehbewegung des Rotors 1, da auf diese Weise das so genannte Pol- und Nutrasten der elektrischen Maschine im Betrieb reduziert ist, wodurch während einer Umdrehung des Rotors 1 keine oder zumindest deutlich reduzierte Drehmomentschwankungen auftreten.
Um diese zu magnetisierenden Bereiche 2 des Rotors 1 mittels einer Vorrichtung zweckmäßigerweise gleichzeitig aufmagnetisieren zu können, weist die Vorrichtung Magnetisierungseinheiten 5 auf, welche korrespondierend zu dem in 1 dargestellten zu magnetisierenden Bereich 2 ausgeformt sind. Dabei ist eine Breite BM der Magnetisierungseinheit 5, genauer gesagt eine Breite BM einer dem Rotor 1 und dessen Mantelfläche 4 zugewandten Wirkfläche der Magnetisierungseinheit 5, größer als die Dauermagnetbreite BD der aufzumagnetisierenden Dauermagnete 3. Eine axiale Gesamtlänge LM der Magnetisierungseinheit 5 ist zumindest gleich groß wie die axiale Länge LB des durch die Dauermagnete 3 auf der Mantelfläche 4 des Rotors 1 gebildeten zu magnetisierenden Bereichs 2. Dabei entspricht die axiale Gesamtlänge LM der Magnetisierungseinheit 5 zweckmäßigerweise mindestens der Länge von beispielsweise neun aneinander gereihten Dauermagneten 3, d. h. beispielsweise einer Länge von mindestens 220 mm. Auf diese Weise sind mit der Magnetisierungseinheit 5, wie im Folgenden gezeigt wird, eine Vielzahl unterschiedlicher Rotoren 1 magnetisierbar, deren zu magnetisierende Bereiche 2 beispielsweise eine axiale Länge LB zwischen 40 mm und 220 mm aufweisen. Eine derartige Magnetisierungseinheit 5 ist in 2 in Draufsicht von oben schematisch dargestellt.
Die Vorrichtung weist vorzugsweise eine Anzahl derartiger Magnetisierungseinheiten 5 auf, welche einer Anzahl der zu magnetisierenden Bereiche 2 des Rotors 1 entspricht, d. h. einer Anzahl der zu erzeugenden magnetischen Pole des Rotors 1. Diese Magnetisierungseinheiten 5 sind, hier nicht näher dargestellt, an der Vorrichtung derart angeordnet, dass der Rotor 1 zwischen die Magnetisierungseinheiten 5 einschiebbar ist, wobei eine Verteilung der Magnetisierungseinheiten 5 an der Vorrichtung einer Verteilung der zu magnetisierenden Bereiche 2 über einen Umfang des Rotors 1 hinweg entspricht.
In einem Verfahren zum Aufmagnetisieren wird der Rotor 1, welcher die noch nicht magnetisierten Dauermagnete 3 aufweist, derart in der Vorrichtung positioniert, dass die Magnetisierungseinheiten 5 mit einem vorgegebenen Abstand zur Mantelfläche 4 des Rotors 1, d. h. mit einem vorgegebenen Luftspalt, über dem der jeweiligen Magnetisierungseinheit 5 zugeordneten zu magnetisierenden Bereich 2 des Rotors 1 angeordnet sind. Dazu sind die Magnetisierungseinheiten 5 zweckmäßigerweise in der Vorrichtung derart angeordnet, dass sie radial zum Rotor 1 verschiebbar sind. Auf diese Weise können sie in Richtung des Rotors 1 soweit verschoben werden, bis sie den vorgegebenen Abstand zur Mantelfläche 4 des Rotors 1 aufweisen und sich der vorgegebene Luftspalt eingestellt hat.
Über die Magnetisierungseinheiten 5 wird dann dem jeweiligen zu magnetisierenden Bereich 2 ein Magnetfluss zugeführt, wodurch die zu magnetisierenden Bereiche 2 über den Umfang des Rotors 1 hinweg abwechselnd magnetisch gepolt aufmagnetisiert werden und auf diese Weise die magnetischen Pole des Rotors 1 gebildet werden. Dazu sind die Magnetisierungseinheiten 5 beispielsweise als Magnetisierungsspulen mit einem Eisenkern ausgebildet, welche mittels eines Impulsmagnetisiergerätes mit der notwendigen Energie versorgt werden, um die Dauermagnete 3 zu magnetisieren.
Durch die Anordnung der Magnetisierungseinheiten 5 um den Umfang des Rotors 1 verteilt, wobei jedem zu magnetisierenden Bereich 2 eine Magnetisierungseinheit 5 zugeordnet ist, sind alle Dauermagnete 3 des Rotors 1 in einem Arbeitsgang magnetisierbar. Eine Positionsänderung des Rotors 1 in der Vorrichtung und ein erneutes Aufmagnetisieren sind dann nicht erforderlich. Selbstverständlich ist das Verfahren jedoch auch mit einer Vorrichtung durchführbar, welche weniger Magnetisierungseinheiten 5 als zu magnetisierende Bereiche 2 des Rotors 1 aufweist, wobei dann zunächst einige der zu magnetisierenden Bereiche 2 des Rotors 1 aufmagnetisiert werden, der Rotor 1 danach um die Rotationsachse R um einen vorgegebenen Winkel gedreht wird und weitere zu magnetisierende Bereiche 2 aufmagnetisiert werden. Dies ist dann so oft zu wiederholen, bis alle zu magnetisierenden Bereiche 2 des Rotors 1 aufmagnetisiert sind.
Die in 2 in Draufsicht von oben dargestellte Magnetisierungseinheit 5 weist, analog zum zu magnetisierenden Bereich 2 auf der Mantelfläche 4 des Rotors 1, einen Mittelbereich 5.1 und zwei Seitenbereiche 5.2 auf, wobei der Mittelbereich 5.1 parallel zur Rotationsachse R des Rotors 1 ausgerichtet ist und die beiden Seitenbereiche 5.2 in einem vorgegebenen Winkel zum Mittelbereich 5.1 ausgerichtet sind, um den im Schrägungswinkel α verlaufenden zu magnetisierenden Bereich 2 in einem Arbeitsgang vollständig aufzumagnetisieren. Dabei sind die beiden Seitenbereiche 5.2 zur gleichen Seite des Mittelbereichs 5.1 relativ gering abgewinkelt, so dass eine U-Form mit sehr weit gespreizten Schenkeln des U oder eine Tellerquerschnittform ausgebildet ist. Des Weiteren kann die Magnetisierungseinheit 5 entlang ihrer Längsrichtung noch dreidimensional gekrümmt und/oder tordiert sein, so dass eine der Mantelfläche 4 zugewandte Wirkfläche der Magnetisierungseinheit 5 korrespondierend mit der Krümmung der Mantelfläche 4 im durch die Magnetisierungseinheit 5 abzudeckenden zu magnetisierenden Bereich 2 des Rotors 1 ausgebildet ist. Auf diese Weise ist ein konstanter Luftspalt zwischen der Wirkfläche der Magnetisierungseinheit 5 und der Mantelfläche 4 des Rotors 1 ermöglicht.
In 3 ist die Magnetisierungseinheit 5 über dem zu magnetisierenden Bereich 2 des Rotors 1 positioniert. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind wieder nur ein zu magnetisierender Bereich 2 und nur eine Magnetisierungseinheit 5 dargestellt. In 4 ist die über dem zu magnetisierenden Bereich 2 des Rotors 1 positionierte Magnetisierungseinheit 5 schematisch in Draufsicht von oben dargestellt. Der zu magnetisierende Bereich 2 des Rotors 1, welcher in 4 unter der Magnetisierungseinheit 5 positioniert ist und daher von der Magnetisierungseinheit 5 verdeckt ist, ist durch gestrichelte Linien der Dauermagnete 3 schematisch angedeutet.
Wie bereits beschrieben, ist die Breite BM der dem Rotor 1 zugewandten Wirkfläche der Magnetisierungseinheit 5 größer als die Dauermagnetbreite BD der Dauermagnete 3 des zu magnetisierenden Bereichs 2 des Rotors 1. Auf diese Weise deckt die Wirkfläche der Magnetisierungseinheit 5 jeden Dauermagnet 3 vollständig ab, sowohl die unter dem Mittelbereich 5.1 der Magnetisierungseinheit 5 angeordneten, parallel zur Rotationsachse R hintereinander angeordneten Dauermagnete 3 als auch die unter den Seitenbereichen 5.2 der Magnetisierungseinheit 5 angeordneten, jeweils um einen vorgegebenen Winkel zueinander versetzt hintereinander angeordneten Dauermagnete 3.
Die Magnetisierungseinheit 5 ist bei dem in den 3 und 4 durch neun Dauermagnete 3 gebildeten zu magnetisierenden Bereich 2 dabei so positioniert, dass sie eine untere, der Abschrägung des zu magnetisierenden Bereichs 2 zugewandte Randseite des mittleren Dauermagneten 3 gerade noch abdeckt. Auf diese Weise sind Eckbereiche der anderen Dauermagnete 3, welche über den jeweils angrenzenden folgenden Dauermagnet 3 überstehen, sowie die den Stirnseiten der Mantelfläche 4 zugewandten und von der Abschrägung des zu magnetisierenden Bereichs 2 abgewandten äußeren Eckbereiche der seitlichen, an die Stirnseiten der Mantelfläche 4 angrenzenden Dauermagnete 3 gerade noch abgedeckt. D. h. der zu magnetisierende Bereich 2 ist vollständig unter der Wirkfläche der Magnetisierungseinheit 5 angeordnet. Dies ermöglicht ein ordnungsgemäßes Aufmagnetisieren aller Dauermagnete 3 des jeweiligen zu magnetisierenden Bereichs 2, so dass ein fehlerhaftes Aufmagnetisieren vermieden ist.
Die axiale Gesamtlänge LM der Magnetisierungseinheit 5 entspricht im in 3 und 4 dargestellten Beispiel der axialen Länge LB des zu magnetisierenden Bereichs 2 des Rotors 1, d. h. der axialen Länge der Mantelfläche 4 des Rotors 1. Dabei handelt es sich in 3 und 4 um einen langen Rotor 1, welcher eine lange Mantelfläche 4 aufweist, beispielsweise 220 mm lang, und einen entsprechend langen, durch neun Dauermagnete 3 gebildeten zu magnetisierenden Bereich 2. Mit der gleichen Vorrichtung, d. h. mit den gleichen Magnetisierungseinheiten 5 sind jedoch auch kürzere Rotoren 1 mit axial kürzeren Mantelflächen 4 und mit einem zu magnetisierenden Bereich 2 mit einer kürzeren axialen Länge LB aufmagnetisierbar, beispielsweise bis zu einer axialen Länge LB des zu magnetisierenden Bereichs 2 von lediglich 40 mm, wie in den folgenden 5 bis 8 dargestellt.
Der in 5 unter der Magnetisierungseinheit 5 angeordnete zu magnetisierende Bereich 2 ist kürzer als in den vorherigen Figuren. Er ist aus acht hintereinander angeordneten Dauermagneten 3 gebildet, wobei in den stirnseitigen Bereichen der Mantelfläche 4 wieder jeweils drei Dauermagnete 3 um einen vorgegebenen Winkel versetzt hintereinander angeordnet sind. Im axial mittleren Bereich der Mantelfläche 4 des Rotors 1 sind jedoch im Gegensatz zu den vorherigen Figuren lediglich zwei Dauermagnete 3 parallel zur Rotationsachse R des Rotors 1 hintereinander angeordnet. Daher ist die im Vergleich zu den vorherigen Figuren unveränderte axiale Gesamtlänge LM der Magnetisierungseinheit 5 in 5 größer als die axiale Länge LB des zu magnetisierenden Bereichs 2 des Rotors 1.
Doch auch hier deckt die Wirkfläche der Magnetisierungseinheit 5 den gesamten zu magnetisierenden Bereich 2, d. h. alle aufzumagnetisierenden Dauermagnete 3 vollständig ab, da die Breite BM der dem Rotor 1 zugewandten Wirkfläche der Magnetisierungseinheit 5 größer ist als die Dauermagnetbreite BD der Dauermagnete 3 des zu magnetisierenden Bereichs 2 des Rotors 1, so dass alle Dauermagnete 3 unter der Wirkfläche der Magnetisierungseinheit 5 positionierbar sind bzw. die Magnetisierungseinheit 5 ist derart über den Dauermagneten 3 positionierbar, dass alle Dauermagnete 3 vollständig abgedeckt sind und ordnungsgemäß aufmagnetisierbar sind. Dabei ist die Magnetisierungseinheit 5 im in 5 dargestellten Beispiel derart positioniert, dass sie über die angrenzenden Dauermagnete 3 überstehende Eckbereiche jedes der Dauermagnete 3 sowie die den Stirnseiten der Mantelfläche 4 zugewandten und von der Abschrägung des zu magnetisierenden Bereichs 2 abgewandten äußeren Eckbereiche der seitlichen, an die Stirnseiten der Mantelfläche 4 angrenzenden Dauermagnete 3 gerade noch abdeckt. D. h. der zu magnetisierende Bereich 2 ist vollständig unter der Wirkfläche der Magnetisierungseinheit 5 angeordnet.
Der in 6 unter der Magnetisierungseinheit 5 angeordnete zu magnetisierende Bereich 2 weist eine noch kürzere axiale Länge LB auf und ist lediglich aus sieben aneinander gereihten Dauermagneten 3 gebildet. Auch hier deckt die Magnetisierungseinheit 5 den zu magnetisierenden Bereich 2 vollständig ab, so dass alle Dauermagnete 3 ordnungsgemäß magnetisierbar sind.
Dabei ist die Magnetisierungseinheit 5 derart positioniert, dass ihre Wirkfläche eine über die anderen Dauermagnete 3 überstehende Seite des mittleren Dauermagneten 3 gerade noch abdeckt. Auf diese Weise sind auch die über die angrenzenden Dauermagnete 3 überstehenden Eckbereiche jedes der anderen Dauermagnete 3 sowie die den Stirnseiten der Mantelfläche 4 zugewandten und von der Abschrägung des zu magnetisierenden Bereichs 2 abgewandten äußeren Eckbereiche der seitlichen, an die Stirnseiten der Mantelfläche 4 angrenzenden Dauermagnete 3 ebenfalls gerade noch abgedeckt. D. h. der zu magnetisierende Bereich 2 ist auch hier vollständig unter der Wirkfläche der Magnetisierungseinheit 5 angeordnet.
Der in 7 unter der Magnetisierungseinheit 5 angeordnete zu magnetisierende Bereich 2 weist eine noch kürze axiale Länge LB auf und ist lediglich aus sechs hintereinander angeordneten Dauermagneten 3 gebildet, wobei die seitlichen, im vorgegebenen Winkel zueinander angeordneten Dauermagnete 3 sogar einen größeren Winkelversatz zueinander aufweisen als in den vorhergehenden Beispielen. Auch hier sind aufgrund der Breite BM der Wirkfläche der Magnetisierungseinheit 5 alle aufzumagnetisierenden Dauermagnete 3 vollständig von der Wirkfläche der Magnetisierungseinheit 5 abgedeckt und auf diese Weise ordnungsgemäß magnetisierbar.
Auch hier ist die Magnetisierungseinheit 5 derart positioniert, dass eine über die seitlichen Dauermagnete 3 überstehende Seite der beiden mittleren Dauermagnete 3 gerade noch von der Wirkfläche der Magnetisierungseinheit 5 vollständig abgedeckt ist. Dadurch sind auch hier die über die angrenzenden Dauermagnete 3 überstehenden Eckbereiche jedes der anderen Dauermagnete 3 sowie die den Stirnseiten der Mantelfläche 4 zugewandten und von der Abschrägung des zu magnetisierenden Bereichs 2 abgewandten äußeren Eckbereiche der seitlichen, an die Stirnseiten der Mantelfläche 4 angrenzenden Dauermagnete 3 ebenfalls gerade noch abgedeckt. D. h. der zu magnetisierende Bereich 2 ist auch hier vollständig unter der Wirkfläche der Magnetisierungseinheit 5 angeordnet.
In 8 ist ein sehr kurzer Rotor 1 mit einer sehr kurzen Mantelfläche 4 unter der Magnetisierungseinheit 5 dargestellt. Eine axiale Länge dieses Rotors 1 bzw. von dessen Mantelfläche 4 und somit eine axiale Länge LB des zu magnetisierenden Bereichs 2 beträgt beispielsweise lediglich 60 mm. Hier sind lediglich vier Dauermagnete 3 in einem über die gesamte axiale Länge der Mantelfläche 4 lineare verlaufenden Schrägungswinkel α angeordnet, d. h. sie sind von einer Stirnseite zur gegenüberliegenden Stirnseite der Mantelfläche 4 jeweils in einem vorgegebenen Winkel zueinander versetzt hintereinander auf der Mantelfläche 4 des Rotors 1 angeordnet.
Auf diese Weise verläuft der zu magnetisierende Bereich 2, anders als in den anderen Beispielen, mit einem gleich bleibenden linearen Schrägungswinkel α über die gesamte axiale Länge der Mantelfläche 4 von einem stirnseitigen Ende zum anderen stirnseitigen Ende der Mantelfläche 4 des Rotors 1. Auch derartige zu magnetisierende Bereiche 2 sind mittels der Vorrichtung und deren Magnetisierungseinheiten 5 aufmagnetisierbar. Dabei wird der Rotor 1 lediglich soweit in die Vorrichtung eingeführt, dass der zu magnetisierende Bereich 2 unter einem Seitenbereich 5.2 der Magnetisierungseinheit 5 angeordnet ist.
Da dieser Seitenbereich 5.2 den gleichen Schrägungswinkel α wie der zu magnetisierende Bereich 2 aufweist, sind auch hier alle aufzumagnetisierenden Dauermagnete 3 vollständig unter dem Seitenbereich 5.2 der Wirkfläche der Magnetisierungseinheit 5 angeordnet, wobei wieder jeweils über die anderen Dauermagnete 3 überstehende Eckbereiche jedes Dauermagnetes 3 sowie der der einen Stirnseite der Mantelfläche 4 zugewandte äußere Eckbereich des seitlichen, an die Stirnseite der Mantelfläche 4 angrenzenden Dauermagneten 3, welcher unter dem äußeren Rand des Seitenbereichs 5.2 der Magnetisierungseinheit 5 angeordnet ist, gerade noch von der Wirkfläche des Seitenbereichs 5.2 der Magnetisierungseinheit 5 abgedeckt sind. Der Dauermagnet 3, welcher an die andere Stirnseite der Mantelfläche 4 des Rotors 1 angrenzt, ist teilweise unter dem Mittelbereich 5.1 der Wirkfläche der Magnetisierungseinheit 5 positioniert oder grenzt zumindest an diesen Mittelbereich 5.1 an. D. h. der zu magnetisierende Bereich 2 ist auch hier vollständig unter der Wirkfläche der Magnetisierungseinheit 5, genauer gesagt unter einem Seitenbereich 5.2 der Wirkfläche der Magnetisierungseinheit 5 angeordnet.
Da die Vorrichtung zum Aufmagnetisieren von Rotoren 1 mit unterschiedlich langen zu magnetisierenden Bereichen 2 einsetzbar ist, welche auch jeweils leicht unterschiedliche Schrägungswinkel α aufweisen können, entfallen spezielle Magnetisiervorrichtungen für jeden einzelnen Rotortyp und des Weiteren entfallen Rüstzeiten zum Umbau der Vorrichtung, um diese an den jeweiligen Rotortyp anzupassen. Auf diese Weise sind Kostenvorteile realisiert.
Es sind mit der Vorrichtung Schrägungswinkel α erzeugbar bzw. Dauermagnete 3 in zu magnetisierenden Bereichen 2 mit Schrägungswinkeln α aufmagnetisierbar, welche bis zu 100% einer Statornutverteilung entsprechen. Weist beispielsweise ein Stator der elektrischen Maschine, für welche der Rotor 1 zu verwenden ist, 48 Statornuten auf, so sind die Statornuten im Stator jeweils in einem Winkel von 7,5° versetzt zueinander angeordnet, wobei ein Scheitelpunkt des Winkels auf der Rotationsachse R des Rotors 1 liegt. Die Statornutverteilung beträgt in diesem Fall also 7,5°. Bei einem Schrägungswinkel α von 100% der Statornutverteilung würde der Schrägungswinkel α der zu magnetisierenden Bereiche 2 bzw. der nach Verfahrensabschluss magnetisierten Bereiche auf dem Rotor 1 auch 7,5° betragen, bei einem Schrägungswinkel α von 60% der Statornutverteilung entsprechend weniger, also 4,5°.
Bezugszeichenliste

1: Rotor
2: zu magnetisierender Bereich
3: Dauermagnet
4: Mantelfläche
5: Magnetisierungseinheit
5.1: Mittelbereich
5.2: Seitenbereich
BD: Dauermagnetbreite
BM: Breite der Wirkfläche der Magnetisierungseinheit
LB: axiale Länge des zu magnetisierenden Bereichs
LM: axiale Gesamtlänge
R: Rotationsachse
α: Schrägungswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2007/141147 [0003]

Claims

Vorrichtung zum Aufmagnetisieren von Dauermagneten (3) eines Rotors (1) einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Wechselstrommaschine, umfassend zumindest eine Magnetisierungseinheit (5) zum Zuführen eines Magnetflusses zu einem durch zumindest einen Dauermagneten (3) gebildeten zu magnetisierenden Bereich (2) des Rotors (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetisierungseinheit (5) einen Mittelbereich (5.1) und zwei Seitenbereiche (5.2) aufweist, wobei der Mittelbereich (5.1) parallel zu einer Rotationsachse (R) des Rotors (1) ausgerichtet ist und die beiden Seitenbereiche (5.2) in einem vorgegebenen Winkel zum Mittelbereich (5.1) ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenbereiche (5.2) zur gleichen Seite des Mittelbereiches (5.1) abgewinkelt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Winkel einem Schrägungswinkel (α) des zu magnetisierenden Bereichs (2) entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite (BM) einer dem Rotor (1) zugewandten Wirkfläche der Magnetisierungseinheit (5) größer als eine Dauermagnetbreite (BD) des Dauermagnets (3) oder der Dauermagnete (3) des zu magnetisierenden Bereichs (2) des Rotors (1) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Gesamtlänge (LM) der Magnetisierungseinheit (5) zumindest gleich groß oder größer als eine axiale Länge (LB) des zu magnetisierenden Bereichs (2) des Rotors (1) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Mehrzahl von Magnetisierungseinheiten (5), welche um einen Umfang des Rotors (1) verteilt angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Magnetisierungseinheiten (5) einer Anzahl zu magnetisierender Bereiche (2) des Rotors (1) entspricht, wobei eine Verteilung der Magnetisierungseinheiten (5) an der Vorrichtung einer Verteilung der zu magnetisierenden Bereiche (2) über einen Umfang des Rotors (1) hinweg entspricht.
Verfahren zum Aufmagnetisieren von Dauermagneten (3) eines Rotors (1) einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Wechselstrommaschine, unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1), welcher noch nicht magnetisierte Dauermagnete (3) aufweist, derart in der Vorrichtung positioniert wird, dass eine Magnetisierungseinheit (5) oder mehrere Magnetisierungseinheiten (5) mit einem vorgegebenen Abstand zu einer Mantelfläche (4) des Rotors (1) über einem bzw. mehreren zu magnetisierenden Bereichen (2) des Rotors (1) angeordnet ist/sind und über die Magnetisierungseinheit (5) bzw. Magnetisierungseinheiten (5) zum Aufmagnetisieren der Dauermagnete (3) dem zu magnetisierenden Bereich (2) bzw. den zu magnetisierenden Bereichen (2) ein Magnetfluss zugeführt wird.