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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestücken eines Rotorblechpakets eines Rotors eines Elektromotors mit Magneten, wobei das Rotorblechpaket eine Vielzahl erster Magnetaufnahmebereiche aufweist.
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Elektromotoren können in vielfältiger Weise eingesetzt werden, so auch in jüngster Vergangenheit als Antriebsmotor im Automobilbau. Die Fahrzeuge können dabei als Hybridfahrzeug oder als Elektrofahrzeug ausgebildet sein. Bei einem Hybridfahrzeug wird neben dem Elektromotor ein weiteres Aggregat für den Antrieb eingesetzt, in der Regel ein Verbrennungsmotor. Wohingegen ein Elektrofahrzeug ausschließlich durch einen Elektromotor angetrieben wird. Die zum Einsatz kommenden Elektromotoren sind als Innenläufermotoren ausgelegt, bei denen ein drehbar gelagerter Rotor von einem ortsfesten Stator umschlossen ist. Der Stator erzeugt ein sich drehendes Magnetfeld, durch das der Rotor mitgenommen wird. Der Rotor trägt eine Rotorwelle, die wirktechnisch mit einer Antriebswelle des Fahrzeugs verbunden ist.
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Zum Antrieb eines Fahrzeugs können Synchronmotoren, insbesondere Hybrid-Synchronmotoren zum Einsatz kommen. Der Synchronmotor kann dabei als permanent erregter Synchronmotor ausgebildet sein, bei dem Permanentmagnete in den Rotor eingearbeitet sind. Bei einem Hybrid-Synchronmotor sind die Permanentmagnete so im Rotor angeordnet, dass der Reluktanzeffekt für die Erzeugung des auf den Rotor wirkenden Drehmoments mit genutzt wird.
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Der Rotor eines als Synchronmotor bzw. Hybrid-Synchronmotors ausgeführten Elektromotors ist üblicherweise aus einer Vielzahl von Rotorblechen aufgebaut. Dadurch wird ein besonders günstiges Magnetfeldverhalten erzielt. Für gewöhnlich sind mehrere Rotorbleche baulich zu einem Rotorblechpaket zusammengefasst. Der Rotor ist dann aus mehreren Rotorblechpaketen aufgebaut, wobei die Rotorblechpakete zwischen zwei Stützscheiben angeordnet sind. Das Zusammenfassen einzelner Rotorbleche zu Rotorblechpaketen ist nicht zwingend, es vereinfacht aber die Montage des Rotors, insbesondere das Fixieren der Permanentmagnete. Der Rotor kann auch aus vereinzelten Rotorblechen aufgebaut sein, die ebenfalls zwischen zwei Stützscheiben angeordnet sind.
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Zum Bestücken eines Rotorblechpakets eines Rotors eines Elektromotors mit Permanentmagneten kommen automatisierte Bestückungsvorrichtungen zum Einsatz. Mit diesen Vorrichtungen werden zunächst die in das Rotorblechpaket einzubringen Magnete vereinzelt und anschließend in dem Rotorblechpaket positioniert, was in der Regel mit einer entsprechend ausgebildeten Greifvorrichtung oder einer entsprechend ausgebildeten Saugvorrichtung unter Vakuum erfolgt.
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Der Einsatz solcher Bestückungsvorrichtungen ist unabhängig von der konkreten Ausgestaltung in vielerlei Hinsicht von Nachteil. Das Vereinzeln von Permanentmagneten mittels einer Greifvorrichtung oder einer Saugvorrichtung benötigt viel Zeit, da die zu vereinzelnden Permanentmagneten einzeln von der jeweiligen Vorrichtung anzufahren sind. Dies führt zu langen Bestückungszeiten beim Bestücken eines Rotorblechpakets. Ein weiterer Nachteil ist, dass sowohl eine Greifvorrichtung als auch eine Saugvorrichtung in ihrem konstruktiven Aufbau aufwändig und somit teuer ist. Bei der Greifvorrichtung rührt dies daher, dass entsprechende Aktuatoren vorzusehen sind, zur Realsierung einer die notwendigen Freiheitsgrad abdeckenden komplexen Greifbewegung. Bei der Saugvorrichtung rührt der Aufwand daher, dass eine Pumpe vorzusehen ist, um das benötigte Vakuum erzeugen zu können. Hinzukommt, insbesondere beim Einsatz einer Greifvorrichtung, dass aufgrund der hierbei einzusetzenden, komplex aufgebauten Aktuatoren die Bestückungsvorrichtung insgesamt störanfällig ist. Aber auch bei einer Saugvorrichtung kann es beim Betrieb der Pumpe zu Störfällen kommen, aufgrund derer es nicht gelingt, den benötigten Unterdruck zu erzeugen.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art weiterzubilden, mit der bzw. mit dem es möglich ist, ein Rotorblechpaket in kurzer Zeit zu bestücken, das heißt die Bestückungszeiten kurz zu haften. Zudem soll der erforderliche konstruktive Aufwand nicht aufwändig sein und somit die Vorrichtung kostengünstig zu realisieren sein. Für das Bestückungsverfahren leitet sich ab, dass das Rotorblechpaket kostengünstig zu bestücken sein soll. Eine weitere Aufgabe besteht darin, dass die Vorrichtung einfach aufgebaut und in einfacher Art und Weise zu bedienen sein soll, und somit sowohl die Vorrichtung als auch das mit dieser durchgeführte Verfahren im Betrieb wenig störanfällig sein sollen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, dass beim Einbringen der Permanentmagnete in das Rotorblechpaket die richtige Einbaulage bzw. Polung der Magnete gewährleistet sein soll. Mitunter soll ein prozesssicheres Bestücken der Rotorblechpakte möglich sein.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die folgende Mittel aufweist: eine Aufnahmeeinheit, die dazu ausgebildet ist, das Rotorblechpaket aufzunehmen, und eine erste Bestückungseinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Vielzahl entsprechend einer ersten Einbaulage ausgerichteter erster Magnete aufzunehmen, einen dieser Magnete zu vereinzeln und den vereinzelten, in der ersten Einbaulage befindlichen ersten Magneten in einen der ersten Magnetaufnahmebereiche einzubringen.
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Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem folgende Schritte ablaufen:
- – Aufnehmen des Rotorblechpakets ein einer Aufnahmeeinheit,
- – Aufnehmen einer Vielzahl entsprechend einer ersten Einbaulage ausgerichteter erster Magnete in einer erste Bestückungseinheit,
- – Vereinzeln eines ersten Magneten durch die erste Bestückungseinheit, und
- – Einbringen des vereinzelten ersten Magneten in einen der ersten Magnetaufnahmebereiche durch die erste Bestückungseinheit.
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Der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Idee zugrunde, eine Vielzahl entsprechend einer ersten Einbaulage ausgerichteter Magnete in einer ersten Bestückungseinheit aufzunehmen. Somit ist beim Vereinzeln und anschließenden Einbringen der Magnete in die ersten Magnetaufnahmebereiche die korrekte Einbaulage bzw. Polung der Magnete sichergestellt. Dadurch, dass die in der ersten Bestückungseinheit eingeführten ersten Magnete sich bereits in der richtigen Einbaulage befinden, können die Bewegungen zum Vereinzeln und Einbringen der ersten Magnete in die ersten Magnetaufnahmebereiche einfach, d. h. wenig komplex ausfallen. Dies ermöglicht zum einen kurze Bestückungszeiten. Zum anderen können einfach aufgebaute Aktuatoren eingesetzt werden, weswegen die erfindungsgemäße Vorrichtung kostengünstig zu realisieren ist und zudem einfach zu bedienen und wenig störanfällig ist. Es lassen sich somit Rotorblechpakete kostengünstig mit Magneten bestücken. Insgesamt ist ein prozesssicheres Bestücken der Rotorblechpakte möglich.
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Die obengenannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Bestückungseinheit eine Magazineinheit und eine Schiebereinheit auf. Die Magazineinheit ist dazu ausgebildet, die entsprechend einer ersten Einbaulage ausgerichteten Magnete aufzunehmen, und die Schiebereinheit ist dazu ausgebildet, einen der ersten Magnete zu vereinzeln und den vereinzelten ersten Magnet in den Magnetaufnahmebereich einzuschieben. Es handelt sich hierbei um einen einfachen und somit kostengünstig zu realisierenden Aufbau. Durch den Einsatz einer Schiebereinheit, mit der ein einfacher Bewegungsablauf realisiert werden kann, ist eine einfache Bedienbarkeit und somit eine geringe Störanfälligkeit sichergestellt. Durch die Ausgestaltung der Magazineinheit ist zudem sichergestellt, dass die einzubringenden Magnete, es handelt sich hierbei um Permanentmagnete, immer die richtige Einbaulage bzw. Polung aufweisen. Insgesamt ist somit ein prozesssicheres Bestücken der Rotorblechpakte möglich.
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Prinzip bedingt müssen bei einem Synchronmotor die in einem Rotorblechpaket eingesetzten Permanentmagnete bzgl. ihrer magnetischen Polung und somit bzgl. ihrer Einbaulage unterschiedlich ausgerichtet sein, damit überhaupt eine Drehung des Rotors realisiert werden kann. Den in dieser Patentanmeldung beschriebenen Ausführungsbeispielen liegt vorzugsweise ein Hybrid-Synchronmotor zugrunde, der zudem so ausgestaltet ist, dass in dem Rotorblechpaket eingebrachte benachbarte Permanentmagnete alternierende, d. h. abwechselnde Polung aufweisen. Demzufolge ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine zweite Bestückungseinheit vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, eine Vielzahl entsprechend einer zweiten Einbaulage ausgerichteter erster Magnete aufzunehmen, einen dieser Magneten zu vereinzeln und den vereinzelten, in der zweiten Einbaulage befindlichen ersten Magneten in einen anderen der ersten Magnetaufnahmebereiche einzubringen. Dadurch, dass für die ersten Magnete zwei Bestückungseinheiten vorgesehen sind, d. h. jeder der beiden möglichen Einbaulagen bzw. Polungen ist jeweils eine Bestückungseinheit zugeordnet, ist sichergestellt, dass hinsichtlich der einzuhaltenden Polung beim Einbringen der Permanentmagnete kein Fehler unterlaufen kann. Dies ermöglicht somit ein prozesssicheres Bestücken der Rotorblechpakte. Zudem ermöglicht der Einsatz von zwei Bestückungseinheiten ein schnelleres Bestücken des Rotorblechpakets mit den ersten Magneten; es können kurze Bestückungszeiten realisiert werden. Vorzugsweise wird der in der zweiten Einbaulage befindliche erste Magnet in einen ersten Magnetaufnahmebereich eingebracht, der zu demjenigen Magnetaufnahmebereich direkt benachbart ist, in den ein in der ersten Einbaulage befindlicher erster Magnet eingebracht wird.
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Den in dieser Patentanmeldung beschriebenen Ausführungsbeispielen liegt ein Hybrid-Synchronmotor zugrunde, dessen Rotor mit einer Vielzahl erster Magnete und einer Vielzahl zweiter Magnete bestückt ist. In beiden Fällen handelt es sich um Permanentmagnete. Die Rotorblechpakete weisen somit neben der Vielzahl erster Magnetaufnahmebereiche auch eine Vielzahl zweiter Magnetaufnahmebereiche auf. Vorzugsweise sind die ersten Magnete größer als die zweiten Magnete, wobei die zweiten Magnete einen geringeren Abstand zum Mantel des Rotors aufweisen als die ersten Magnete. Bezogen auf eine Rotorwelle des Elektromotors bedeutet dies, dass die ersten Magnete einen geringeren Abstand zu dieser aufweisen, als die zweiten Magnete. Es ist also nur konsequent, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung eine dritte Bestückungseinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, eine Vielzahl entsprechend einer ersten Einbaulage ausgerichteter zweiter Magnete, einen dieser Magnete zu vereinzeln und den vereinzelten, in der ersten Einbaulage befindlichen zweiten Magneten in einen der zweiten Magnetaufnahmebereiche einzubringen. Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine vierte Bestückungseinheit auf, die dazu ausgebildet ist, aus einer Vielzahl entsprechend einer zweiten Einbaulage ausgerichteter zweiter Magnete einen Magneten zu vereinzeln und den vereinzelten, in der zweiten Einbaulage befindlichen zweiten Magneten in einen anderen der zweiten Magnetaufnahmebereiche einzubringen. Somit weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestücken eines Rotorblechpakets mit zwei unterschiedlich ausgestalten Magneten insgesamt vier Bestückungseinheiten auf. Dadurch ist sichergestellt, dass sowohl die ersten Magneten als auch die zweiten Magneten in der jeweils geforderten Einbaulage in das Rotorblechpaket eingeschoben werden, was ein prozesssicheres Bestücken des Rotorblechpakets ermöglicht. Zudem können sehr kurze Bestückungszeiten erzielt werden.
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in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Magazineinheit einen entsprechend der ersten Einbaulage angeordneten Referenzmagneten auf, der die Ausrichtung der ersten Magnete bestimmt. Hierbei handelt es sich um eine einfache und kostengünstige Maßnahme, die korrekte Einbaulage und somit Polung derjenigen ersten Magnete sicherzustellen, die mit der ersten Bestückungseinheit in das Rotorblechpaket eingebracht werden. Aufgrund der magnetischen Kräfte, die zwischen dem Referenzmagneten und demjenigen ersten Magneten wirken, der dem Referenzmagnet am nächsten ist, können die ersten Magnete nur in einer durch den Referenzmagneten vorgegebenen Ausrichtung in die Magazineinheit eingeführt werden. Die Magazineinheit ist somit so ausgeführt, dass die in sie einzubringenden vormagazinierten Magnete nur in der korrekten Polung eingelegt werden können. Entsprechendes gilt für die übrigen Bestückungseinheiten, bzw. deren Magazineinheiten und der in diesen verbauten Referenzmagneten.
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Zudem hat die Verwendung eines Referenzmagneten einen weiteren Vorteil. Durch die magentischen Kräfte, die zwischen dem Referenzmagnet und demjenigen ersten Magneten wirken, der dem Referenzmagneten am nächsten ist, wird ein automatischer Vorschub der ersten Magneten in Richtung der Schiebereinheit realisiert. Ist derjenige erste Magnet der sich in der Schiebereinheit befindet, in das Rotorblechpaket eingeschoben, dann werden die noch in der Magazineinheit befindlichen ersten Magnete in Richtung Schiebereinheit nachgezogen.
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Vorteilhafterweise sind jeweils zwei der einzubringenden ersten Magnete durch ein Zwischenstück getrennt. Das Zwischenstück besteht aus einem Kunststoff und hat zwei Funktionen. Zum einen dient es als Transportschutz. Somit können Beschädigungen, die beim Transport der ersten Magnete möglicherweise auftreten können, verhindert werden. Zum anderen reduzieren sich aufgrund der Anwesenheit des Zwischenstücks, die zwischen zwei benachbarten ersten Magnete wirkenden magentischen Kräfte. Dadurch müssen kleinere Kräfte zum Vereinzeln eines ersten Magneten aufgebracht werden. Die Schiebereinheit kann folglich mit entsprechend kleiner dimensionierten und somit kostengünstigeren Aktuatoren aufgebaut werden, als dies der Fall wäre, wenn keine Zwischenstücke verwendet werden würden. Vorteilhafterweise weist die Schiebereinheit somit ein Vereinzelungselement auf und ist zudem dazu ausgebildet, das Vereinzelungselement in einer Hubbewegung im Wesentlichen entlang einer Flächennormalen des Rotorblechpakets zu bewegen, wobei das Vereinzelungselement dazu ausgebildet ist, bei einer ersten, auf das Rotorblechpaket hingerichteten Teilbewegung den ersten Magneten zu vereinzeln und einzubringen, und bei einer zweiten, von dem Rotorblechpaket weg gerichteten Teilbewegung das Zwischenstück zu entfernen. Diese Ausgestaltung ermöglicht mit einem einzigen Bewegungsablauf, zum einen die ersten Magnete in das Rotorblechpaket einzubringen und zum anderen die Zwischenstücke zu entfernen. Dies ermöglicht kurze Bestückungszeiten.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Schiebereinheit ein Keilelement auf, das dazu ausgebildet ist, das Zwischenstück bei der zweiten Teilbewegung von der Schiebereinheit weg zu bewegen. Diese Maßnahme ermöglicht in einfacher Art und Weise und ohne großen konstruktiven Aufwand ein sicheres Entfernen der Zwischenstücke aus der Schiebereinheit. In diesem Zusammenhang ist vorteilhaftweise eine Auffangeinheit zum Auffangen des entfernten Zwischenstücks vorgesehen.
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Dadurch können die entfernten Zwischenstücke gesammelt und einer erneuten Verwendung zugeführt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Aufnahmeeinheit ferner dazu ausgebildet, das Rotorblechpaket bezogen auf die erste Bestückungseinheit um einen definierten Winkel zu verdrehen. Zum Verdrehen der Aufnahmeeinheit kann ein gewöhnlicher Elektromotor eingesetzt werden, wodurch zum einen ein zuverlässiger Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung sichergestellt ist und zudem ein kostengünstiger Aufbau derselben ermöglicht wird.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 den Aufbau eines Rotors eines Elektromotors anhand von zwei Teilfiguren;
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2 die Anordnung der ersten und zweiten Magnete in einem Rotorblechpaket anhand von zwei Teilfiguren,
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3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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4 eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Bereich der Auffangeinheit,
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5 eine Schnittdarstellung durch eine Bestückungseinheit,
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6 eine schematische Darstellung von entsprechend einer ersten Einbaulage angeordneter erster Permanentmagnete,
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7 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend einer alternativen Ausführungsform,
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8 eine Schnittdarstellung durch eine in der alternativ ausgeführten Vorrichtung verbaute Bestückungseinheit und Aufnahmeeinheit.
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1 besteht aus zwei Teilfiguren. Teilfigur 1a zeigt in einer Explosionsdarstellung die wesentlichen Komponenten, aus denen ein Rotor 10 eines nicht dargestellten Elektromotors aufgebaut ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel soll es sich bei dem Elektromotor um einen Synchronmotor, insbesondere um einen Hybrid-Synchronmotor handeln. Üblicherweise ist der Rotor 10 aus Rotorblechpaketen 12 aufgebaut, wobei in die Rotorblechpakete 12 jeweils Permanentmagnete 14 eingesetzt sind. Wie in Teilfigur 1a angedeutet, sind in die Rotorblechpakete 12 zwei Arten von Permanentmagneten eingesetzt. Die Rotorblechpakete 12 wiederum sind jeweils aus einer Vielzahl von (nicht dargestellten) Rotorblechen aufgebaut. Die Rotorblechpakete 12 sind zwischen zwei Stützscheiben 16 angeordnet. Die Rotorblechpakete 12 und die Stützscheiben 16 werden miteinander durch vier Schrauben 18 und zugehörige Muttern 20 verbunden. Teilfigur 1b zeigt einen zusammengesetzten Rotor 10.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit demjenigen Montageschritt, bei dem die Permanentmagnete 14 in die Rotorblechpakete 12 eingebracht werden.
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2 besteht ebenfalls aus zwei Teilfiguren. In Teilfigur 2a ist ein Rotorblechpaket 12 dargestellt. Das Rotorblechpaket 12 weist erste Magnetaufnahmebereiche auf (auch als Kavernen bezeichnet), von denen einer exemplarisch mit der Bezugsziffer 22 bezeichnet ist. Ferner weist das Rotorblechpaket 12 zweite Magnetaufnahmebereiche auf, von denen einer exemplarisch mit der Bezugsziffer 24 bezeichnet ist. In die ersten Magnetaufnahmebereiche 22 sind zum einen erste Magnete entsprechend einer ersten Einbaulage und zum anderen erste Magnete entsprechend einer zweiten Einbaulage eingebracht. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde in Teilfigur 2a auf die Darstellung der ersten Magnete verzichtet. Die erste Einbaulage der ersten Magnete ist durch die Bezugsziffer 26 bezeichnet. Die zweite Einbaulage der ersten Magnete ist durch die Bezugsziffer 28 bezeichnet. In die zweiten Magnetaufnahmebereiche 24 sind zum einen zweite Magnete entsprechend einer ersten Einbaulage und zum anderen zweite Magnete entsprechend einer zweiten Einbaulage eingebracht. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde in Teilfigur 2a ebenfalls auf die Darstellung der zweiten Magnete verzichtet. Die erste Einbaulage der zweiten Magnete ist durch die Bezugsziffer 30 bezeichnet. Die zweite Einbaulage der zweiten Magnete ist durch die Bezugsziffer 32 bezeichnet.
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Wie der Darstellung in Teilfigur 2a zu entnehmen ist, haben benachbarte erste Magnete eine unterschiedliche Einbaulage und somit eine unterschiedliche Polung, was ihre magnetischen Eigenschaften angeht. Entsprechendes gilt für die zweiten Magnete.
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In Teilfigur 2b ist in einer vergrößerten Darstellung ein erster Magnetaufnahmebereich 22 und ein zweiter Magnetaufnahmebereich 24 gezeigt. In dem ersten Magnetaufnahmebereich 22 befindet sich ein erster Permanentmagnet 14a und in dem zweiten Magnetaufnahmebereich 24 befindet sich ein zweiter Permanentmagnet 14b. Der erste Permanentmagnet 14a ist entsprechend einer ersten Einbaulage 26 bzw. Polung angeordnet. Der zweite Permanentmagnet 14b ist entsprechend einer ersten Einbaulage 30 bzw. Polung angeordnet. Der in Teilfigur 2b jeweils erkennbare Spalt zwischen den Magnetaufnahmebereichen und den Magneten soll keine einschränkende Wirkung haben.
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In 3 ist eine in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 34 bezeichnete Vorrichtung zum Bestücken eines Rotorblechpakets 12 eines Rotors 10 eines Elektromotors mit Magneten, genauer gesagt mit Permanentmagneten 14 dargestellt. Die Vorrichtung 34 weist eine Aufnahmeeinheit 36 auf, die dazu ausgebildet ist, ein nicht dargestelltes Rotorblechpaket 12 aufzunehmen. Ferner weist die Vorrichtung 34 eine erste Bestückungseinheit 38 auf, die dazu ausgebildet ist, eine Vielzahl entsprechend einer ersten Einbaulage 26 ausgerichteter erster Magnets 14a aufzunehmen, einen dieser Magnets zu vereinzeln und den vereinzelten, in der ersten Einbaulage 26 befindlichen ersten Magneten 14a in einen der ersten Magnetaufnahmebereiche 22 einzubringen.
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Zudem weist die Vorrichtung 34 eine zweite Bestückungseinheit 40 auf, die dazu ausgebildet ist, eine Vielzahl entsprechend einer zweiten Einbaulage 28 ausgerichteter erster Magnete 14a aufzunehmen, einen dieser Magnete zu vereinzeln und den vereinzelten, in der zweiten Einbaulage 28 befindlichen ersten Magneten 14a in einen anderen der ersten Magnetaufnahmebereiche 22 einzubringen. Ferner weist die Vorrichtung 34 eine dritte Bestückungseinheit 42 auf, die dazu ausgebildet ist, eine Vielzahl entsprechend einer ersten Einbaulage 30 ausgerichteter zweiter Magnete 14b aufzunehmen, einen dieser Magnets zu vereinzeln und den vereinzelten, in der ersten Einbaulage 30 befindlichen zweiten Magneten 14b in einen der zweiten Magnetaufnahmebereiche 24 einzubringen. Darüber hinaus weist die Vorrichtung 34 eine vierte Bestückungseinheit 44 auf, die dazu ausgebildet ist, eine Vielzahl entsprechend einer zweiten Einbaulage 32 ausgerichteter zweiter Magnete 14b aufzunehmen, einen dieser Magnets zu vereinzeln und den vereinzelten, in der ersten Einbaulage 32 befindlichen zweiten Magneten 14b in einen der zweiten Magnetaufnahmebereiche 24 einzubringen. Die Vorrichtung 34 weist somit je zu bestückendem Permanentmagnet 14a, 14b und je möglicher Polung der Permanentmagnete eine Bestückungseinheit auf.
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Sowohl die Aufnahmeeinheit 36, als auch die vier Bestückungseinheiten 38, 40, 42, 44 sind auf einer Trägerplatte 46 montiert. Die Aufnahmeeinheit 36 ist auf zwei Schienen 48 verfahrbar gelagert, so dass die Aufnahmeeinheit 36 zum Aufnehmen des Rotorblechpakets 12 aus dem Bereich unterhalb der vier Bestückungseinheiten 38, 40, 42, 44 herausgefahren werden kann. Ferner ist die Aufnahmeeinheit 36 dazu ausgebildet, das Rotorblechpaket 12 bezogen auf eine der Bestückungseinheiten, vorzugsweise bezogen auf die erste Bestückungseinheit 38 um einen definierten Winkel zu verdrehen. Hierzu ist die Aufnahmeeinheit 36 wie folgt aufgebaut: Sie verfügt über eine Bodenplatte 50, auf der ein drehbar gelagerter Teller 52 angeordnet ist, der von einem nicht dargestellten Elektromotor in Drehbewegung versetzt wird. Auf dem Teller 52 wiederum ist das zu bestückende Rotorblechpaket 12 befestigt. Wie der Darstellung in Teilfigur 2a zu entnehmen ist, muss der Winkel, um den das Rotorblechpaket 12 verdreht wird, so groß sein, dass das Rotorblechpaket 12, bezogen auf denjenigen Magnetaufnahmebereich, in den zuletzt ein Magnet eingebracht wurde, mit dem übernächsten Magnetaufnahmebereich unter der entsprechenden Bestückungseinheit zum Liegen kommt.
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Ferner weist die Vorrichtung 34 zwei Auffangeinheiten 54 zum Auffangen von noch zu beschreibender Zwischenstücke auf, wobei eine erste Auffangeinheit 54a der ersten und der zweiten Bestückungseinheit 38, 40 zugeordnet ist, und eine zweite Auffangeinheit 54b der dritten und der vierten Bestückungseinheit 42, 44 zugeordnet ist.
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4 zeigt in einer Detailansicht einen Teilbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung 34, nämlich denjenigen Teilbereich, in dem sich die erste Auffangeinheit 54a befindet. Die erste Auffangeinheit 54a setzt sich aus einem Rutsche 56a und einem Auffangbehälter 58a zusammen. Die Rutsche 56a ist sowohl an der ersten Bestückungseinheit 38 als auch an der zweiten Bestückungseinheit 40 befestigt. An den beiden Bestückungseinheiten 38,40 ist jeweils ein Auswurfelement 60 angebracht, mit dem ein Zwischenstück von der jeweiligen Bestückungseinheit weg hin zu der Rutsche 56a übergeleitet wird. Die vorstehenden Ausführungen gelten in entsprechender Weise auch für die zweite Auffangeinheit 54b.
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5 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Bestückungseinheit, wobei exemplarisch die erste Bestückungseinheit 38 dargestellt ist. Dies soll keine einschränkende Wirkung haben, die nachfolgenden Ausführungen gelten in entsprechender Weise auch für die anderen Bestückungseinheiten 40, 42, 44.
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Die erste Bestückungseinheit 38 ist ebenso wie die Aufnahmeeinheit 36 auf der Trägerplatte 46 montiert. Wie bereits erwähnt, ist die Aufnahmeeinheit 36 auf zwei Schienen 48 verfahrbar gelagert. Hierzu umgreifen zwei Führungselemente 62a, 62b, die beide an der Bodenplatte 50 montiert sind, zumindest teilumfänglich jeweils eine der beiden Schienen 48. Das mit Permanentmagneten 14 zu bestückende Rotorblechpaket 12 ist auf dem drehbar gelagerten Teller 52 befestigt. Hierzu wird das unter einer Fixierscheibe 64 liegende Rotorblechpaket 12 durch eine mittels eines Klemmelements 66 aufgebrachte Kraft gegen den Teller 52 gedrückt. Das Klemmelement 66 kann beispielsweise so ausgeführt sein, dass es mittels einer Drehbewegung gegen den Teller 52 bewegt werden kann, wozu ein Teil des Klemmelements mit einem Gewinde versehen ist.
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Die erste Bestückungseinheit 38 weist eine Magazineinheit 68 und eine Schiebereinheit 70 auf. Die Magazineinheit 68 ist dazu ausgebildet, die entsprechend einer ersten Einbaulage 26 ausgerichteten ersten Permanentmagnete 14a aufzunehmen. Die Schiebereinheit 70 ist dazu ausgebildet, einen der ersten Magnete 14a zu vereinzeln und den vereinzelten ersten Magnet 72 in einen der ersten Magnetaufnahmebereiche 22 einzuschieben.
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Wie der Darstellung in 5 zu entnehmen ist, sind jeweils zwei der einzubringenden ersten Permanentmagnete 14a durch ein Zwischenstück 74 getrennt. Das aus Kunststoff bestehende Zwischenstück 74 hat zwei Funktionen. Zum einen dient es als Transportschutz. Zum anderen reduzieren sich die zwischen zwei benachbarten Permanentmagneten wirkenden magnetischen Kräfte.
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Die Schiebereinheit 70 weist ein Vereinzelungselement 76 auf. Zudem ist die Schiebereinheit 70 dazu ausgebildet, das Vereinzelungselement 76 in einer oszillierenden Hubbewegung im Wesentlichen entlang einer Flächennormale des Rotorblechpakets zu bewegen. Diese Hubbewegung ist durch einen Doppelpfeil 78 angedeutet. Zur Realsierung dieser Hubbewegung 78 ist in der Schiebereinheit 70 ein Aktuator 80 angeordnet, der beispielsweise als pneumatisch betriebener Zylinder ausgeführt ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in 5 das Vereinzelungselement 76 nicht mit einer Kolbenstange 82 des Pneumatikzylinders 80 verbunden. Dies soll keine einschränkende Wirkung haben.
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Das Vereinzelungselement 76 ist dazu ausgebildet, bei einer ersten, auf das Rotorblechpaket 12 hingerichteten Teilbewegung (Pfeil 84; Vorwärtshub) den ersten Magneten 72 zu vereinzeln und in einen ersten Magnetaufnahmebereich 22 einzubringen, und bei einer zweiten, von dem Rotorblechpaket 12 weg gerichteten Teilbewegung (Pfeil 86; Rückhub) das Zwischenstück 74 zu entfernen. Bei dieser zweiten Teilbewegung 86 wird das Zwischenstück 74 von dem Vereinzelungselement 76 mit nach oben genommen und gegen ein in der Schiebereinheit 70 angeordnetes Keilelement 88 gedrückt, wodurch das Zwischenstück 74 von der Schiebereinheit 70 weg bewegt wird und in das Auswurfelement 60 fällt. Zum Vereinzeln und Einschieben eines Permanentmagneten 14a in einen ersten Magnetaufnahmebereich 22 weist das Vereinzelungselement 76 eine erste Nase 90 auf. Zum Entfernen des Zwischenstücks 74 weist das Vereinzelungselement 76 eine zweite Nase 92 auf.
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Die Magazineinheit 68 weist einen entsprechend der ersten Einbaulage 26 angeordneten Referenzmagneten 94 auf, der die Ausrichtung der ersten Magnete 14a bestimmt.
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6 zeigt in einer schematischen Darstellung erste Permanentmagnete, die entsprechend einer ersten Einbaulage 26 angeordnet sind, wobei einer dieser ersten Permanentmagnete mit der Bezugsziffer 14a bezeichnet ist. Die Darstellung in 6 entspricht einer Sicht von oben (in Richtung der Teilbewegung 84) auf die erste Bestückungseinheit 38. Jeweils zwei benachbarte erste Permanentmagnete 14a sind durch ein Zwischenstück 74 getrennt. Die so vormagazinierten ersten Permanentmagnete 14a sind in der Magazineinheit 68 eingelegt. Die Einbaulage 26 der ersten Permanentmagnete 14a wird durch den Referenzmagnet 94, genauer gesagt durch dessen Polung vorgegeben.
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7 zeigt eine schematische Darstellung einer gemäß einer alternativen Ausführungsform aufgebauten erfindungsgemäßen Vorrichtung 34'. Auf Komponenten, die bereits im Zusammenhang mit den 3 bis 6 beschrieben wurden, wird an dieser Stelle nicht näher eingegangen, vielmehr wird auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen.
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Die alternativ ausgeführte Vorrichtung 34' weist eine alternativ ausgebildete Aufnahmeeinheit 36' auf. Die alternativ ausgebildete Aufnahmeeinheit 36' wiederum weist einen alternativ ausgebildeten Teller 52' auf, an dem Halteklammern montiert sind, von denen eine exemplarisch mit der Bezugsziffer 96 bezeichnet ist. Bei dieser alternativ ausgebildeten Aufnahmeeinheit 36' wird das Rotorblechpaket 12 in den Teller 52' und auf das Rotorblechpaket 12 eine Fixierscheibe 64' aufgelegt. Mittels der Halteklammern 96 wird die Fixierscheibe 64' auf das Rotorblechpaket 12 gedrückt und somit das Rotorblechpaket in dem Teller 52' fixiert.
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8 zeigt in einer Schnittdarstellung die in der alternativ ausgeführten Vorrichtung 34' verbaute erste Bestückungseinheit 38 und die ebenfalls verbaute alternative Aufnahmeeinheit 36'.
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Wie der Darstellung in 8 zu entnehmen ist, ist das Rotorblechpaket 12 in den Teller 52' eingelegt. Auf das Rotorblechpaket 12 ist eine Fixierscheibe 64' aufgelegt, die über die Halteklammern 96 auf das Rotorblechpaket 12 gedrückt wird. Somit ist das Rotorblechpaket in dem Teller 52' bzw. auf der Bodenplatte 50 fixiert.
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Das Verfahren zum Bestücken eines Rotorblechpakets läuft im Wesentlichen wie folgt ab: in einem ersten Schritt wird ein Rotorblechpaket in der Aufnahmeeinheit befestigt und die so bestückte Aufnahmeeinheit in den Bereich unterhalb der Bestückungseinheiten verbracht. In einem zweiten Schritt werden die Bestückungseinheiten mit den ersten und zweiten Permanentmagneten entsprechend deren Polung bzw. Einbaulage bestückt. In einem dritten Schritt werden in den Bestückungseinheiten Permanentmagnete vereinzelt und in einem vierten Schritt werden die vereinzelten Permanentmagnete in die entsprechenden Magnetaufnahmebereiche eingeschoben. Die Schritte drei und vier werden so oft wiederholt, bis das Rotorblechpaket vollständig mit Permanentmagneten bestückt ist. Hierzu wird das Rotorblechpaket nach jedem Schritt vier um einen bestimmten Winkel verdreht.
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Die vorstehend beschriebene Reihenfolge der Schritte eins und zwei ist nicht zwingend. Es ist denkbar, zunächst die Aktion des Schritts zwei und anschließend die Aktion des Schritts eins auszuführen. Ferner ist es nicht zwingend erforderlich, die Aktionen der Schritte drei und vier in getrennten Schritten ausführen zu lassen. Es ist auch denkbar, diese Aktionen in einem einzigen Schritt auszuführen.
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An dieser Stelle sei erwähnt, dass die Verwendung des Begriffs Elektromotor keine einschränkende Wirkung haben soll. Der Elektromotor kann nicht nur motorisch, sondern auch als Generator betrieben werden.
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Ferner sei erwähnt, dass die in dem Ausführungsbeispiel gezeigte Anordnungsreihenfolge der einzelnen Bestückungseinheiten 38, 40, 42, 44 keine einschränkende Wirkung haben soll. Die Bestückungseinheiten können auch in jeder beliebigen anderen Anordnungsreihgenfolge angeordnet sein. So ist es denkbar, dass die Bestückungseinheiten anstatt in Abhängigkeit der Ausgestaltung der Magnete (erste oder zweite Magnete) in Abhängigkeit der Polung der Magnete (erste oder zweite Einbaulage) angeordnet sind.
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Vorteilhafterweise sind die Magnetaufnahmebereiche, in die die Magnets einzubringen sind, zuvor mit einem Kleber befüllt worden. Dies erfolgt vorzugsweise in einer der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgelagerten Bearbeitungsstation.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Rotor
- 12
- Rotorblechpaket
- 14
- Permanentmagnet
- 16
- Stützscheibe
- 18
- Schraube
- 20
- Mutter
- 22
- erster Magnetaufnahmebereich
- 24
- zweiter Magnetaufnahmebereich
- 26
- erste Einbaulage erste Magnete
- 28
- zweite Einbaulage erste Magnete
- 30
- erste Einbaulage zweite Magnete
- 32
- zweite Einbaulage zweite Magnete
- 34
- Vorrichtung
- 36
- Aufnahmeeinheit
- 38
- erste Bestückungseinheit
- 40
- zweite Bestückungseinheit
- 42
- dritte Bestückungseinheit
- 44
- vierte Bestückungseinheit
- 46
- Trägerplatte
- 48
- Schiene
- 50
- Bodenplatte
- 52
- Teller
- 54
- Auffangeinheit
- 56
- Rutsche
- 58
- Auffangbehälter
- 60
- Auswurfelement
- 62
- Führungselement
- 64
- Fixierscheibe
- 66
- Klemmelement
- 68
- Magazineinheit
- 70
- Schiebereinheit
- 72
- vereinzelter erster Magnet
- 74
- Zwischenstück
- 76
- Vereinzelungselement
- 78
- Doppelpfeil
- 80
- Aktuator
- 82
- Kolbenstange
- 84
- Pfeil
- 86
- Pfeil
- 88
- Keilelement
- 90
- erste Nase
- 92
- zweite Nase
- 94
- Referenzmagnet
- 96
- Halteklammer
