DE102012208408A1

DE102012208408A1 - Method for assembling transmitter element i.e. magnetic ring, of locator magnet on rotor of brushless direct current motor, involves fastening ring at rotor, and magnetizing fastened ring, where ring is securely introduced into rotor

Info

Publication number: DE102012208408A1
Application number: DE201210208408
Authority: DE
Inventors: Jochen Reiter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2013-11-21

Abstract

The method involves fastening a magnetic ring (26) at a rotor (2) of an electric motor, and magnetizing the fastened ring. The ring is securely introduced into the rotor by using magnet holders (22). A mockup element is inserted into an aperture of the ring for magnetizing the fastened ring. The mockup element is removed from the aperture of the magnetized ring. The magnetized ring and magnetized core elements (30) inserted into the aperture of the magnetized ring are connected with each other by a connecting process. Independent claims are also included for the following: (1) a locator magnet for displaying a position of a rotor in an electric motor (2) an electric motor.

Description

Technisches Gebiet Technical area

Die Erfindung betrifft allgemein Elektromotoren, insbesondere Elektromotoren mit magnetisierten Geberelementen für Rotorlagesensoren. Weiterhin betrifft die Erfindung Verfahren zur Montage eines Gebermagneten an einen Rotor eines Elektromotors.The invention relates generally to electric motors, in particular electric motors with magnetized encoder elements for rotor position sensors. Furthermore, the invention relates to methods for mounting a transmitter magnet to a rotor of an electric motor.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 10 2008 000 993 A1 ist es bekannt, zur Erfassung einer Winkellage eines Rotors in einem Elektromotor an einer Welle des Rotors ein Geberelement in Form eines Gebermagneten zu befestigen. Das vom Gebermagneten ausgesendete Magnetfeld kann dann zur Bestimmung der Winkellage des Rotors gegenüber einem Stator des Elektromotors herangezogen werden.From the DE 10 2008 000 993 A1 It is known to attach a donor element in the form of a donor magnet for detecting an angular position of a rotor in an electric motor on a shaft of the rotor. The magnetic field emitted by the transmitter magnet can then be used to determine the angular position of the rotor relative to a stator of the electric motor.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Montage eines Geberelementes an einen Rotor eines Elektromotors gemäß Anspruch 1 sowie ein Geberelement zur Anzeige einer Lage eines Rotors in einem Elektromotor und ein Elektromotor gemäß den nebengeordneten Ansprüchen vorgesehen.According to the invention, a method for mounting a transmitter element to a rotor of an electric motor according to claim 1 and a transmitter element for displaying a position of a rotor in an electric motor and an electric motor according to the independent claims is provided.

Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Preferred embodiments are specified in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Montage eines Geberelementes an einen Rotor eines Elektromotors angegeben, das folgende Schritte umfasst:

– Befestigen des Geberelementes am Rotor des Elektromotors; und
– Magnetisieren des am Rotor des Elektromotors befestigten Geberelementes.

According to a first aspect of the invention, a method is provided for mounting a transmitter element to a rotor of an electric motor, comprising the following steps:

- Attaching the donor element on the rotor of the electric motor; and
- Magnetizing the attached to the rotor of the electric motor donor element.

Dem angegebenen Verfahren liegt die Überlegung zugrunde, dass das Geberelement bereits vor seiner Befestigung am Rotor magnetisiert und in seinem magnetisierten Zustand am Rotor des Elektromotors befestigt werden könnte.The specified method is based on the consideration that the transmitter element could already be magnetized prior to its attachment to the rotor and fastened in its magnetized state to the rotor of the electric motor.

Die Erfindung erkennt jedoch, dass bei der Montage eines bereits magnetisierten Geberelementes die Magnetisierung des Geberelementes beeinträchtigt, wenn nicht gar zerstört werden, zumindest aber die relative Lage des Geberelementen zum Rotor der Maschine bedingt durch Toleranzen des Montageprozesses, ungenau sein könnte. Um dieses zu vermeiden, schlägt die Erfindung vor, die Magnetisierung erst nach der Montage am Rotor durchzuführen.However, the invention recognizes that during the assembly of an already magnetized donor element affects the magnetization of the donor element, if not destroyed, but at least the relative position of the donor elements to the rotor of the machine due to tolerances of the assembly process, could be inaccurate. To avoid this, the invention proposes to carry out the magnetization only after assembly on the rotor.

In einer Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt des Einbringens des Geberelementes in einen am Rotor befestigen Magnethalter zum Befestigen des Geberelementes am Rotor des Elektromotors. Das Geberelement kann in den Magnethalter auf jede beliebige Weise eingebracht werden. So kann er in den Magnethalter eingesetzt und mittels mechanischer Verfahren wie Einpressen, Verkleben oder Verschweißen befestigt werden. Genauso kann das Geberelement jedoch im Magnethalter auch durch Formgebungsverfahren wie Einspritzen ausgebildet werden. Dadurch dass das Geberelement erst im Magnethalter magnetisiert wird, wird das magnetische Feld durch mechanische Belastungen beim Einbringen in den Magnethalter, wie sie beispielsweise durch ein Presswerkzeug ausgeübt werden müsste nicht beeinträchtigt.In a development, the specified method comprises the step of introducing the donor element into a magnet holder fastened to the rotor for fastening the donor element to the rotor of the electric motor. The donor element can be introduced into the magnet holder in any manner. So it can be used in the magnet holder and fixed by mechanical methods such as pressing, gluing or welding. In the same way, however, the donor element can also be formed in the magnet holder by shaping methods such as injection. Because the transmitter element is first magnetized in the magnet holder, the magnetic field is not adversely affected by mechanical loads during insertion into the magnet holder, as would have to be exerted by a pressing tool, for example.

In einer anderen Weiterbildung weist das Geberelement eine Öffnung auf, wobei zum Magnetisieren des am Rotor des Elektromotors befestigten Geberelementes in die Öffnung ein Attrappenelement eingesetzt wird. Der Weiterbildung liegt die Überlegung zugrunde, dass nach dem Befestigen des Geberelementes beispielsweise durch Einpressen in den Magnethalter weitere Fertigungsschritte notwendig sein könnten, bei denen ein mittiger Zugang zum Rotor durch das Geberelement hindurch notwendig wäre. So müsste beispielsweise zum Aufpressen eines Effektors auf eine Welle des Rotors die Welle an dem Ende, an dem sich das Geberelement befindet, abgestützt werden. Das Geberelement kann jedoch derartig hohe Presskräfte nur bedingt aufnehmen. Ist das Geberelement beispielsweise aus einem spröden oder leicht brechbaren Material gefertigt, so würde es beim Aufpressen des Effektors brechen. Auch kann die Magnetisierung beeinträchtigt werden. Über den mittigen Zugang, der durch die Öffnung gegeben ist, kann die Welle zum Aufpressen des Effektors jedoch direkt an ihrem Ende abgestützt werden. Gleichzeitig ermöglicht es das Attrappenelement, das Geberelement ohne störende Streuwirkungen in der Öffnung zu magnetisieren.In another development, the donor element has an opening, wherein a dummy element is used to magnetize the donor element attached to the rotor of the electric motor into the opening. The further development is based on the consideration that after mounting the transmitter element, for example by pressing into the magnet holder, further production steps could be necessary, in which a central access to the rotor through the transmitter element would be necessary. For example, to press an effector onto a shaft of the rotor, the shaft would have to be supported at the end where the transmitter element is located. However, the donor element can absorb such high pressing forces only conditionally. If the donor element is made of a brittle or easily breakable material, for example, it would break when the effector is pressed on. Also, the magnetization can be affected. However, via the central access provided by the opening, the shaft for pressing the effector can be supported directly at its end. At the same time, the dummy element makes it possible to magnetize the transmitter element without disturbing scattering effects in the opening.

In einer zusätzlichen Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren die Schritte:

– Entfernen des Attrappenelementes aus der Öffnung des magnetisierten Geberelementes;
– Einsetzen eines zum Attrappenelement formgleichen Kernmagneten in ein zum Geberelement formgleiches weiteres Attrappenelement;
– Magnetisieren des in das weitere Attrappenelement eingesetzten Kernmagneten; und
– Einsetzen des magnetisieren Kernmagneten in die Öffnung des Geberelements.

In an additional development, the specified method comprises the steps:

- Removing the dummy element from the opening of the magnetized donor element;
- Inserting a dummy element to form the same nuclear magnet in a same shape to the donor element further dummy element;
- magnetizing the core magnet used in the further dummy element; and
- Inserting the magnetizing core magnet in the opening of the donor element.

Der Weiterbildung liegt die Überlegung zugrunde, dass das magnetisierte Geberelement mit der Öffnung sensorrelevante magnetische Nachteile mit sich bringt, die die Messwirkung im Einsatz des magnetisierten Geberelementes reduzieren würden. Um diese zu vermeiden, schlägt die Weiterbildung vor, die Öffnung mit einem magnetisierten Material zu verschließen, um das magnetische Messfeld durch einen nahezu homogenen Magneten zu bilden. In diesem Zusammenhang liegt der Weiterbildung weiter die Überlegung zugrunde, dass der in die Öffnung eingesetzte Kernmagnet zwar einen mechanischen Winkelfehler von ca 1° zu den einzelnen Bauteilen des Rotors bedingen könnte, dieser mechanische Winkelfehler würde sich aber in seiner magnetischen Wirkung durch die Einbettung des Kernmagneten in die Öffnung des Gebermagneten homogenisieren.The development is based on the consideration that the magnetized transmitter element with the opening brings with it sensor-relevant magnetic disadvantages, which would reduce the measuring effect in the use of the magnetized transmitter element. To avoid this, the beats Training to close the opening with a magnetized material to form the magnetic field by a nearly homogeneous magnet. In this context, the further development is based on the consideration that the core magnet inserted into the opening could indeed cause a mechanical angle error of about 1 ° to the individual components of the rotor, but this mechanical angle error would be in its magnetic effect by the embedding of the nuclear magnet Homogenize in the opening of the transmitter magnet.

In einer besonderen Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt:

– Verbinden des magnetisierten Geberelementes und des in die Öffnung des magnetisierten Geberelementes eingesetzten magnetisierten Kernmagneten durch einen Fügeprozess.

In a particular embodiment, the specified method comprises the step:

- Connecting the magnetized donor element and the magnetized core magnet inserted into the opening of the magnetized donor element by a joining process.

Der Fügeprozess kann beliebig ausgestaltet sein. So kann der Kernmagnet mit dem Geberelement durch Kleben, Pressen oder Ultraschallschweißen verbunden werden.The joining process can be configured as desired. Thus, the core magnet can be connected to the donor element by gluing, pressing or ultrasonic welding.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind das Geberelement, der Kernmagnet und die Attrappenelemente aus einem identischen Material ausgebildet. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Kernmagnet und das Geberelement auf einander abgestimmt magnetisiert werden, so dass sie nach ihrem Zusammensetzen wie ein homogener Dauermagnet wirken und ein entsprechend gut detektierbares magnetisches Feld abgeben.In a particularly preferred embodiment of the invention, the donor element, the core magnet and the dummy elements are formed from an identical material. In this way it is ensured that the nuclear magnet and the donor element are magnetized to each other so that they act after their assembly as a homogeneous permanent magnet and emit a correspondingly well detectable magnetic field.

In einer anderen Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt:

– Ausrichten eines Magnetfeldes zum Magnetisieren des am Rotor des Elektromotors befestigten Geberelementes nach einer Lage eines am Rotor befestigten Antriebsmagneten zum Antrieb des Rotors.

In another development, the specified method comprises the step:

- Aligning a magnetic field for magnetizing the encoder attached to the rotor of the electric motor to a position of a rotor attached to the drive magnet for driving the rotor.

Dem angegebenen Verfahren liegt die Überlegung zugrunde, dass das Geberelement in einem bereits magnetisierten Zustand am Rotor beispielsweise durch Aufpressen befestigt werden könnte. Die Weiterbildung erkennt jedoch, dass sich in diesem Fall eine winkelbezogene Positioniergenauigkeit des Geberelementes auf der Welle von ca. 1° bis 2° erreichen lässt. Diese Positioniergenauigkeit ist insbesondere für die Anwendung in einem bürstenlosen Gleichstrommotor, BLDC genannt, nicht ausreichend. Daher schlägt die Weiterbildung vor, die Magnetisierung erst durchzuführen, wenn die Winkelposition des auf dem Rotor bereits befestigten Geberelementes bereits bekannt ist, wodurch die Positioniergenauigkeit des Geberelementes auf der Welle auf unter 1° gesenkt werden könnte.The specified method is based on the consideration that the encoder element could be fixed in an already magnetized state on the rotor, for example by pressing. However, the development recognizes that in this case an angle-related positioning accuracy of the encoder element on the shaft of about 1 ° to 2 ° can be achieved. This positioning accuracy is not sufficient in particular for use in a brushless DC motor, called BLDC. Therefore, the development proposes to perform the magnetization until the angular position of the donor element already mounted on the rotor is already known, whereby the positioning accuracy of the donor element on the shaft could be reduced to below 1 °.

In einer bevorzugten Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt:

– Drehen des Rotors um maximal eine Umdrehung und Erfassen eines Maximums eines Magnetfelds des Antriebsmagneten zum Erfassen der Lage des Antriebsmagneten.

In a preferred embodiment, the specified method comprises the step:

- Rotating the rotor by a maximum of one revolution and detecting a maximum of a magnetic field of the drive magnet for detecting the position of the drive magnet.

Auf diese Weise lässt sich die Winkellage des Rotors auf einfache Weise bestimmen. Alternativ könnte die Winkellage des Rotors auch optisch erfasst werden. Der besondere Vorteil die Rotorlage des Rotors anhand des Magnetfelds des Antriebsmagneten zu erfassen ist, dass der Winkelfehler zwischen einem durch den Antriebsmagneten ausgebildeten magnetischen Querfeld und dem durch den Gebermagneten ausgebildeten magnetischen Messfeld gering bleibt. Dies ist für Steuerungs- und Regelungszwecke bei bürstenlosen Gleichstrommotoren besonders günstig, da sich aus dem magnetischen Querfeld unmittelbar ableiten lässt, wo ein auf das Querfeld wirkendes magnetisches Erregerfeld angreifen müsste, um eine möglichst große Kraftwirkung auf den Rotor zu erzielen.In this way, the angular position of the rotor can be determined in a simple manner. Alternatively, the angular position of the rotor could also be detected optically. The particular advantage of detecting the rotor position of the rotor on the basis of the magnetic field of the drive magnet is that the angular error between a magnetic transverse field formed by the drive magnet and the magnetic measuring field formed by the transmitter magnet remains low. This is particularly favorable for control purposes in brushless DC motors, as can be derived directly from the magnetic transverse field where a force acting on the transverse field magnetic excitation field would have to attack in order to achieve the greatest possible force on the rotor.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Positionsgebermagnet zur Anzeige einer Lage eines Rotors in einem Elektromotor angegeben, das ein magnetisiertes Geberelement mit einer Zentralöffnung und einen in die Zentralöffnung eingesetzten Kernmagneten umfasst.According to a further aspect of the invention, a position sensor magnet for indicating a position of a rotor in an electric motor is provided which comprises a magnetized encoder element with a central opening and a core magnet inserted into the central opening.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Elektromotor angegeben, der einen Rotor, einen drehfest mit dem Rotor verbundenen Antriebsmagneten und einen drehfest mit dem Rotor verbundenen angegebenen Positionsgebermagneten umfasst.According to a further aspect of the invention, an electric motor is specified, which comprises a rotor, a drive magnet rotatably connected to the rotor and a rotatably connected to the rotor specified position sensor magnets.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Rotors für einen nicht weiter dargestellten Elektromotor, 1 a perspective view of an exemplary rotor for an electric motor, not shown,

2 eine perspektivische Ansicht eines Geberelementes in einem ersten Montagezustand bei der Montage in einer Halterung, 2 a perspective view of a donor element in a first mounting state when mounted in a holder,

3 eine perspektivische Ansicht des Geberelementes in einem zweiten Montagezustand bei der Montage in der Halterung, 3 a perspective view of the donor element in a second mounting state when mounted in the holder,

4 eine perspektivische Ansicht des Geberelementes in einem dritten Montagezustand bei der Montage in der Halterung, 4 a perspective view of the donor element in a third mounting state when mounted in the holder,

5 die Fertigung eines Kernmagneten in einem ersten Fertigungszustand, 5 the production of a nuclear magnet in a first state of manufacture,

6 die Fertigung eines Kernmagneten in einem zweiten Fertigungszustand, 6 the production of a nuclear magnet in a second state of manufacture,

7 eine perspektivische Ansicht des Geberelementes in einem vierten Montagezustand bei der Montage in der Halterung, und 7 a perspective view of the donor element in a fourth mounting state when mounted in the holder, and

8 eine perspektivische Ansicht des Geberelementes in einem fünften Montagezustand bei der Montage in der Halterung. 8th a perspective view of the donor element in a fifth mounting state when mounted in the holder.

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

In den Figuren werden Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.In the figures, elements of identical or comparable function are provided with the same reference numerals and described only once.

Es wird auf 1 Bezug genommen, die eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Rotors 2 für einen nicht weiter dargestellten Elektromotor zeigt. It will open 1 Reference is made, which is a perspective view of an exemplary rotor 2 for an electric motor, not shown.

Der Rotor 2 umfasst eine Welle 4 mit einem ersten axialen Ende 6 und einem zweiten axialen Ende 8. Am ersten axialen Ende 6 ist ein mechanischer Effektor 10 angebracht, der eine bestimmte mechanische Aufgabe erfüllt. In der vorliegenden Ausführung ist am ersten axialen Ende 6 als mechanischer Effektor 10 beispielhaft eine Abtriebsschnecke gezeichnet.The rotor 2 includes a wave 4 with a first axial end 6 and a second axial end 8th , At the first axial end 6 is a mechanical effector 10 attached, which fulfills a certain mechanical task. In the present embodiment is at the first axial end 6 as a mechanical effector 10 drawn by way of example an output screw.

Vom ersten axialen Ende 6 aus gesehen ist auf der Welle 4 nach dem mechanischen Effektor 10 drehfest eine Antriebsmagneteinheit 12 befestigt, die einen an sich bekannten Eisenkern 14 umfasst, auf dessen Umfang Dauermagnete 16 angeordnet sind, die ein nicht weiter dargestelltes magnetisches Querfeld ausbilden. Das magnetische Querfeld kann in an sich bekannter Weise mit einem nicht weiter dargestellten magnetischen Erregerfeld zum Antrieb des Elektromotors und damit des mechanischen Effektors 10 wechselwirken. Von den Dauermagneten 16 sind in 1 der Übersichtlichkeit halber nur einige mit einem Bezugszeichen versehen.From the first axial end 6 is seen on the shaft 4 after the mechanical effector 10 rotatably a drive magnet unit 12 attached, which is a known iron core 14 includes, on its circumference permanent magnets 16 are arranged, which form a not shown magnetic transverse field. The magnetic transverse field can in a conventional manner with a non-illustrated magnetic excitation field for driving the electric motor and thus the mechanical effector 10 interact. From the permanent magnets 16 are in 1 for clarity, only a few provided with a reference numeral.

Zwischen der Antriebsmagneteinheit 12 und dem zweiten axialen Ende 8 der Welle 4 ist drehfest mit der Welle 4 ein Lagerungselement 18 befestigt, über das die Welle 4 in einem nicht weiter dargestellten Gehäuse drehbar gelagert werden kann. Das Lagerelement 18 kann beispielsweise ein Kugellager sein. Between the drive magnet unit 12 and the second axial end 8th the wave 4 is rotatable with the shaft 4 a storage element 18 attached, over which the shaft 4 can be rotatably mounted in a housing, not shown. The bearing element 18 For example, it can be a ball bearing.

Am zweiten axialen Ende 8 der Welle 4 ist eine Vorrichtung 20 drehfest befestigt. Diese Vorrichtung 20 umfasst einen Tragekörper 22, in dem ein als Dauermagnet ausgebildeter Positionsgeber 24 gehalten ist. Im Folgenden wird dieser als Positionsgebermagnet 24 bezeichnet. Durch den Positionsgebermagneten 24 wird ein nicht weiter dargestelltes magnetisches Messfeld hervorgerufen, das im Elektromotor von einem nicht weiter dargestellten Sensor, wie einem Hall-Sensor erfasst werden kann, um die die Winkellage der Welle 4 und der auf ihr drehfest befestigten Komponenten zu bestimmen. Diese Winkellage kann beispielsweise zur Positionsregelung bei Servomotoren herangezogen werden. Alternativ kann die Winkellage aber auch zur elektrischen Kommutierung herangezogen werden, um in den Elektromotor einen geeigneten Antriebsstrom einzuspeisen, der das elektrische Erregerfeld in einer dem Fachmann bekannten Weise so ausbildet, dass es in einem möglichst rechten Winkel zum magnetischen Querfeld steht.At the second axial end 8th the wave 4 is a device 20 secured against rotation. This device 20 comprises a support body 22 , in which a magnet designed as a permanent magnet 24 is held. In the following, this will be used as position sensor magnet 24 designated. Through the position sensor magnet 24 a magnetic measuring field, not further shown, is produced, which can be detected in the electric motor by a sensor (not shown), such as a Hall sensor, about which the angular position of the shaft 4 and to determine the components rotatably mounted on it. This angular position can be used for example for position control in servomotors. Alternatively, however, the angular position can also be used for electrical commutation in order to feed into the electric motor a suitable drive current which forms the electrical exciter field in a manner known to the person skilled in the art in such a way that it is at a right angle to the magnetic transverse field.

Der Positionsgebermagnet 24 ist in der vorliegenden Ausführung zweiteilig aufgebaut. Er besteht aus einem Magnetring 26, der das eigentliche das magnetische Messfeld ausbildende Geberelement darstellt und einem in eine Zentralöffnung 28 des Magnetrings 26 eingesetzten Kernmagneten 30.The position sensor magnet 24 is constructed in two parts in the present embodiment. It consists of a magnetic ring 26 which represents the actual magnetic field forming donor element and one in a central opening 28 of the magnet ring 26 used nuclear magnet 30 ,

Die Montage des Positionsgebermagneten 24 im Tragekörper 22 soll nachstehend anhand der 2 bis 8 näher erläutert werden. In den 2 bis 8 ist der Tragekörper 22 der Übersichtlichkeit halber ohne die Welle 4 dargestellt. Sie ist jedoch weiterhin am Tragekörper 22 befestigt. The mounting of the position sensor magnet 24 in the carrying body 22 will be described below on the basis of 2 to 8th be explained in more detail. In the 2 to 8th is the carrying body 22 for the sake of clarity, without the shaft 4 shown. However, she is still on the support body 22 attached.

Zunächst wird der Magnetring 26 geformt. Dies kann durch jedes beliebige formgebende Fertigungsverfahren wie Sintern, gießen oder fräßen erfolgen. First, the magnetic ring 26 shaped. This can be done by any shaping manufacturing process such as sintering, pouring or frying.

Der gefertigte Magnetring 26 wird dann in der Pfeilrichtung 32 in den Tragekörper 22 eingesetzt. Dies erfolgt in der vorliegenden Ausführung bevorzugt durch Einpressen des Magnetrings 26 in den Tragekörper 22. Alternativ kann der Magnetring 26 im Tragekörper 22 jedoch auch verklebt oder anderweitig befestigt werden.The manufactured magnetic ring 26 will then be in the direction of the arrow 32 in the stretcher 22 used. This is preferably done in the present embodiment by pressing the magnet ring 26 in the stretcher 22 , Alternatively, the magnetic ring 26 in the carrying body 22 but also glued or otherwise secured.

Wie in 3 gezeigt, wird anschließend in einem nächsten Montageschritt in die Zentralöffnung 28 ein dem Kernmagneten 30 entsprechendes erstes Attrappenelement 34 eingesetzt.As in 3 is shown in a subsequent assembly step in the central opening 28 a the nuclear magnet 30 corresponding first dummy element 34 used.

Das erste Attrappenelement 34 weist in der vorliegenden Ausführung im Wesentlichen die gleichen geometrischen Ausdehnungen und die gleichen Materialeigenschaften auf, wie der Kernmagnet 30. Besonders bevorzugt ist das erste Attrappenelement 34 gegenüber dem Kernmagnet 30 in seinem Durchmesser leicht kleiner, so dass das erste Attrappenelement 34 in der Zentralöffnung 28 ein leichtes Spiel hat und leicht nachgibt. Das Attrappenelement 34 lässt sich so einfach in die Zentralöffnung 28 einbringen und wieder aus dieser herausziehen, ohne das Material oder die Magnetisierung des Magnetrings 26 zu beschädigen.The first dummy element 34 has in the present embodiment, substantially the same geometric dimensions and the same material properties, as the nuclear magnet 30 , Particularly preferred is the first dummy element 34 towards the nuclear magnet 30 slightly smaller in diameter, leaving the first dummy element 34 in the central opening 28 has a light play and easily gives way. The dummy element 34 can be easily in the central opening 28 bring in and out of this, without that Material or the magnetization of the magnet ring 26 to damage.

Ist das erste Attrappenelement 34 in die Zentralöffnung 28 eingesetzt, so wird der Magnetring 26 in einer dem Fachmann bekannten Weise aufmagnetisiert, so dass dem Magnetring 26 die Eigenschaften eines Dauermagneten verliehen werden. Bei der Aufmagnetisierung wird ein die Aufmagnetisierung bewirkendes Magnetfeld, dem der Magnetring 26 zur Aufmagnetisierung ausgesetzt wird, nach dem oben erwähnten magnetischen Querfeld des Antriebsmagneten 12 ausgerichtet. Um dieses zu erfassen kann beispielsweise in einem Stator, in dem der Rotor 6 angeordnet werden kann, eine magnetische Sonde, wie ein Hall-Sensor angeordnet werden, die dann das magnetische Querfeld des Antriebsmagneten 12 erfassen. Wird der Rotor 2 dabei von einem Gehäuse umhüllt oder ist anderweitig schwer zugänglich, so können zum Annähern der Sonde an den Antriebsmagneten 12 verschließbare Zugänge beispielsweise in Form von durch das Gehäuse führenden Bohrungen ausgebildet werden, so dass der Sonde nach dem Aufmagnetisieren des Magnetrings 26 wieder entfernt und die Zugänge verschlossen werden können.Is the first dummy element 34 in the central opening 28 used, then the magnetic ring 26 Magnetized in a manner known to those skilled, so that the magnetic ring 26 the properties of a permanent magnet are awarded. During the magnetization, a magnetic field causing the magnetization becomes the magnet ring 26 is subjected to magnetization, after the above-mentioned magnetic transverse field of the drive magnet 12 aligned. To capture this, for example, in a stator in which the rotor 6 can be arranged, a magnetic probe, such as a Hall sensor can be arranged, which is then the magnetic transverse field of the drive magnet 12 to capture. Will the rotor 2 thereby enveloped by a housing or is otherwise difficult to access, so can approach the probe to the drive magnet 12 be formed lockable access, for example in the form of holes through the housing, so that the probe after magnetizing the magnet ring 26 removed again and the entrances can be closed.

Ist die Richtung des magnetischen Querfeldes des Antriebsmagneten 12 erfasst, so kann das die Aufmagnetisierung bewirkende Magnetfeld an den Magnetring 26 angelegt werden. Die Richtung des magnetischen Querfeldes kann beispielsweise dadurch erfasst werden, dass bestimmt wird, in welcher Winkellage die magnetische Sonde einen Maximalwert für das magnetische Querfeld des Antriebsmagneten 12 erfasst.Is the direction of the magnetic transverse field of the drive magnet 12 detected, so can the magnetization causing magnetic field to the magnetic ring 26 be created. The direction of the magnetic transverse field can be detected, for example, by determining in which angular position the magnetic probe has a maximum value for the magnetic transverse field of the drive magnet 12 detected.

In der vorliegenden Ausführung ist der Antriebsmagnet 12 und somit das resultierende Querfeld mehrpolig ausgebildet. Die Befestigung der einzelnen, die Querfeldpole ausbildenden Dauermagnete 16 ist Montagetoleranzen unterworfen. Würde der Magnetring 26 und damit das Geberelement in einer fest definierten Lage auf dem Rotor 2 aufgebracht, würden bei der Erfassung der Rotorlage durch diese Montagetoleranzen Winkelfehler auftreten. Durch die Erfassung des mehrpoligen Querfeldes mit der magnetischen Sonde und der Magnetisierung des Magnetrings 26 in Abhängigkeit des erfassten mehrpoligen Querfeldes wird das Magnetfeld des Magnetrings 26 und damit des Geberelementes exakt nach dem mehrpoligen Magnetfeld ausgerichtet, so dass die Montagetoleranzen der Dauermagneten 16 ausgemittelt und die Winkelfehler auf Null reduziert werden. Die vom mehrpoligen Querfeld des Rotors 2 abhängige Magnetisierung des Magnetrings 26 führt selbst dann zu auf Null reduzierten Winkelfehlern, wenn der Magnetring 26 zur Ausbildung eines mehrpoligen magnetischen Messfeldes mehrpolig magnetisiert wird. So könnte der Magnetring beispielsweise mit einer Zahl von magnetischen Polen magnetisiert werden, die der durch die Dauermagnete 16 ausgebildeten Zahl von Polen des Querfeldes entspricht.In the present embodiment, the drive magnet 12 and thus the resulting transverse field formed multipolar. The attachment of the individual, the transverse field poles forming permanent magnets 16 is subject to assembly tolerances. Would the magnet ring 26 and thus the donor element in a fixed position on the rotor 2 Applied, angle errors would occur in the detection of the rotor position by these mounting tolerances. By detecting the multipolar transverse field with the magnetic probe and the magnetization of the magnet ring 26 Depending on the detected multipolar transverse field, the magnetic field of the magnetic ring 26 and thus the donor element aligned exactly to the multi-pole magnetic field, so that the mounting tolerances of the permanent magnet 16 averaged out and the angle errors are reduced to zero. The of the multipolar transverse field of the rotor 2 dependent magnetization of the magnet ring 26 leads even to zero reduced angle errors when the magnet ring 26 is magnetized multipolar to form a multi-pole magnetic measuring field. For example, the magnetic ring could be magnetized with a number of magnetic poles, that of the permanent magnets 16 trained number of poles of the transverse field corresponds.

Durch die oben beschriebene Aufmagnetisierung des Magnetringes 26 basierend auf der Erfassung der Lage des Querfeldes lässt sich die Lage des Querfeldes nach Entfernen der magnetischen Sonden aus dem Stator über den Magnetring 26 fehlerfrei und damit reproduzierbar erfassen, wodurch Lageregelungen basierend auf dem Magnetring 26 genauer und bürstenlose Kommutierungen basierend auf dem Magnetring 26 wirkungsvoller durchgeführt werden können.By the above-described magnetization of the magnetic ring 26 Based on the detection of the position of the transverse field can be the position of the transverse field after removing the magnetic probes from the stator via the magnetic ring 26 error-free and thus reproducible capture, whereby position controls based on the magnetic ring 26 more accurate and brushless commutations based on the magnet ring 26 can be carried out more effectively.

Anschließend wird das erste Attrappenelement 34 wieder aus der Zentralöffnung 28 entfernt. Es kann in der beschriebenen Weise zur Montage und Aufmagnetisierung einer Vielzahl von zum Magnetring 26 gleichartig ausgebildeten Magnetringen verwendet werden. Zur Wiederverwendung sollte das erste Attrappenelement 36 jedoch nach der Magnetisierung des Magnetrings 26 wieder entmagnetisiert werden, um bei jeder Magnetisierung im Wesentlichen gleiche magnetische Verhältnisse zu schaffen. Dabei sollte die Entmagnetisierung besonders bevorzugt kurz vor der Magnetisierung eines neuen Magnetrings 26 durchgeführt werden.Subsequently, the first dummy element 34 again from the central opening 28 away. It can in the manner described for mounting and magnetizing a variety of magnetic ring 26 be used identically formed magnetic rings. For reuse the first dummy element should be 36 but after the magnetization of the magnet ring 26 be demagnetized again in order to create substantially the same magnetic conditions at each magnetization. In this case, demagnetization should be particularly preferred shortly before the magnetization of a new magnet ring 26 be performed.

Vor oder nach der Aufmagnetisierung können eine Vielzahl von Montage- und Fertigungsschritten vorgenommen werden, die von der Montage des Positionsgebermagneten 24 im Tragekörper 22 unabhängig sind. So kann beispielsweise der Effektor 10 durch Aufpressen auf der Welle 4 befestigt werden, wozu jedoch nicht der Positionsgebermagnet 24 selbst gehalten werden muss, sondern durch die Zentralöffnung 28 im Magnetringen 26 hindurch der Tragekörper 22 oder die Welle 4 gehalten werden kann, so dass der Positionsgebermagnet 24 bei diesen Montageschritten keinen unnötigen mechanischen Belastungen ausgesetzt werden muss.Before or after the magnetization, a variety of assembly and manufacturing steps can be made, by the mounting of the position sensor magnet 24 in the carrying body 22 are independent. For example, the effector 10 by pressing on the shaft 4 be attached, including but not the position sensor magnet 24 itself must be kept, but through the central opening 28 in the magnetic ring 26 through the support body 22 or the wave 4 can be held, so that the position sensor magnet 24 In these assembly steps no unnecessary mechanical loads must be suspended.

Nach Abschluss aller von der Montage des Positionsgebermagneten 24 im Tragekörper 22 unabhängigen Montageschritte kann dann die Zentralöffnung 28 verschlossen werden.After completion of all of the assembly of the position sensor magnet 24 in the carrying body 22 independent assembly steps can then be the central opening 28 be closed.

Dies erfolgt mit dem eingangs erwähnten Kernmagneten 30, der dazu eigens in der nachstehenden erläuterten und in den 5 und 6 gezeigten Art und Weise gefertigt wird.This is done with the above-mentioned nuclear magnet 30 which was explained specifically in the following and in the following 5 and 6 shown manner is made.

Zur Fertigung des Kernmagneten 30 wird ein zweites Attrappenelement 36 verwendet, das in der vorliegenden Ausführung im Wesentlichen die gleichen geometrischen Ausdehnungen wie der Magnetring 26 besitzt und identische Materialeigenschaften zu diesem aufweist. Besonders bevorzugt besitzt das zweite Attrappenelement 36 gegenüber dem Magnetring 26 eine Zentralöffnung 28 mit einem leicht größeren Durchmesser, so dass der Kernmagnet 30 in der Zentralöffnung 28 des zweiten Attrappenelementes 36 ein leichtes Spiel hat und leicht nachgibt. Der Kernmagnet 30 lässt sich so einfach in die Zentralöffnung 28 des zweiten Attrappenelementes 36 einbringen und wieder aus dieser herausziehen, ohne das Material oder die Magnetisierung des Magnetrings 26 zu beschädigen.For the production of the nuclear magnet 30 becomes a second dummy element 36 used, in the present embodiment, essentially the same geometric dimensions as the magnetic ring 26 has and has identical material properties to this. Particularly preferably, the second dummy element has 36 across from the magnetic ring 26 a central opening 28 with a slightly larger diameter, making the nuclear magnet 30 in the central opening 28 of the second dummy element 36 has a light play and easily gives way. The nuclear magnet 30 can be easily in the central opening 28 of the second dummy element 36 bring in and out again without the material or the magnetization of the magnet ring 26 to damage.

Der Kernmagnet 30 wird zur Magnetisierung in der in 5 gezeigten Pfeilrichtung 32 in die Zentralöffnung 28 des zweiten Attrappenelementes 36 eingesetzt. Anschließend wird der in das zweite Attrappenelement 36 eingesetzte Kernmagnet 30 in einer dem Fachmann bekannten Weise aufmagnetisiert, die Richtung der Magnetisierung mittels einer Fügemarkierung auf dem Magneten markiert und aus dem zweiten Attrappenelement 36 wieder entfernt. Das zweite Attrappenelement 36 kann dabei analog zum ersten Attrappenelement 34 für eine Vielzahl von in einer gleichen Weise zu fertigenden Kernmagneten 30 verwendet werden.The nuclear magnet 30 is used for magnetization in the 5 shown arrow direction 32 in the central opening 28 of the second dummy element 36 used. Subsequently, the in the second dummy element 36 used nuclear magnet 30 magnetized in a manner known to the skilled person, the direction of the magnetization marked by means of a joining mark on the magnet and from the second dummy element 36 removed again. The second dummy element 36 can be analogous to the first dummy element 34 for a variety of nuclear magnets to be manufactured in a similar manner 30 be used.

Abschließend wird der Kernmagnet 30 in der in 7 gezeigten Pfeilrichtung 32 in die Zentralöffnung 28 des Magnetringen 26 eingesetzt, so dass die Zentralöffnung 28 verschlossen wird.Finally, the nuclear magnet 30 in the in 7 shown arrow direction 32 in the central opening 28 of the magnetic rings 26 inserted so that the central opening 28 is closed.

In der in 8 gezeigten Lage des Kernmagneten 30 in der Zentralöffnung 28 kann dieser mit den Magnetringen 26 durch einen dem Fachmann bekannten Fügeprozess verbunden werden.In the in 8th shown position of the nuclear magnet 30 in the central opening 28 can this with the magnet rings 26 be connected by a joining process known in the art.

Beim Einsetzen des Kernmagneten 30 in die Zentralöffnung 28 des Magnetringes 26 ist darauf zu achten, dass das Magnetfeld des Magnetringes 26 und das Magnetfeld des Kernmagneten 30 gleich ausgerichtet sind, um die bereits erwähnte Reproduzierbarkeit des Querfeldes über den Magnetring 26 nicht zu beeinträchtigen. Jedoch führt die fertigungstechnische Verbindung des Kernmagneten 30 mit dem Magnetring 26 zu Lagetoleranzen, die Winkelfehler zwischen dem Kernmagneten 30 und dem Magnetring 26 von bis zu 1° bedingen können.When inserting the nuclear magnet 30 in the central opening 28 of the magnetic ring 26 Care must be taken that the magnetic field of the magnetic ring 26 and the magnetic field of the nuclear magnet 30 are aligned equal to the already mentioned reproducibility of the transverse field on the magnetic ring 26 not to interfere. However, the manufacturing connection of the nuclear magnet leads 30 with the magnetic ring 26 to positional tolerances, the angular error between the nuclear magnet 30 and the magnetic ring 26 of up to 1 °.

Aufgrund der zentralen Lage des Kernmagneten 30 im Magnetring 26 würde dieser Lagefehler bei der messtechnischen Erfassung des Querfeldes über das Messfeld des Magnetrings 26 homogenisiert, so dass das Querfeld letztendlich mit einem Lagefehler von maximal ca. 0,2° erfasst werden würde.Due to the central location of the nuclear magnet 30 in the magnetic ring 26 would this positional error in the metrological detection of the transverse field on the measuring field of the magnet ring 26 Homogenized, so that the transverse field would ultimately be detected with a position error of a maximum of about 0.2 °.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008000993 A1 [0002]

Claims

Method for mounting a sensor element ( 26 ) to a rotor ( 2 ) of an electric motor, comprising: - fixing the donor element ( 26 ) on the rotor ( 2 ) of the electric motor; and - magnetizing the rotor ( 2 ) of the electric motor attached donor element ( 26 ).

The method of claim 1, comprising: - introducing the donor element ( 26 ) in one on the rotor ( 2 ) Magnetic holder ( 22 ) for attaching the donor element ( 26 ) on the rotor ( 2 ) of the electric motor.

Method according to claim 1 or 2, wherein the donor element ( 26 ) an opening ( 28 ) and for magnetizing the on the rotor ( 2 ) of the electric motor attached donor element ( 26 ) in the opening ( 28 ) a dummy element ( 34 ) is used.

Method according to claim 3, comprising: - removing the dummy element ( 34 ) from the opening ( 28 ) of the magnetized donor element ( 26 ); - Inserting a dummy element ( 34 ) identical nuclear magnet ( 30 ) in to the encoder element ( 26 ) similar to a dummy ( 36 ); - magnetizing the into the further dummy element ( 36 ) used nuclear magnet ( 30 ); and - inserting the magnetizing core magnet ( 30 ) in the opening ( 28 ) of the donor element ( 26 ).

Method according to claim 4, comprising: - connecting the magnetized transmitter element ( 26 ) and into the opening ( 28 ) of the magnetized donor element ( 26 ) used magnetized nuclear magnet ( 30 ) through a joining process.

Method according to claim 5, wherein the donor element ( 26 ), the nuclear magnet ( 30 ) and the dummy elements ( 34 . 36 ) are formed of an identical material.

Method according to one of the preceding claims, comprising: - aligning a magnetic field for magnetizing the rotor ( 2 ) of the electric motor attached donor element ( 26 ) after a position of one on the rotor ( 2 ) fixed drive magnet ( 12 ) for driving the rotor ( 2 ).

Method according to claim 7, comprising: - rotating the rotor ( 2 ) by a maximum of one revolution and detecting a maximum of a magnetic field of the drive magnet ( 12 ) for detecting the position of the drive magnet ( 12 ).

Positioning magnet ( 24 ) for indicating a position of a rotor ( 2 ) in an electric motor, comprising a magnetized encoder element ( 26 ) with a central opening ( 28 ) and one in the central opening ( 28 ) used nuclear magnet ( 30 ).

Electric motor comprising: - a rotor ( 2 ), - a non-rotatable with the rotor ( 2 ) connected drive magnet ( 12 ); - And one rotatably with the rotor ( 2 ) connected position sensor magnets ( 24 ) according to claim 9.