-
GEBIET DER OFFENBARUNG
-
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Elektromaschinen.
-
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich besonders auf das System für die Montage von Dauermagneten in Elektromaschinen und das Verfahren für die Schaffung der Magnetpole.
-
HINTERGRUND
-
In einer Elektromaschine gibt es gewöhnlicherweise viele Dauermagneten, die am Rotorkörper der Elektromaschine montiert sind. Während der Montage dieser Dauermagneten auf den Rotorkörper ist es sehr wichtig, alle Dauermagneten genau in den richtigen Positionen an der Rotoroberfläche der Elektromaschine zu montieren, damit der Welleneffekt der Drehkraft während des Betriebs der Elektromaschinen minimiert wird.
-
Die Montage der Dauermagneten muss mit größter Sorgfalt durchgeführt werden. Da die Abstoßungskräfte zwischen den energiereichen Dauermagneten der gleichen Polarität hoch sind, muss die Position und die Fixierung der Pole der Dauermagneten mit einer komplexen, fachgerechten Montage und sehr kostspieligen Geräten und Werkzeugen durchgeführt werden.
-
Ferner sind Dauermagneten genau wie Erdmagneten zerbrechlich. Während der Montage der Dauermagneten auf dem Rotor unterliegen die Dauermagneten einer mechanischen Belastung, die den Magneten schaden können. Daher ist es notwendig, die Magnete mit größter Sorgfalt zu behandeln. Diese kritische Handhabung fordert erhöhte Kosten für das Verfahren und die Werkzeuge für die Montage der Dauermagneten am Rotorkörper einer Elektromaschine.
-
AUFGABEN
-
Die vorliegende Offenbarung hat das Ziel, eines oder mehrere Probleme zu lösen oder zumindest eine nützliche Alternative zu bringen. Weitere Ziele sind wie folgt:
Die vorliegende Offenbarung hat das Ziel, ein System für die Schaffung von Magnetpolen zur Verfügung zu stellen.
-
Die vorliegende Offenbarung hat außerdem das Ziel, ein System für die Montage der Magnete am Rotor einer Elektromaschine zur Verfügung zu stellen.
-
Die vorliegende Offenbarung hat zusätzlich das Ziel, ein kostengünstiges System für die Schaffung und Montage der Magnetpole am Rotor einer Elektromaschine zur Verfügung zu stellen.
-
Die vorliegende Offenbarung hat außerdem das Ziel, ein einfaches Verfahren für die Schaffung und Montage der Magnetpole am Rotor der Elektromaschine zur Verfügung zu stellen.
-
Die vorliegende Offenbarung hat fernerhin das Ziel, ein kostengünstiges Verfahren für die Schaffung und Montage der Magnetpole am Rotor der Elektromaschine zur Verfügung zu stellen.
-
Die vorliegende Offenbarung hat außerdem das Ziel, ein Verfahren für die simultane Erzeugung einer Vielzahl von Magnetpolen zur Verfügung zu stellen.
-
Die vorliegende Offenbarung hat zusätzlich das Ziel, ein zuverlässiges System und ein bewährtes Verfahren für die Erzeugung und Positionierung der Magnetpole am Rotor der Elektromaschine zur Verfügung zu stellen.
-
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten dieser Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Entsprechend der vorliegenden Offenbarung wird ein System zur Verfügung gestellt, mit dem die Magnetpole an einem Element einer Elektromaschine erzeugt werden können, indem mehrere Magnete darauf montiert werden. Das System besteht aus:
- • mindestens einem Magnetpol, der eine Vorrichtung erstellt, die aus Folgendem besteht:
- – einem nicht-magnetischen Rahmen;
- – magnetischen Führungselementen, die am Rahmen montiert sind.
Die magnetischen Führungselemente bestehen aus:
- – sich hin- und her bewegenden inneren Teilen, die eine Magnet-Halteplatte zur Verfügung stellen, die viele der Magnete hält; und
- – einem äußerem Teil, der am Rahmen befestigt ist;
- • einer Montagevorrichtung, die auf einer vorbestimmten Position befestigt, jedoch abnehmbar ist; die Montagevorrichtung wird mit dem nicht-magnetischen Rahmen verbunden; und
- • einer Magnetaufnahmevorrichtung, die mit der Montagevorrichtung verbunden ist, um mit dem inneren Teil zu kooperieren, um die Magnete an das Element der Elektromaschine zu senden und zu sichern.
-
Zusätzlich besteht das System für die Schaffung der Magnetpole in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung weiterhin aus magnetischen Führungselementen, um dem sich hin- und her bewegender innerer Teil eine Translationsbewegung entlang der festgelegten Bewegungsachsen zu ermöglichen. Das Antriebselement ist an ein Getriebe gekoppelt.
-
Typischerweise wird das Antriebselement durch die Gruppe der existierenden Elektromotoren, Hydraulik- und Pneumatikmotoren ausgewählt.
-
Wahlweise besteht das System zur Schaffung des Magnetpols weiterhin aus mindestens einer Magnetpresseinheit, die die Magnete innerhalb der Magnetaufnahmevorrichtung sichert. Die Magnetpresseinheit besteht aus Pressen, deren erstes Ende mit der Montagevorrichtung und das zweite Ende mit dem Halter an der nicht-magnetischen Plattform verbunden sind. Die Presseinheit besteht weiterhin aus mehreren Gewindebolzen, von denen jeder mit einem der vielen Magnete verbunden ist.
-
Typischerweise ist der Magnetpol ein Pol eines Dauermagneten.
-
Typischerweise ist das Element, das hier genannt wird, ein Rotor der Elektromaschine.
-
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung ist das Element der Elektromaschine vorzugsweise mit mindestens einer Schicht Bindemittel beschichtet, um eine sichere Schaffung der Magnetpole sicherzustellen.
-
Typischerweise besteht die Magnetaufnahmevorrichtung aus einer Vielzahl an entfernbaren vertikalen und horizontalen Trennvorrichtungen, die so angepasst worden sind, eine Vielzahl an Hohlräume zu erstellen, die die Magnete aufnehmen können.
-
Entsprechend der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, mit der die Magnetpole an einem Element einer Elektromaschine erzeugt werden können, indem mehrere Magnete darauf montiert werden. Das Verfahren besteht aus den folgenden Schritten:
- • Auftragen von Bindemittel an der Oberseite des Elements;
- • abnehmbare Halterung an mindestens einer Montagevorrichtung auf einer vorbestimmten Position an der Oberfläche des Elements;
- • Bestimmung einer Vielzahl an Hohlräumen durch die abnehmbaren vertikalen und horizontalen Trennvorrichtungen innerhalb der Magnetaufnahmevorrichtung;
- • Kopplung der Magnetaufnahmevorrichtung mit der Montagevorrichtung;
- • Bereitstellung mindestens einer Magnetisierungseinrichtung mit einem nicht-magnetischen Rahmen;
- • Montage eines magnetischen Führungselements am nicht-magnetischen Rahmen;
- • Platzierung mehrerer Magneten an der Magnethalteplatte, die an einem sich hin- und her bewegenden inneren Teil des magnetischen Führungselements zu finden ist;
- • Befestigung des äußeren Teils des magnetischen Führungselements an den Rahmen;
- • Kopplung der Montagevorrichtung an den Rahmen;
- • Bereitstellung einer Translationsbewegung an dem sich hin- und her bewegenden inneren Teil in beide Richtungen entlang der vorbestimmten Bewegungsachsen;
- • Führung jedes Magneten der Vielzahl der Magneten in einen bestimmten Hohlraum aus den vielen Hohlräumen; und
- • Entkopplung der Magnetisierungseinrichtung nach einer vorbestimmten Zeit.
-
Neben der Zeichnung des Verfahrens für die Schaffung und Montage von mindestens einem Magnetpol, die oben beschrieben worden ist, gibt es zusätzlich noch die folgenden Schritte:
- • Das Pressen jedes Magneten an die Oberfläche des Elements, indem eine Magnetpresseinheit für eine bestimmte Zeit oder bis das Bindemittel getrocknet ist, verwendet wird. So wird ein einziger Magnetpol geformt;
- • Die Entfernung der vertikalen Trennvorrichtungen;
- • Die Entkopplung der magnetischen Presseinheit;
- • Die Entfernung der horizontalen Trennvorrichtungen; und
- • Die Entkopplung der Montagevorrichtung der Magnetaufnahmevorrichtung.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER BEGLEITENDEN ZEICHNUNGEN
-
Das System und das Verfahren für die Schaffung und Montage von Magnetpolen laut der vorliegenden Offenbarung werden jetzt mithilfe der zugehörigen Zeichnungen beschrieben. Die:
-
1 zeigt eine perspektivische Ansicht der Magnetisierungseinrichtung, durch die gemäß der vorliegenden Offenbarung Magnetpole erzeugt werden;
-
2 zeigt eine seitliche Ansicht der Einrichtung der 1;
-
3 zeigt eine schematische Zeichnung eines Rotors einer Elektromaschine mit einer nicht-magnetischen Plattform;
-
4 zeigt eine schematische Zeichnung eines Bereiches des Rotors der 3 und zeigt außerdem die Montagevorrichtung und die Magnetaufnahmevorrichtung;
-
5 zeigt Details der Magnetaufnahmevorrichtung aus 4;
-
6 zeigt eine schematische Zeichnung eines Bereiches des Rotors der 3 mit dem Gerät der 1;
-
7 zeigt eine schematische Zeichnung eines Bereiches des Rotors der 3 mit einer Magnetpresseinheit;
-
8 zeigt eine schematische Zeichnung eines Bereiches des Rotors der 3 mit der Einrichtung aus 1;
-
9 zeigt eine schematische Zeichnung eines Bereiches des Rotors der 3 mit den genau positionierten Magnetpolen darauf;
-
10 zeigt eine perspektivische Ansicht der magnetischen Führungselemente, die die Einrichtung der 1 bestimmen; und
-
11 zeigt eine detaillierte Ansicht der Magnetpresseinheit der 7.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEGLEITENDEN ZEICHNUNGEN
-
Das System und das Verfahren für die Schaffung und Montage von Magnetpolen der vorliegenden Offenbarung werden jetzt detailliert mit Referenzen zu den zugehörigen Zeichnungen erklärt. Die bevorzugte Zeichnung schränkt den Geltungs- und Anwendungsbereich dieser Offenbarung nicht ein. Die bereitgestellten Erklärungen bestehen nur aus Beispielen und Zeichnungen.
-
Die Zeichnungen zeigen die verschiedenen Eigenschaften und vorteilhaften Details mit Unterstützung der folgenden Beschreibungen, die den Anwendungsbereich jedoch nicht einschränken. Die Beschreibungen der bekannten Bestandteile und Bearbeitungstechniken sind weggelassen worden, damit die Zeichnungen nicht unnötig unklar und verwirrend werden. Die verwendeten Beispiele sind lediglich dafür bestimmt, das Verständnis dieses Verfahrenszu erleichtern und um es denjenigen, die sich mit der Kunst auskennen, zu ermöglichen, das Verfahren auszuprobieren. Deshalb sollten die Beispiele nicht als Begrenzung des Anwendungsbereiches gesehen werden.
-
Das System und das Verfahren für die Schaffung und Montage von Magnetpolen der vorliegenden Offenbarung werden jetzt mit Verweis auf die 1 bis 11 detailliert erklärt, wobei die wichtigsten Bestandteile mit Zahlen hervorgehoben worden sind.
-
Die Magnetisierungseinrichtung 100 der vorliegenden Offenbarung besteht aus den folgenden wichtigen Bestandteilen:
- • einem nicht-magnetischen Rahmen 108 für die Kopplung des Geräts 100 an den Rotor 10 einer Elektromaschine;
- • einer Zusatzeinrichtung 102 für eine Rotationsbewegung, die am Rahmen 108 befestigt ist;
- • einem Getriebe 120, das mit der Zusatzeinrichtung 102 für die Umwandlung der Rotationsbewegung durch die Zusatzeinrichtung 102 in eine Translationsbewegung verbunden ist.
- • magnetischen Führungselementen 110, die mit dem Rahmen 108 verbunden sind, um das Gerät 100 zu unterstützen. Die magnetischen Führungselemente 110 bestehen aus einem sich hin- und her bewegendem inneren Teil 124 und einem äußeren Teil 122, der am Rahmen 108 befestigt ist; und
- • einer Magnethalteplatte 104 für das Halten der Magnete 106 (typische rechteckige NdFeB-Dauermagneten), die mit dem inneren Teil 124 verbunden ist.
-
Der innere Teil 124 ist entlang der Achse einer Achswelle bewegbar. Die Achse ist an der Zusatzeinrichtung 102 durch ein Getriebe 120 befestigt, wodurch die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Magnethalteplatte 104 für eine genaue Positionierung der Magneten 106 am Rotor 10 ermöglicht wird. Typischerweise ist die Zusatzeinrichtung 102 entweder ein Dreiphasenmotor oder eine pneumatische oder eine hydraulische Vorrichtung. Wenn die Zusatzeinrichtung 102 ein Dreiphasenmotor ist, gibt es einen Schalter, um die Richtung der Rotation (im oder gegen den Uhrzeigersinn) des Motors zu kontrollieren.
-
In Übereinstimmung mit einer Zeichnung in dieser vorliegenden Offenbarung ist das Getriebe 120 eine Zahnstange/Ritzel. Die Zahnstange ist mit der Achswelle der Zusatzeinrichtung 102 und der Ritzel mit den magnetischen Führungselementen 110 für die Bewegung der magnetischen Führungselemente 110 entlang der Achse befestigt, was die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Magnethalteplatte 104 für eine genaue Positionierung der Magneten 106 am Rotor 10 ermöglicht.
-
Der Rotor 10 mit einer nicht-magnetischen Plattform 12 besitzt einige Montagevorrichtungen 18 und eine Magnetaufnahmevorrichtung 16 an vorbestimmten Orten für die genaue Sicherung der Magnete 106 am Rotor 10 der Elektromaschine. Die Plattform 12 dient als Arbeitsplatz und ist gewöhnlicherweise aus Holz. Die Magnetaufnahmevorrichtung 16 hat einige horizontale Trennvorrichtungen 22 und vertikale Trennvorrichtungen 24, die aus nicht-magnetischem Material hergestellt worden sind, um eine genaue Führung zu ermöglichen und um die Magnete 106 am Rotor 10 genau platzieren zu können.
-
Eine Magnetpresseinheit 116 hat Presseinheiten 134 und Halteelemente 132 für eine weitere Sicherung der genau platzierten Magnete 106 am Rotor 10. Die Halteelemente 132 sind an der Plattform 12 montiert. Die Presseinheiten sind an der Montagevorrichtung 18 durch Montageelemente 126 montiert. Die Presseinheiten 134 haben eine Vielzahl an Gewindebolzen 128, um die Magnete 106 in ihren vorgesehenen Positionen am Rotor 10 der Elektromaschine zu pressen und dort zu halten. Es ist je ein Gewindebolzen 128 für einen Magneten aus den vielen Magneten 106 gedacht. Die Presseinheiten 134 haben weiterhin eine Nute 130, um die Presseinheiten 134 zu unterstützen, indem die Halteelemente 132 blockiert werden. Die Anzahl der Magnetpresseinheiten 116 hängt von der Anzahl der Magnete 106 ab.
-
Durch die vorliegende Offenbarung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, mit der die Magnetpole 118 am Rotor 10 der Elektromaschine erstellt werden können, indem mehrere Magnete 106 darauf montiert werden. Das Verfahren besteht aus den folgenden Schritten:
- • Auftragen von Bindemittel an der Oberseite des Rotors 10 der Elektromaschine;
- • abnehmbare Halterung an mindestens einer Montagevorrichtung 18 auf einer vorbestimmten Position am Rotor 10 der Elektromaschine;
- • Bestimmung mehrerer Hohlräume durch die abnehmbaren vertikalen 24 und horizontalen Trennvorrichtungen 22 innerhalb einer Magnetaufnahmevorrichtung 16;
- • Kopplung der Montagevorrichtung 18 und der Magnetaufnahmevorrichtung 16.
- • Bereitstellung mindestens einer Magnetisierungseinheit 110 mit einem nicht-magnetischen Rahmen 108;
- • Montage eines magnetischen Führungselements 110 am nicht-magnetischen Rahmen 108;
- • Platzierung mehrerer Magnete 106 auf der Magnethalteplatte 104, die sich in einem sich hin- und her bewegenden inneren Teil 124 der magnetischen Führungselemente 110 befinden;
- • Befestigung eines äußeren Teils 122 des magnetischen Führungselements 110 am Rahmen 108;
- • Kopplung der Montagevorrichtung 18 an den Rahmen 108;
- • Bereitstellung einer Translationsbewegung an den sich hin- und her bewegenden inneren Teil 124 in beide Richtungen entlang der vorbestimmten Bewegungsachsen;
- • Führung jedes Magneten der vielen Magneten 106 in einen bestimmten Hohlraum aus den vielen Hohlräumen; und
- • Entkopplung der Magnetisierungseinrichtung 100 nach einer vorbestimmten Zeit.
-
Gemäß der Zeichnung des Verfahrens für die Schaffung und Montage von mindestens einem Magnetpol, die oben beschrieben worden ist, gibt es zusätzlich noch die folgenden Schritte:
- • Das Pressen jedes Magneten 106 an die Oberfläche des Rotors 10 des Elektromotors, indem eine Magnetpresseinheit 116 für eine vorbestimmte Zeit oder bis das Bindemittel getrocknet ist, verwendet wird. Somit wird ein einziger Magnetpol 118 erzeugt;
- • Die Entfernung der vertikalen Trennvorrichtungen 24;
- • Die Entkopplung der magnetischen Presseinheit 116;
- • Die Entfernung der horizontalen Trennvorrichtungen 22; und
- • Die Entkopplung der Montagevorrichtung 18 und der Magnetaufnahmevorrichtung 16.
-
Der oben erwähnte Prozess sorgt dafür, dass es einen einzelnen Pol 118 gibt, der durch die vielen Dauermagneten 106 entstanden ist. In Übereinstimmung mit einer Zeichnung der vorliegenden Offenbarung bewegt sich die Magnethalteplatte 104 auf den Rotor 10 zu. Mindestens ein Dauermagnet 106 ist am Rotor 10 der Elektromaschine befestigt.
-
Obwohl das oben beschriebene Verfahren für die Schaffung und Montage eines einzelnen Pols 118 (gezeigt in 9) auf dem Rotor 10 mit einer Magnetisierungseinrichtung 100 gedacht worden ist, ist der Anwendungsbereich dieses Verfahrens nicht auf die Schaffung und Montage eines einzelnen Pols 118 begrenzt und kann auch dafür verwendet werden, mehrere Pole gleichzeitig auf dem Rotor 10 einer Elektromaschine erzeugen und anordnen zu können, indem mehrere Magnetisierungseinrichtungen 100 verwendet werden. Die Anwendung des Systems und der Methode, die oben beschrieben worden sind, können auf alle Elemente der Elektromaschine erweitert werden und sind nicht auf einen Rotor begrenzt.
-
STAND DER TECHNIK UND WIRTSCHAFTLICHE BEDEUTUNG
-
Der Stand der Technik in Bezug auf die Geräte und Methoden, die in dieser vorliegenden Offenbarung beschrieben worden sind, ist unter anderem:
- • ein System für die Erstellung von Magnetpolen.
- • ein System für die Anordnung der Magnetpole am Rotor einer Elektromaschine.
- • ein kostengünstiges System für die Schaffung und Montage der Magnetpole am Rotor einer Elektromaschine.
- • ein einfaches Verfahren für die Erzeugung und Positionierung der Magnetpole am Rotor der Elektromaschine.
- • ein kostengünstiges Verfahren für die Erzeugung und Positionierung der Magnetpole am Rotor der Elektromaschine.
- • ein Verfahren für die simultane Anordnung einer Vielzahl von Magnetpolen.
- • ein zuverlässiges System für die Erzeugung und Positionierung der Magnetpole am Rotor der Elektromaschine.
-
In dieser Spezifikation werden die Wörter „bestehen aus” oder andere Variationen, wie „besteht aus” oder „bestehend aus” so verstanden, dass ein Element, ein Integer oder ein Schritt oder Gruppen aus Elementen, Integer oder Schritten mit einbezogen werden. Diese Wörter bedeuten jedoch nicht die Ausschließung anderer Elemente, Integer oder Schritte oder Gruppen aus Elementen, Integer oder Schritten.
-
Die Dokumente, Patentansprüche, Materialien, Geräte und Vorrichtungen, Artikel oder ähnliches aus dieser Spezifikation dürfen nur diskutiert werden, um die Offenbarung besser zu verstehen. Es bedeutet nicht, dass ein Thema oder mehrere Themen ein Teil von vorheriger Offenbarung oder Allgemeinwissen im entsprechenden Bereich ist, da diese Informationen vor der Veröffentlichung dieser Spezifikation noch nicht existiert haben.
-
Die obenstehenden Beschreibungen für bestimmte Zeichnungen ermöglichen es denjenigen, die diese verstehen, bestimmte Methoden anzunehmen oder zu ändern, ohne dass die generelle Auffassung geändert wird. Solche Annahmen oder Änderungen sollten und müssen deshalb im Sinne der Spezifikationen und den Spezifikationen entsprechend durchgeführt werden. Es muss verstanden werden, dass die Sprache oder die Terminologie, die hier verwendet worden ist, als Beschreibung dienen soll und nicht hierauf spezifiziert ist. Während alle Zeichnungen, die hier gezeigt werden, der besten Zeichnung jedes Themas entsprechen, werden diejenigen, die sich mit dem Stand der Technik auskennen, merken, dass diese Zeichnungen auch als Hilfe verwendet werden können, wenn kleine Änderungen vorgenommen worden sind.
