DE102014005806A1

DE102014005806A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Magnetisierungsprozesses von Magnetpolen

Info

Publication number: DE102014005806A1
Application number: DE102014005806.9A
Authority: DE
Inventors: Werner König
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2014-04-19
Filing date: 2014-04-19
Publication date: 2014-11-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Magnetisierungsprozesses von Magnetpolen (M1 bis Mm), wobei während der Magnetisierung mittels zumindest einer Sensorspule (3) ein magnetischer Fluss an den Magnetpolen (M1 bis Mm) gemessen wird und aus dem gemessenen magnetischen Fluss ein Grad einer Aufmagnetisierung der Magnetpole (M1 bis Mm) ermittelt wird. Erfindungsgemäß wird während der Messung des magnetischen Flusses den Magnetpolen (M1 bis Mm) ein konstantes magnetisches Gegenfeld überlagert. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung (2) zur Überwachung eines Magnetisierungsprozesses von Magnetpolen (M1 bis Mm).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Magnetisierungsprozesses von Magnetpolen, wobei während der Magnetisierung mittels zumindest einer Sensorspule ein magnetischer Fluss an den Magnetpolen gemessen wird und aus dem gemessenen magnetischen Fluss ein Grad einer Aufmagnetisierung der Magnetpole ermittelt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Überwachung eines Magnetisierungsprozesses von Magnetpolen, umfassend zumindest eine Magnetisierspule zur Aufmagnetisierung der Magnetpole, zumindest eine Sensorspule zur Messung eines magnetischen Flusses an den Magnetpolen und eine Auswerteeinheit zur Ermittlung eines Grades der Aufmagnetisierung der Magnetpole aus dem gemessenen magnetischen Fluss.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass bei der Produktion von elektrischen Maschinen Rotoren der Maschinen mit Permanentmagneten am Ende einer Produktionskette magnetisiert werden. Hierbei werden Magnetisierspulen am Rotor angelegt und mit einem Strom beaufschlagt, welcher ein Magnetfeld erzeugt, um die Magnetisierung und eine Sättigung zu erreichen. Zur Überwachung des Magnetisierungsprozesses und eines Grades einer Aufmagnetisierung sowie eines richtigen Zusammenbaus wird nach der Magnetisierung eine Summenflussmessung eines jeden Magnetpols des Rotors durchgeführt. Hierbei wird mittels Sensorspulen, welche eine Flussänderung bei einem Vorbeiführen des entsprechenden Magnetpols messen, ein Wert für den Summenfluss erzeugt.
Da die Magnetpole im verbauten Zustand von Blechpaketen umgeben sind, kann lediglich eine geringe Messempfindlichkeit realisiert werden, so dass nur große Fehler und Abweichungen von einem Sollzustand detektiert werden können.
Aus diesem Grund ist es bekannt, dass die Magnetpole nach deren Magnetisierung aus dem Rotor demontiert werden und die Summenflussmessung eines jeden Magnetpols im ausgebauten Zustand erfolgt.
Aus der WO 2007/141147 A1 ist eine Vorrichtung zum Aufmagnetisieren von Dauermagneten einer elektrischen Maschine, insbesondere eines bürstenlosen Gleichstrommotors mit einer ringförmigen Anordnung der Dauermagnete an einem Läufer, bekannt. Dabei stellt eine Anzahl von ersten Dauermagneten jeweils einen magnetischen Nordpol und ein Anzahl von zweiten Dauermagneten jeweils einen magnetischen Südpol dar. Die Vorrichtung umfasst eine Anzahl von Magnetpolen zum gleichzeitigen Zuführen eines Magnetflusses zu ausschließlich gleichpoligen Dauermagneten. Weiterhin wird ein Verfahren zum Aufmagnetisieren von Dauermagneten einer solchen elektrischen Maschine beschrieben, wobei gleichzeitig ein Magnetfluss zu ausschließlich gleichpoligen Dauermagneten zugeführt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Überwachung eines Magnetisierungsprozesses von Magnetpolen und eine verbesserte Vorrichtung zur Durchführung und Überwachung eines Magnetisierungsprozesses von Magnetpolen anzugeben.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich der Vorrichtung durch die im Anspruch 5 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einem Verfahren zur Überwachung eines Magnetisierungsprozesses von Magnetpolen wird während der Magnetisierung mittels zumindest einer Sensorspule ein magnetischer Fluss an den Magnetpolen gemessen und aus dem gemessenen magnetischen Fluss wird ein Grad einer Aufmagnetisierung der Magnetpole ermittelt.
Erfindungsgemäß wird während der Messung des magnetischen Flusses den Magnetpolen ein konstantes magnetisches Gegenfeld überlagert.
Hieraus resultiert in besonders vorteilhafter Weise eine Erhöhung einer Sensitivität des Verfahrens, so dass die Überwachung eines Magnetisierungsprozesses in besonders vorteilhafter Weise auch im verbauten Zustand der Magnetpole, beispielsweise in einem Rotor einer elektrischen Maschine verbauter Magnetpole, sicher überwacht werden können. Die dabei durchgeführte präzise Messung der Magnetisierung führt zu einer erhöhten Qualität von die Magnetpole enthaltenen Bauteilen und zu einem besonders frühzeitigen Erkennen von Störeinflüssen während der Herstellung. Da somit keine Demontage der Magnetpole aus dem entsprechenden Bauteil erforderlich ist, ergibt sich gegenüber dem Stand der Technik ein signifikant reduzierter fertigungstechnischer Aufwand.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine perspektivische Ansicht eines montierten Rotors mit mehreren Rotorsegmenten,
2 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Rotorsegments des Rotors gemäß 1,
3 schematisch Verläufe einer magnetischen Polarisation eines Magnetpols in Abhängigkeit eines Magnetfeldes und
4 schematisch ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überwachung eines Magnetisierungsprozesses von Magnetpolen.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein montierter Rotor 1 für eine nicht gezeigte elektrische Maschine mit mehreren Rotortorsegmenten 1.1 bis 1.n dargestellt. 2 zeigt ein solches Rotortorsegment 1.1.
Jedes der Rotorsegmente 1.1 bis 1.n weist mehrere als Permanentmagnete ausgebildete Magnetpole M1 bis Mm auf. Diese Magnetpole M1 bis Mm werden am Ende einer Produktionskette des Rotors 1 magnetisiert, indem nicht näher dargestellte Magnetisierspulen am Rotor 1 angelegt und mit einem elektrischen Strom beaufschlagt werden. Mittels des elektrischen Stroms wird ein in 3 näher dargestelltes Magnetfeld H erzeugt, mittels welchem die Magnetisierung der Magnetpole M1 bis Mm und eine Sättigung erreicht werden.
Zur Überwachung des Magnetisierungsprozesses und eines Grades einer Aufmagnetisierung der Magnetpole M1 bis Mm sowie eines richtigen Zusammenbaus wird nach der Magnetisierung eine Messung eines magnetischen Flusses, eine so genannte Summenflussmessung, für jeden Magnetpol M1 bis Mm des Rotors 1 durchgeführt. Hierbei wird mittels in 4 näher dargestellter Sensorspulen 3, welche eine Flussänderung bei einem Vorbeiführen des entsprechenden Magnetpols M1 bis Mm messen, ein Wert für den Summenfluss erzeugt.
In 3 sind in einer magnetischen Hysteresekurve Verläufe V1, V2 einer magnetischen Polarisation J eines Magnetpols M1 bis Mm in Abhängigkeit des Magnetfeldes H dargestellt.
Dabei zeigt ein erster Verlauf V1 die Polarisation J und das Magnetfeld H bei einer vollständigen Magnetisierung des Magnetpols M1 bis Mm und ein zweiter Verlauf V2 bei einer unvollständigen Magnetisierung.
Da die Magnetpole M1 bis Mm im verbauten Zustand von Blechpaketen umgeben sind, kann während der Summenflussmessung lediglich eine geringe Messempfindlichkeit realisiert werden, wie es eine erste Arbeitsgerade A1 verdeutlicht. Bei einer unmittelbar an dem Magnetpol M1 bis Mm durchgeführten Summenflussmessung, wenn sich dieser im demontierten Zustand befindet, kann dagegen eine signifikant höhere Messempfindlichkeit erzielt werden, wie es eine zweite Arbeitsgerade A2 verdeutlicht.
Eine hierzu erforderliche Demontage des Rotors 1 ist jedoch sehr aufwändig.
Aus diesem Grund wird erfindungsgemäß während der Messung des magnetischen Flusses den Magnetpolen M1 bis Mm ein konstantes magnetisches Gegenfeld überlagert, woraus sich eine höhere Messempfindlichkeit ergibt. Diese ist dabei insbesondere derart ausgebildet, dass auch im montierten Zustand des Rotors 1 bei der Summenflussmessung die zweite Arbeitsgerade A2 realisiert wird. Das heißt die Arbeitsgerade A1 wird in einen Bereich höherer Sensitivität verschoben. In diesem Bereich ist das Messverfahren gegenüber Abweichung von einer Soll-Aufmagnetisierung signifikant sensitiver.
Hierbei wird das Gegenfeld in Abhängigkeit der Magnetpole M1 bis Mm ausreichend stark gewählt, um eine ausreichende Verschiebung der ersten Arbeitsgerade A1 zu realisieren. Somit ist es möglich, dass die Überwachung des Magnetisierungsprozesses am fertig montierten Rotor erfolgen kann.
4 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 zur Überwachung des Magnetisierungsprozesses von Magnetpolen M1 bis Mm.
Die Vorrichtung 2 umfasst zumindest eine Sensorspule 3 zur Messung des magnetischen Flusses an den Magnetpolen M1 bis Mm und eine Auswerteeinheit 4 zur Ermittlung eines Grades der Aufmagnetisierung der Magnetpole M1 bis Mm aus dem gemessenen magnetischen Fluss. Weiterhin ist zumindest ein Mittel 5 zur Erzeugung eines konstanten magnetischen Gegenfeldes vorgesehen, wobei das Mittel 5 derart ausgebildet ist, dass die Magnetpole M1 bis Mm während der Messung des magnetischen Flusses mit dem Gegenfeld überlagerbar sind.
Das Mittel 5 umfasst dabei zumindest eine bestromte elektrische Spule oder einen Permanentmagneten zur Erzeugung des Gegenfeldes.
Die Spule kann ein separates Bauteil sein oder wird alternativ durch eine Magnetisierspule oder die zumindest eine Sensorspule 3 gebildet. Bei der alternativen Ausbildung ist in besonders vorteilhafter Weise eine einfache Integration der Vorrichtung 2 in eine Vorrichtung zur Durchführung der Magnetisierung möglich.
Abweichend von der beschriebenen Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung 2 zur Überwachung eines Magnetisierungsprozesses von Magnetpolen M1 bis Mm des Rotors 1 sind das Verfahren und die Vorrichtung 2 bei allen Magnetisierungsprozessen von Permanentmagneten anwendbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2007/141147 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Überwachung eines Magnetisierungsprozesses von Magnetpolen (M1 bis Mm), wobei während oder nach der Magnetisierung mittels zumindest einer Sensorspule (3) ein magnetischer Fluss an den Magnetpolen (M1 bis Mm) gemessen wird und aus dem gemessenen magnetischen Fluss ein Grad einer Aufmagnetisierung der Magnetpole (M1 bis Mm) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Messung des magnetischen Flusses den Magnetpolen (M1 bis Mm) ein konstantes magnetisches Gegenfeld überlagert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenfeld mittels zumindest einer elektrischen Spule erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Spule eine zur Aufmagnetisierung verwendete Magnetisierspule verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Spule die zumindest eine Sensorspule (3) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenfeld mittels zumindest eines Permanentmagnets erzeugt wird.
Vorrichtung (2) zur Überwachung eines Magnetisierungsprozesses von Magnetpolen (M1 bis Mm), umfassend – zumindest eine Sensorspule (3) zur Messung eines magnetischen Flusses an den Magnetpolen (M1 bis Mm) und – eine Auswerteeinheit (4) zur Ermittlung eines Grades der Aufmagnetisierung der Magnetpole (M1 bis Mm) aus dem gemessenen magnetischen Fluss, dadurch gekennzeichnet, dass – zumindest ein Mittel (5) zur Erzeugung eines konstanten magnetischen Gegenfeldes vorgesehen ist, – wobei das Mittel (5) derart ausgebildet ist, dass die Magnetpole (M1 bis Mm) während der Messung des magnetischen Flusses mit dem Gegenfeld überlagerbar sind.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (5) eine elektrische Spule umfasst.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule eine Magnetisierspule zur Aufmagnetisierung der Magnetpole ist.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule die Sensorspule (3) ist.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (5) einen Permanentmagneten umfasst.