DE102015206107A1 - Magnetgeber - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Magnetgeber eines elektrischen Antriebs, welcher an einem Wellenende einer Welle montiert ist. Aufgabe der Erfindung ist es ein Magnetgebermittel darzustellen, bei welchem eine möglichst einfache Verbindung zwischen einem Magnetgeber und einem Wellenende einer Welle herstellbar ist, wobei einfache Fertigungs- und Montageverfahren verwendbar sind, welche prozesssicher sind und für welche ein großes Erfahrungswissen existiert. Weiter sollen möglichst wenige Bauteile und ein geringer Bauraum erforderlich sein und das Magnetgebermittel soll resistent gegenüber rauen Umgebungsbedingungen und hohen Temperaturschwankungen sein, sowie eine gute chemische Beständigkeit und Vibrationsfestigkeit aufweisen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 und 6 gelöst.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Magnetgeber eines elektrischen Antriebs, welcher an einem Wellenende einer Welle montiert ist.
• Magnetgeber dienen insbesondere zur Erfassung der Lage eines Permanentmagnetrotors eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors (BLDC- Motor). Die Erfassung der Rotorlage ist grundlegende Voraussetzung für eine sensorbezogene Kommutierung des BLDC-Motors. Wesentlich für eine optimale Kommutierung ist ein verdrehsicher befestigter Magnetgeber. Zur Sicherstellung einer Verdrehsicherheit ist es bekannt Magnetgeber formschlüssig mit der Welle zu verbinden. Dies erfordert einen nicht unerheblichen Aufwand für die Herstellung entsprechender Konturen an der Welle.
• Zur Befestigung von Magnetgebern an Wellenenden sind diese häufig auch durch Kleben befestigt. Klebeverbindungen eignen sich jedoch nicht bei rauen Umgebungsbedingungen und in Umgebungen mit aggressiven Medien, wie bei Ölpumpenmotoren, welche in der Regel ölgefüllt sind. Klebstoffe enthalten häufig giftige, gesundheitsschädliche Stoffe und sie belasten die Umwelt. Klebeverbindungen sind darüber hinaus in der industriellen Fertigung schwierig zu überwachen und wenig prozesssicher.
• Auch Kombinationen aus Formschluss- und Klebeverbindungen sind bekannt, mit entsprechend höherem Herstellungsaufwand.
• Unter einem Magnetgeber ist insbesondere ein kleiner Permanentmagnet zu verstehen, welcher aus zumindest zwei Magnetpolen besteht, aber je nach Anwendung auch eine höhere Polpaarzahl aufweisen kann. Häufig ist der Magnetgeber zylinderförmig ausgebildet, wobei eine Hälfte den Nordpol und eine zweite Hälfte den Südpol bildet. Magnetisiert ist dieser Magnetgeber vorzugsweise axial, aber auch eine radiale Magnetisierung ist möglich.
• Aufgabe der Erfindung ist es ein Magnetgebermittel darzustellen, bei welchem eine möglichst einfache Verbindung zwischen einem Magnetgeber und einem Wellenende einer Welle herstellbar ist, wobei einfache Fertigungs- und Montageverfahren verwendbar sind, welche prozesssicher sind und für welche ein großes Erfahrungswissen existiert. Weiter sollen möglichst wenige Bauteile und ein geringer Bauraum erforderlich sein und das Magnetgebermittel soll resistent gegenüber rauen Umgebungsbedingungen und hohen Temperaturschwankungen sein, sowie eine gute chemische Beständigkeit und Vibrationsfestigkeit aufweisen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 und 6 gelöst. Dadurch dass der Magnetgeber mit einer Beschichtung versehen ist, welche aus einem lötbaren und mit einem Lot legierbaren Material besteht und der Magnetgeber durch eine Lötverbindung am Wellenende befestigt ist,
  liegt eine sehr stabile mechanische Verbindung zwischen dem Magnetgeber und der Welle vor, welche Temperaturschwankungen verkraftet und Vibrationsfest ist. Die Beschichtung kann zugleich die Funktion einer Abdichtung übernehmen und vor aggressiven Medien schützen. Durch die genannte Lösung wird weiter die Teileanzahl minimiert und es kommen überwiegend bekannte und gut erprobte und einfache Fertigungsverfahren zum Einsatz. Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargestellt.
• Es ist bevorzugt Wellen zu verwenden, welche bereits aus einem lötbaren Material bestehen. Dadurch ist eine wirtschaftliche Herstellung gegeben, auch weil keine zusätzlichen Fertigungsverfahren und Herstellungsschritte erforderlich sind.
• Sollte es nicht möglich sein entsprechend verlötbare Wellen zu verwenden und die Welle aus einem mit der Beschichtung des Magnetgebers nicht verlötbaren/mit Lot legierbaren Material bestehen, lässt sich diese mit einem lötbaren/mit Lot legierbaren Material zumindest teilweise beschichten. Hiermit ist die Voraussetzung gegeben, wie bei einer lötbaren Welle.
• Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Beschichtung aus Nickel, Kupfer oder Silber oder einer nickel-, kupfer- oder silberhaltigen Legierung besteht.
• Zweckmäßigerweise sollte der Magnetgeber durch linienförmige oder flächige Lötstellen am Wellenende befestigt sein und das Lotmaterial im Wesentlichen mit der Beschichtung des Magnetgebers und der Welle legiert sein.
• Eine zweite Lösung der Aufgabe besteht in einem Verfahren zur Befestigung eines Magnetgebers an ein Wellenende einer Welle, mit folgenden Verfahrensschritten:
  Bereitstellen eines Magnetgebers (2),
  Beschichten des Magnetgebers (2) mit einem lötbaren Material,
  Bereitstellen einer Welle (1) aus einem lötbaren Material,
  Zufuhr und Aufschmelzen eines Lotmaterials und Verlöten der Beschichtung (5) des Magnetgebers mit dem Wellenende oder einer Teilbeschichtung (6) des Wellenendes durch Zufuhr von Wärme.
• Es kann sinnvoll sein den Magnetgeber und/oder das Wellenende vor dem Aufschmelzen zumindest teilweise zu verzinnen.
• Es wurde weiter vorgeschlagen dass die Zufuhr von Wärme durch Induktion erfolgt. Dies ist eine sehr zuverlässige und prozesssichere Methode.
• Bei spezifischen und kritischen Materialpaarungen kann der Wärmeeintrag durch Laser- oder Elektronenstrahl besser geeignet sein.
• Alternativ lässt sich auch ein Reflow-Lötverfahren einsetzen, dies ermöglicht die gleichzeitige Verlötung einer großen Stückzahl von Magnetgebern.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung und
• 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung.
• 1 zeigt eine Erste Ausführungsform der Erfindung, mit einer Welle 1, welche als Standardwelle in zylindrischer Form ausgeführt ist und einem Magnetgeber 2, welcher hier zweipolig axial magnetisiert ist. Der Magnetgeber 2 ist mit einer lötbaren/mit einem Lot legierbaren Beschichtung 5 versehen und mit der Welle 1 an einer Stirnfläche 4 verbunden, wofür eine ringförmige Lötnaht 3 zwischen der Beschichtung 5 und der Stirnfläche 4 vorgesehen ist. Auch der Magnetgeber ist in seiner Grundform zylindrisch ausgebildet, sein Außendurchmesser ist jedoch deutlich geringer als der Wellendurchmesser.
• 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, mit einer Welle 1, welche als Standardwelle in zylindrischer Form ausgeführt ist und einem Magnetgeber 2, welcher hier zweipolig axial magnetisier ist. Der Magnetgeber 2 ist mit einem lötbaren/mit einem Lot legierbaren Beschichtung 5 versehen und die Welle 1 ist mit einer weiteren lötbaren/mit einem Lot legierbaren Teilbeschichtung 6 an einer Stirnfläche 4 der Welle 1 versehen. Eine Lötnaht 3 zwischen der Beschichtung 5 und der Teilbeschichtung 6 verbindet den Magnetgeber 2 mit der Welle 1. Auch der Magnetgeber ist in seiner Grundform zylindrisch ausgebildet, sein Außendurchmesser ist jedoch deutlich geringer als der Wellendurchmesser.
• Bezugszeichenliste

1

Welle

2

Magnetgeber

3

Lötnaht

4

Stirnfläche

5

Beschichtung

6

Teilbeschichtung

Claims (10)

1. Magnetgeber (2) eines elektrischen Antriebs, welcher an einem Wellenende einer Welle (1) montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetgeber (2) mit einer Beschichtung (5) versehen ist, welche aus einem lötbaren/mit einem Lot legierbaren Material besteht und der Magnetgeber (2) durch eine Lötverbindung am Wellenende befestigt ist.
2. Magnetgeber (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (1) aus einem lötbaren/mit einem Lot legierbaren Material besteht.
3. Magnetgeber (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (1) aus einem mit einem Lot nicht legierbaren Material besteht und mit einem legierbaren Material zumindest teilweise beschichtet ist.
4. Magnetgeber (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (5) aus Nickel, Kupfer oder Silber oder einer nickel-, kupfer- oder silberhaltigen Legierung besteht.
5. Magnetgeber (2) nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetgeber (2) durch linienförmige oder flächige Lötstellen am Wellenende befestigt ist und das Lotmaterial im Wesentlichen mit der Beschichtung (5) des Magnetgebers (2) und der Welle (1) legiert ist.
6. Verfahren zur Befestigung eines Magnetgebers (2) an ein Wellenende einer Welle (1), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritt: a) Bereitstellen eines Magnetgebers (2), b) Beschichten des Magnetgebers (2) mit einem lötbaren Material, c) Bereitstellen einer Welle (1) aus einem lötbaren Material, d) Zufuhr und Aufschmelzen eines Lotmaterials und Verlöten der Beschichtung (5) des Magnetgebers mit dem Wellenende oder einer Teilbeschichtung (6) des Wellenendes durch Zufuhr von Wärme.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetgeber (2) und/oder das Wellenende vor dem Aufschmelzen zumindest teilweise verzinnt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr von Wärme durch Induktion erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr von Wärme durch einen Laserstrahl oder einen Elektronenstrahl erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lötvorgang durch ein Reflow-Lötverfahren erfolgt.

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