DE102017011389A1

DE102017011389A1 - Apparatus for testing magnetization of permanent magnets disposed in a component for an electric machine

Info

Publication number: DE102017011389A1
Application number: DE102017011389.0A
Authority: DE
Inventors: Markus Balluff; Matthias Gregor
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2017-12-11
Filing date: 2017-12-11
Publication date: 2018-05-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (3) zum Prüfen einer Magnetisierung von in einer Komponente (1) für eine elektrische Maschine angeordneten Permanentmagneten (2).Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung (3) mindestens eine Jochanordnung (4) mit einem Joch (5), einer am Joch (5) angeordneten Belastungsspule (6) zur Erzeugung eines Gegenmagnetfeldes und einer am Joch (5) angeordneten Messspule (7) zur Messung eines magnetischen Flusses (Φ).The invention relates to a device (3) for testing a magnetization of permanent magnets (2) arranged in a component (1) for an electric machine. According to the invention, the device (3) comprises at least one yoke arrangement (4) with a yoke (5), one on the yoke (5) arranged loading coil (6) for generating a counter magnetic field and a yoke (5) arranged measuring coil (7) for measuring a magnetic flux (Φ).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen einer Magnetisierung von in einer Komponente für eine elektrische Maschine angeordneten Permanentmagneten.The invention relates to a device for testing a magnetization of arranged in a component for an electric machine permanent magnet.

Aus dem Stand der Technik ist, wie in der DE 81 28 048 U1 beschrieben, eine Magnetisierungsvorrichtung zur Aufmagnetisierung der Permanentmagnet-Anordnung einer dynamoelektrischen Maschine bekannt. Die Magnetisierungs-Spule der Magnetisierungsvorrichtung ist gleichzeitig als Mess-Spule mitbenutzbar, von welcher nach der Aufmagnetisierung durch eine Relativbewegung zwischen der Permanentmagnet-Anordnung und der Magnetisierungs-Spule ein der Aufmagnetisierung entsprechender Messwert abgreifbar ist. Als Relativbewegung dient die Herausnahme der Permanentmagnet-Anordnung aus der Magnetisierungsvorrichtung.From the prior art, as in the DE 81 28 048 U1 described, a magnetizing device for magnetizing the permanent magnet arrangement of a dynamoelectric machine known. The magnetization coil of the magnetization device can also be used as a measuring coil, from which a measured value corresponding to the magnetization can be tapped off after magnetization by a relative movement between the permanent magnet arrangement and the magnetization coil. As a relative movement is the removal of the permanent magnet assembly of the magnetizing device.

In der WO 2007/141147 A1 werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufmagnetisieren von Dauermagneten einer elektrischen Maschine beschrieben, wobei eine Anzahl von ersten Dauermagneten jeweils einen magnetischen Nordpol und eine Anzahl von zweiten Dauermagneten jeweils einen magnetischen Südpol darstellen. Die Vorrichtung umfasst eine Anzahl von Magnetpolen zum gleichzeitigen Zuführen eines Magnetflusses zu ausschließlich gleichpoligen Dauermagneten.In the WO 2007/141147 A1 An apparatus and method for magnetizing permanent magnets of an electric machine are described, wherein a number of first permanent magnets each represent a magnetic north pole and a number of second permanent magnets each represent a magnetic south pole. The device comprises a number of magnetic poles for simultaneously supplying a magnetic flux to exclusively homopolar permanent magnets.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zum Prüfen einer Magnetisierung von in einer Komponente für eine elektrische Maschine angeordneten Permanentmagneten anzugeben.The invention is based on the object to provide a comparison with the prior art improved device for testing a magnetization of arranged in a component for an electric machine permanent magnet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Prüfen einer Magnetisierung von in einer Komponente für eine elektrische Maschine angeordneten Permanentmagneten mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved by a device for testing a magnetization of arranged in a component for an electric machine permanent magnet having the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Eine Vorrichtung zum Prüfen einer Magnetisierung von in einer Komponente für eine elektrische Maschine angeordneten Permanentmagneten, auch als Dauermagnete bezeichnet, umfasst erfindungsgemäß mindestens eine Jochanordnung mit einem Joch, insbesondere einem Eisenjoch, an welchem eine Belastungsspule zur Erzeugung eines Gegenmagnetfeldes und eine Messspule zur Messung eines magnetischen Flusses angeordnet sind. Die Komponente ist beispielsweise als ein Rotor für die elektrische Maschine ausgebildet, beispielsweise für eine Traktionsmaschine für ein Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug.A device for testing a magnetization of permanent magnets arranged in a component for an electrical machine, also referred to as permanent magnets, according to the invention comprises at least one yoke arrangement with a yoke, in particular an iron yoke, on which a loading coil for generating a counter magnetic field and a measuring coil for measuring a magnetic River are arranged. The component is designed, for example, as a rotor for the electric machine, for example for a traction machine for an electric vehicle or hybrid vehicle.

Zum Prüfen der Magnetisierung wird die mindestens eine Jochanordnung in einem vorgegebenen Abstand zur beispielsweise als ein Rotor ausgebildeten Komponente positioniert. Die Belastungsspule wird mit einem Gleichstrom bestromt und weist dadurch eine magnetische Polung auf, die zu einem Permanentmagnetpol des jeweiligen Permanentmagneten entweder gleichgerichtet oder gegengerichtet ist. Die Komponente, insbesondere der Rotor für die elektrische Maschine, wird relativ zur mindestens einen Jochanordnung rotiert, so dass die magnetische Polung der Belastungsspule mit dem vorbeirotierenden jeweiligen Permanentmagnetpol der Komponente interagiert. Mittels der Messspule ist eine durch den jeweiligen Permanentmagnet oder mehrere Permanentmagnete in die Messpule induzierte Spannung ermittelbar und daraus die Magnetisierung des oder der jeweiligen Permanentmagnete ableitbar.For testing the magnetization, the at least one yoke arrangement is positioned at a predetermined distance from the component formed, for example, as a rotor. The load coil is energized with a direct current and thereby has a magnetic polarity, which is either rectified or counterposed to a permanent magnet pole of the respective permanent magnet. The component, in particular the rotor for the electrical machine, is rotated relative to the at least one yoke arrangement, so that the magnetic polarity of the loading coil interacts with the passing-rotating respective permanent magnet pole of the component. By means of the measuring coil, a voltage induced by the respective permanent magnet or a plurality of permanent magnets in the measuring coil can be determined and from this the magnetization of the respective permanent magnet or magnets can be derived.

Bei gegengerichteter magnetischer Polung der Belastungsspule erfolgt eine Belastung der Permanentmagnete und insbesondere eine daraus resultierende reduzierte induzierte Spannung in der Messspule. Durch diese Belastung der Permanentmagnete mittels der Belastungsspule wird der jeweilige Permanentmagnet insbesondere in einen Arbeitspunkt gebracht, in dem beispielsweise eine Mangelmagnetisierung zu einem signifikanten Prüfergebnis führt. Bei gleichgerichteter magnetischer Polung der Belastungsspule erfolgt keine Veränderung von magnetischen Eigenschaften des jeweiligen Permanentmagneten, da ein durch die Belastungsspule eingeprägtes Magnetfeld nicht ausreicht für eine weitere Magnetisierung.In the opposite direction magnetic polarity of the loading coil is a load of the permanent magnets and in particular a resulting reduced induced voltage in the measuring coil. As a result of this loading of the permanent magnets by means of the loading coil, the respective permanent magnet is brought in particular into an operating point in which, for example, a defect magnetization leads to a significant test result. In the case of rectified magnetic polarity of the loading coil there is no change in the magnetic properties of the respective permanent magnet, since a magnetic field impressed by the loading coil is insufficient for further magnetization.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird somit die Magnetisierung der Permanentmagnete, insbesondere die magnetische Feldstärke der Magnetisierung, nicht direkt gemessen, da diese im oberen Sättigungsbereich approximativ zusammenläuft und unterschiedliche Magnetisierungen nur schwer unterschieden werden können und/oder teils von anderen Messfehlern überlagert werden. Stattdessen wird die Antwort der Permanentmagnete auf einen entgegen gerichteten magnetischen Fluss gemessen, da Magnetisierungsschwächen bei einer Feldschwächung im Gegenmagnetfeld stärker auftreten und sich daher besser messen lassen. Den Permanentmagneten wird hierzu ein Gegenfeld aufgeprägt, welches zu schwach zur Ent- oder Um-Magnetisierung ist, aber stark genug, um die magnetische Flussdichte in einen Bereich zu bringen, in dem Magnetisierungsunterschiede aufgrund ihrer Änderungsraten stärker in der Messung variieren und so leichter und genauer bestimmt werden können.In the solution according to the invention, therefore, the magnetization of the permanent magnets, in particular the magnetic field strength of the magnetization, is not measured directly, since this converges approximately in the upper saturation region and different magnetizations can be distinguished only with difficulty and / or are partly overlaid by other measurement errors. Instead, the response of the permanent magnets to an opposing magnetic flux is measured, since magnetization weaknesses occur more strongly in a field weakening in the counter magnetic field and can therefore be measured better. For this, the permanent magnets are impressed with an opposing field, which is too weak for de-magnetization or Um-magnetization, but strong enough to bring the magnetic flux density into a range in which magnetization differences due to their rates of change vary more in the measurement and thus easier and more accurate can be determined.

Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann somit die Magnetisierung der Permanentmagnete der insbesondere als Rotor ausgebildeten Komponente für die elektrische Maschine auf einfache Weise überprüft werden. Eine solche Überprüfung von elektromagnetischen Eigenschaften insbesondere eines fertig hergestellten Rotors oder Rotorsegments, mittels welcher mögliche Defekte erkannt werden können, war bisher nicht bekannt oder aufgrund einer hohen Komplexität und eines hohen Zeitaufwandes nicht oder nur sehr schwer In-Line, d. h. in eine Fertigungslinie, integrierbar. Mittels der erfindungsgemäßen Lösung wird dies nun ermöglicht.By means of the device according to the invention can thus be the magnetization of the permanent magnets, in particular designed as a rotor Component for the electric machine can be easily checked. Such a review of electromagnetic properties, in particular of a finished rotor or rotor segment, by means of which possible defects can be detected, was previously unknown or due to high complexity and a high expenditure of time or very difficult in-line, ie in a production line, integrated , This is now made possible by means of the solution according to the invention.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine zuverlässige und tiefergehende Qualitätsbestimmung von Rotorsegmenten und Zusammenbau-Rotoren bis zur Auflösung einzelner magnetischer Pole des Rotors.The solution according to the invention enables reliable and more in-depth determination of the quality of rotor segments and assembly rotors up to the resolution of individual magnetic poles of the rotor.

Es wird eine zeitsparende In-Line Messung ermöglicht. Dadurch wird eine Defekterkennung an einem besseren Wertschöpfungspunkt erreicht. Insbesondere werden Defekte nicht erst nach Fertigstellung der gesamten elektrischen Maschine erkannt.A time-saving in-line measurement is possible. As a result, a defect detection is achieved at a better value creation point. In particular, defects are not recognized until after completion of the entire electrical machine.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht die Messung, d. h. die Prüfung der Magnetisierung, am Rotor, ohne einen Stator der elektrischen Maschine zu benötigen. Dies ist insbesondere ein Vorteil für eine Hybridmaschinenproduktion, d. h. für die Herstellung einer elektrischen Maschine für ein Hybridfahrzeug, da bei dieser Produktion eine Paarung von Stator und Rotor erst in einer Getriebefertigung erfolgt. Bei Maschinen mit einer direktkontaktierten Leistungselektronik sind aktuelle Testverfahren nicht mehr ohne weiteres anwendbar.The solution according to the invention allows the measurement, d. H. magnetization testing, on the rotor, without needing a stator of the electric machine. This is particularly an advantage for hybrid machine production, i. H. for the production of an electric machine for a hybrid vehicle, since in this production, a pairing of stator and rotor takes place only in a gearbox manufacturing. For machines with direct-contact power electronics, current test methods are no longer readily applicable.

Die erfindungsgemäße Lösung erfüllt zudem die Forderung einer Prozessfähigkeit und stellt somit einen essentiellen Gewinn in der Spezifizierung dar.The solution according to the invention also fulfills the requirement of process capability and thus constitutes an essential profit in the specification.

Des Weiteren ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung replizierbare Ergebnisse, da die Vorrichtung ein kalibrierbares Messmittel ist und die Messung in einer SI-Einheit (Volt) erfolgt.Furthermore, the solution according to the invention makes replicable results possible, since the device is a calibratable measuring device and the measurement takes place in an SI unit (volt).

Eine Abweichung der Rotorcharakteristik oder Rotorsegmentcharakteristik ist mittels der erfindungsgemäßen Lösung durch einen Grund- und Oberwellenverlauf identifizierbar.A deviation of the rotor characteristic or rotor segment characteristic can be identified by means of the solution according to the invention by means of a fundamental and harmonic profile.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

1 schematisch eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Prüfen einer Magnetisierung von in einer Komponente für eine elektrische Maschine angeordneten Permanentmagneten während eines Prüfens der Permanentmagnete,
2 schematisch eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zum Prüfen der Magnetisierung der in der Komponente für die elektrische Maschine angeordneten Permanentmagnete während des Prüfens der Permanentmagnete,
3 schematisch eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zum Prüfen der Magnetisierung der in der Komponente für die elektrische Maschine angeordneten Permanentmagnete während des Prüfens der Permanentmagnete,
4 schematisch eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zum Prüfen der Magnetisierung der in der Komponente für die elektrische Maschine angeordneten Permanentmagnete während des Prüfens der Permanentmagnete, und
5 schematisch ein Kennliniendiagramm von mit unterschiedlichen magnetischen Feldstärken aufmagnetisierten Permanentmagneten.

Showing:

1 1 schematically shows an embodiment of a device for testing a magnetization of permanent magnets arranged in a component for an electrical machine during a testing of the permanent magnets,
2 1 schematically shows a further embodiment of the device for checking the magnetization of the permanent magnets arranged in the component for the electrical machine during the testing of the permanent magnets,
3 1 schematically shows a further embodiment of the device for checking the magnetization of the permanent magnets arranged in the component for the electrical machine during the testing of the permanent magnets,
4 schematically another embodiment of the device for testing the magnetization of the arranged in the component for the electric machine permanent magnets during the testing of the permanent magnets, and
5 schematically a characteristic diagram of magnetized with different magnetic field strengths permanent magnet.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

Die 1 bis 4 zeigen ein Prüfen einer Magnetisierung von in einer Komponente 1 für eine elektrische Maschine angeordneten und bereits aufmagnetisierten Permanentmagneten 2 mittels einer hierfür vorgesehenen Vorrichtung 3, wobei in den 1 bis 4 verschiedene Ausführungsformen dieser Vorrichtung 3 dargestellt sind. Die in den 1 bis 4 jeweils dargestellte Komponente 1 für die elektrische Maschine, in welcher die zu prüfenden aufmagnetisierten Permanentmagnete 2 angeordnet sind, ist als ein Rotor für die elektrische Maschine ausgebildet, beispielsweise für eine Traktionsmaschine eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs.The 1 to 4 show a testing of a magnetization of in a component 1 arranged for an electric machine and already magnetized permanent magnet 2 by means of a device provided for this purpose 3 , where in the 1 to 4 various embodiments of this device 3 are shown. The in the 1 to 4 each represented component 1 for the electric machine, in which the magnetized permanent magnets to be tested 2 are arranged as a rotor for the electric machine is formed, for example, for a traction engine of an electric vehicle or hybrid vehicle.

Bisher war eine Überprüfung von elektromagnetischen Eigenschaften eines solchen fertig hergestellten Rotors oder Rotorsegments, die alle möglichen Defekte erkennt, nicht bekannt oder aufgrund einer hohen Komplexität und eines hohen Zeitaufwands nicht oder nur sehr schwer In-Line, d. h. in eine Fertigungslinie, integrierbar. Bisher bekannte Lösungen ermöglichten beispielsweise nur eine Detektion von gravierenden Prozess- oder Materialfehlern, jedoch nicht von Qualitätsschwankungen. In einer Produktionsstrategie zur Herstellung derartiger elektrischer Maschinen ist aber häufig keine Eingangskontrolle oder Einzelteilkontrolle mehr vorgesehen, weswegen die Qualitätsschwankungen beispielsweise zu Zertifizierungsproblemen führen können, wenn sie nicht entdeckt werden.So far, a review of electromagnetic properties of such a finished rotor or rotor segment, which detects all possible defects, was not known or due to high complexity and a high expenditure of time not or very difficult in-line, d. H. into a production line, integrable. Previously known solutions enabled, for example, only a detection of serious process or material defects, but not of quality variations. In a production strategy for the production of such electrical machines, however, there is often no input control or item control provided, which is why the quality fluctuations can lead to certification problems, for example, if they are not detected.

Denkbar wäre es beispielsweise, zum Prüfen der Magnetisierung eine Summenflussmessung zu verwenden. Hierbei erfolgt eine Messung des Summenflusses direkt nach der Magnetisierung der Permanentmagnete 2 oder in einem zusätzlichen Prozessschritt. Diese Messung ist in erster Ausführung jedoch nicht wiederholbar und damit nicht überprüfbar. Beide Varianten messen außerdem den Rotor ohne Gegenmagnetfeld, wodurch auch starke Abweichungen in der Magnetisierung oder Qualität der Permanentmagnete 2 nicht erkennbar sind. Des Weiteren wird durch die Messung des gesamten Rotors nur eine sehr geringe Auflösung erreicht, so dass zum Beispiel keine Detektion fehlender einzelner Permanentmagnete 2 möglich ist. Das Prüfergebnis wird zudem nicht in einer SI-Einheit angegeben und eine Kalibrierung ist nur schwer möglich oder unmöglich. Jede zum Messen verwendete Spule dieser Messanordnung misst anders.It would be conceivable, for example, to use a summation flux measurement to test the magnetization. Here, a measurement of the Total flux directly after the magnetization of the permanent magnets 2 or in an additional process step. However, this measurement is not repeatable in the first embodiment and therefore not verifiable. Both variants also measure the rotor without a counter-magnetic field, which also causes strong deviations in the magnetization or quality of the permanent magnets 2 are not recognizable. Furthermore, only a very low resolution is achieved by the measurement of the entire rotor, so that, for example, no detection of missing individual permanent magnets 2 is possible. In addition, the test result is not specified in an SI unit and calibration is difficult or impossible. Each coil used for measuring this measuring arrangement measures differently.

Eine weitere denkbare Möglichkeit zum Prüfen der Magnetisierung wäre beispielsweise eine Verwendung von Hall-Sonden, zum Beispiel ein Hall-Sonden-Array. Dadurch wird eine langsame Messung mit einer besseren Auflösung ermöglicht. Jedoch ist auch dies eine unbelastete Messung, so dass nur ein Teil der Schwankungen der Magnetisierung der Permanentmagnete 2 detektierbar sind. Die Messung erfolgt ohne einen Stator der elektrischen Maschine, woraus eine andere Flussverteilung eines magnetischen Flusses Φ als im Einbauzustand resultiert.Another conceivable option for testing the magnetization would be, for example, the use of Hall probes, for example a Hall probe array. This allows slow measurement with better resolution. However, even this is an unloaded measurement, so that only part of the variations in the magnetization of the permanent magnets 2 are detectable. The measurement takes place without a stator of the electrical machine, resulting in a different flux distribution of a magnetic flux Φ as resulted in the installed state.

Um diese Nachteile zu vermeiden und auf einfache und sichere Weise ein Prüfen der Magnetisierung der in der beispielsweise als Rotor ausgebildeten Komponente 1 angeordneten und vor dem Prüfen aufmagnetisierten Permanentmagnete 2 zu ermöglichen, ist die im Folgenden näher beschriebene Vorrichtung 3 vorgesehen, welche in den 1 bis 4 in verschiedenen Ausführungsformen dargestellt ist. Diese Vorrichtung 3 umfasst mindestens eine Jochanordnung 4 mit einem Joch 5, an welchem eine Belastungsspule 6 zur Erzeugung eines Gegenmagnetfeldes und eine Messspule 7 zur Messung des magnetischen Flusses Φ angeordnet sind.In order to avoid these disadvantages and in a simple and safe way to check the magnetization of the example in the form of a rotor component 1 arranged and magnetized before testing permanent magnets 2 to allow, is the device described in more detail below 3 provided, which in the 1 to 4 is shown in various embodiments. This device 3 includes at least one yoke assembly 4 with a yoke 5 at which a loading coil 6 for generating a counter magnetic field and a measuring coil 7 for measuring the magnetic flux Φ are arranged.

Die Jochanordnung 4 umfasst, je nach Ausführungsform, vorteilhafterweise zwei oder drei Magnetpole 8. So weisen die in den 1 und 4 dargestellten Jochanordnungen 4 jeweils drei Magnetpole 8 auf und die in den 2 und 3 dargestellten Jochanordnungen 4 weisen jeweils zwei Magnetpole 8 auf.The yoke arrangement 4 comprises, depending on the embodiment, advantageously two or three magnetic poles 8th , So have the in the 1 and 4 illustrated yoke assemblies 4 three magnetic poles each 8th on and in the 2 and 3 illustrated yoke assemblies 4 each have two magnetic poles 8th on.

Insbesondere weist die Jochanordnung 4 oder das Joch 5 eine statorähnliche Geometrie auf, d. h. die Jochanordnung 4 oder das Joch 5 ist vorteilhafterweise zumindest im Wesentlichen gleich oder ähnlich ausgebildet wie ein Stator oder ein Teilbereich des Stators der elektrischen Maschine, für welche der zu prüfende Rotor oder das zu prüfende Rotorsegment vorgesehen ist. Dadurch sind die Spulen 6, 7, insbesondere die Belastungsspule 6, und das Joch 5, an welchem die Spulen 6, 7 angeordnet sind, ähnlich oder gleich angeordnet wie im Stator der elektrischen Maschine, für den der Rotor bestimmt ist.In particular, the yoke arrangement 4 or the yoke 5 a stator-like geometry, ie the yoke arrangement 4 or the yoke 5 is advantageously at least substantially the same or similar formed as a stator or a portion of the stator of the electric machine, for which the rotor to be tested or the rotor segment to be tested is provided. This causes the coils 6 . 7 , in particular the loading coil 6 , and the yoke 5 on which the coils 6 . 7 are arranged, similar or arranged the same as in the stator of the electric machine, for which the rotor is determined.

Die Jochanordnung 4 kann derart ausgebildet sein, dass sie während des Prüfens der Magnetisierung mehrere in der Komponente 1 angeordnete Permanentmagnete 2 zusammen überdeckt und vermessen kann, wie in den 1 bis 3 gezeigt.The yoke arrangement 4 may be configured to include a plurality of in the component during testing of the magnetization 1 arranged permanent magnets 2 covered and measured together, as in the 1 to 3 shown.

Zum Prüfen der Magnetisierung wird die Jochanordnung 4 in einem vorgegebenen Abstand zur hier als Rotor ausgebildeten und die aufmagnetisierten Permanentmagnete 2 umfassenden Komponente 1 positioniert. Die Belastungsspule 6 wird mit einem Gleichstrom bestromt und weist dadurch eine magnetische Polung auf, die dem Permanentmagnetpol N, S des jeweiligen Permanentmagneten 2 entweder gleich- oder gegengerichtet ist und mit dem vorbeirotierenden Permanentmagnetpol N, S des jeweiligen Permanentmagneten 2 interagiert. D. h. es wird eine Relativrotation zwischen Jochanordnung 4 und der hier als Rotor ausgebildeten Komponente 1 durchgeführt, vorteilhafterweise durch Rotieren des Rotors bei stillstehender Jochanordnung 4.To test the magnetization, the yoke assembly 4 at a predetermined distance from the here designed as a rotor and the magnetized permanent magnets 2 comprehensive component 1 positioned. The loading coil 6 is energized with a direct current and thereby has a magnetic polarity, the permanent magnet pole N . S of the respective permanent magnet 2 is either equal or opposite and with the vorbeirotierenden Permanentmagnetpol N . S of the respective permanent magnet 2 interacts. Ie. there will be a relative rotation between yoke assembly 4 and the component formed here as a rotor 1 performed, advantageously by rotating the rotor with a stationary yoke assembly 4 ,

Bei gegengerichteter magnetischer Polung von Belastungsspule 6 und jeweiligem Permanentmagnet 2 erfolgt eine Belastung der Permanentmagnete 2, wodurch der jeweilige Permanentmagnet 2 in einen Arbeitspunkt gebracht wird, in dem zum Beispiel eine Mangelmagnetisierung zu einem signifikanten Ergebnis führt, d. h. eine solche Mangelmagnetisierung wird durch dieses Prüfen ersichtlich. Insbesondere bei Rotoren für als Traktionsmaschinen für Fahrzeuge vorgesehenen elektrischen Maschinen ist dies aufgrund des elektromagnetischen Verhaltens der hier eingesetzten Seltenerd-Magnete nicht ohne Gegenfeld möglich, so dass die oben beschriebenen anderen Prüfmethoden nicht funktionieren würden und nur die hier beschriebene Prüfmethode unter Verwendung der beschriebenen Vorrichtung 3 ein entsprechendes Prüfergebnis liefert, aus welchem die Mangelmagnetisierung ersichtlich ist.With opposite magnetic polarity of loading coil 6 and respective permanent magnet 2 there is a load on the permanent magnets 2 , whereby the respective permanent magnet 2 is brought to an operating point in which, for example, a defect magnetization leads to a significant result, ie such a defect magnetization is evident by this testing. In particular, in rotors for intended as traction machines for vehicles electrical machinery, this is not possible without opposing field due to the electromagnetic behavior of the rare earth magnets used here, so that the other test methods described above would not work and only the test method described here using the device described 3 provides a corresponding test result from which the defect magnetization is evident.

Bei gleichgerichteter magnetischer Polung von Belastungsspule 6 und jeweiligem Permanentmagnet 2 erfolgt keine Veränderung der magnetischen Eigenschaften der Permanentmagnete 2, da das über die Belastungsspule 6 dem jeweiligen Permanentmagnet 2 eingeprägte Magnetfeld nicht ausreicht für eine weitere Magnetisierung.For rectified magnetic poling of loading coil 6 and respective permanent magnet 2 There is no change in the magnetic properties of the permanent magnets 2 because that's over the loading coil 6 the respective permanent magnet 2 impressed magnetic field is insufficient for further magnetization.

In die Messspule 7 der Jochanordnung 4 wird eine entsprechend dem resultierenden Magnetfeld des jeweiligen durch die Belastungsspule 6 auf die oben beschriebene Weise belasteten Permanentmagneten 2 oder der belasteten Permanentmagnete 2 eine Spannung induziert, welche mittels eines entsprechenden mit der Messspule 7 gekoppelten Messinstruments, beispielsweise mittels eines Spannungsmessgerätes, messbar und zweckmäßigerweise protokollierbar ist. Anhand des jeweiligen ermittelten induzierten Spannungswertes kann somit die Magnetisierung des jeweiligen Permanentmagnets 2 oder der mehreren gleichzeitig geprüften Permanentmagnete 2 beurteilt werden.Into the measuring coil 7 the yoke arrangement 4 is a corresponding to the resulting magnetic field of the respective by the loading coil 6 in the manner described above loaded permanent magnets 2 or the loaded permanent magnets 2 induces a voltage, which by means of a corresponding with the measuring coil 7 coupled measuring instrument, for example by means of a voltage measuring device, is measurable and expediently logged. Based on the respective determined induced voltage value can thus the magnetization of the respective permanent magnet 2 or the plurality of simultaneously tested permanent magnets 2 be assessed.

Die in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen der Vorrichtung 3 unterscheiden sich insbesondere in der Form des Jochs 5 und in der Anzahl der von der Jochanordnung 4 überdeckten und somit gleichzeitig zu prüfenden Permanentmagnete 2 und einem daraus resultierenden Verlauf des magnetischen Flusses Φ, jeweils dargestellt durch eine Flusslinie.The in the 1 to 4 illustrated embodiments of the device 3 differ especially in the shape of the yoke 5 and in the number of the yoke assembly 4 Covered and thus simultaneously to be tested permanent magnets 2 and a resulting course of the magnetic flux Φ , each represented by a flow line.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 erfolgt ein Rückschluss des magnetischen Flusses Φ über benachbarte magnetische Gegenpole N, S der Permanentmagnete 2. Im dargestellten Beispiel verläuft der jeweilige magnetische Fluss Φ somit über einen Nordpol N und jeweils einen benachbarten Südpol S von Permanentmagneten 2. In anderen Beispielen kann der magnetische Fluss Φ bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung 3 auch über einen Südpol S und jeweils einen benachbarten Nordpol N von Permanentmagneten 2 verlaufen.In the embodiment according to 1 there is a conclusion of the magnetic flux Φ about adjacent magnetic opposite poles N . S the permanent magnets 2 , In the example shown, the respective magnetic flux runs Φ thus over a north pole N and one adjacent south pole S of permanent magnets 2 , In other examples, the magnetic flux Φ in this embodiment of the device 3 also over a south pole S and one adjacent north pole N of permanent magnets 2 run.

Bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung 3 sind vorteilhaft zwei Jochanordnungen 4 für die Prüfung der Permanentmagnete 2 vorzusehen, wobei hier nur eine dieser Jochanordnungen 4 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform der Jochanordnungen 4 kann mit nur einer der Vorrichtung 3 nur eine Magnetpolarität geprüft werden, wobei dann mit einer zweiten Vorrichtung 3 in der Kombination die Messung ermöglicht ist. Hierbei sollte eine geometrische Anordnung der zweiten Vorrichtung 3 als Messmittels ausreichend weit von der ersten Vorrichtung 3 entfernt sein um Wechselwirkungen, insbesondere der magnetischen Flüsse Φ, zwischen den beiden Vorrichtungen 3 auszuschließen. Die zweite Vorrichtung 3 muss dabei als Messmittel eine zur ersten Vorrichtung 3 entgegen-gerichtete Polarität aufweisen.In this embodiment of the device 3 are advantageous two yoke assemblies 4 for testing the permanent magnets 2 provide, here only one of these yoke assemblies 4 is shown. In this embodiment of the yoke assemblies 4 can with only one of the device 3 only a magnetic polarity are checked, in which case with a second device 3 in the combination the measurement is possible. This should be a geometric arrangement of the second device 3 as measuring means sufficiently far from the first device 3 be removed by interactions, especially the magnetic fluxes Φ , between the two devices 3 excluded. The second device 3 has to be a measuring device to the first device 3 have opposite polarity.

Es kann bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung 3 aber auch auf die zweite Jochanordnungen 4 für die Prüfung der Permanentmagnete 2 verzichtet werden, wobei dann aber die Vorrichtung 3 zur Messung der Permanentmagnete 2 doppelt in zwei unterschiedlichen, entgegengesetzten Polungen genutzt werden muss. Dies kann durch abwechselnde Umpolung der Vorrichtung 3 in einem Durchgang oder in zweiten Durchläufen mit jeweils entgegengesetzter Polarität der Vorrichtung 3 erfolgen. Somit können dann sowohl nord- als auch südausgerichtete Permanentmagnete 2 in der als Rotor ausgebildeten Komponente 1 vermessen werden.It may in this embodiment of the device 3 but also on the second yoke arrangements 4 for testing the permanent magnets 2 be omitted, but then the device 3 for measuring the permanent magnets 2 must be used twice in two different, opposite polarity. This can be done by alternately reversing the polarity of the device 3 in one pass or in second passes, each with opposite polarity of the device 3 respectively. Thus, then both north and south-facing permanent magnets 2 in the component designed as a rotor 1 be measured.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 erfolgt ein Rückschluss des magnetischen Flusses Φ über einen benachbarten magnetischen Gegenpol N, S, d. h. der magnetische Fluss Φ verläuft über einen Nordpol N und einen benachbarten Südpol S von Permanentmagneten 2.In the embodiment according to 2 there is a conclusion of the magnetic flux Φ via an adjacent magnetic opposite pole N . S ie the magnetic flux Φ runs over a north pole N and a neighboring South Pole S of permanent magnets 2 ,

Im Ausführungsbeispiel gemäß 3 erfolgt ein Rückschluss über magnetische Gleichpole N, S der Permanentmagnete 2. Im dargestellten Beispiel verläuft der magnetische Fluss Φ somit über zwei Südpole S von Permanentmagneten 2. In anderen Beispielen kann der magnetische Fluss Φ bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung 3 auch über zwei Nordpole N von Permanentmagneten 2 verlaufen.In the embodiment according to 3 a conclusion is drawn about magnetic Gleichpole N . S the permanent magnets 2 , In the example shown, the magnetic flux passes Φ thus over two south poles S of permanent magnets 2 , In other examples, the magnetic flux Φ in this embodiment of the device 3 also over two north poles N of permanent magnets 2 run.

Im Ausführungsbeispiel gemäß 4 erfolgt der Rückschluss zwischen magnetischen Permanentmagnetpolen N, S der Permanentmagnete 2, d. h. der magnetische Fluss Φ verläuft im dargestellten Beispiel über einen Nordpol N und zwischen diesem Nordpol N und jeweils benachbarten Südpolen S hindurch. In anderen Beispielen kann der magnetische Fluss Φ bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung 3 auch über einen Südpol S und zwischen diesem Südpol S und jeweils benachbarten Nordpolen N hindurch verlaufen.In the embodiment according to 4 the conclusion is made between magnetic permanent magnet poles N . S the permanent magnets 2 ie the magnetic flux Φ runs in the example shown on a north pole N and between this North Pole N and each neighboring south Poland S therethrough. In other examples, the magnetic flux Φ in this embodiment of the device 3 also over a south pole S and between this south pole S and respectively adjacent north poles N pass through.

Bei der Ausführungsform der Vorrichtung 3 gemäß 4, wie auch schon bei der Ausführungsform gemäß 1, sind vorteilhaft zwei Jochanordnungen 4 für die Prüfung der Permanentmagnete 2 vorzusehen, wobei hier nur eine dieser Jochanordnungen 4 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform der Jochanordnungen 4 kann mit nur einer der Vorrichtung 3 nur eine Magnetpolarität geprüft werden, wobei dann mit einer zweiten Vorrichtung 3 in der Kombination die Messung ermöglicht ist. Hierbei sollte eine geometrische Anordnung der zweiten Vorrichtung 3 als Messmittels ausreichend weit von der ersten Vorrichtung 3 entfernt sein um Wechselwirkungen, insbesondere der magnetischen Flüsse Φ, zwischen den beiden Vorrichtungen 3 auszuschließen. Die zweite Vorrichtung 3 muss dabei als Messmittel eine zur ersten Vorrichtung 3 entgegen-gerichtete Polarität aufweisen.In the embodiment of the device 3 according to 4 as in the embodiment according to 1 , are advantageous two yoke assemblies 4 for testing the permanent magnets 2 provide, here only one of these yoke assemblies 4 is shown. In this embodiment of the yoke assemblies 4 can with only one of the device 3 only a magnetic polarity are checked, in which case with a second device 3 in the combination the measurement is possible. This should be a geometric arrangement of the second device 3 as measuring means sufficiently far from the first device 3 be removed by interactions, especially the magnetic fluxes Φ , between the two devices 3 excluded. The second device 3 has to be a measuring device to the first device 3 have opposite polarity.

5 zeigt ein Diagramm, bei welchem auf der Abszissenachse die magnetische Feldstärke H und auf der Ordinatenachse die elektrische Stromdichte J abgetragen ist. Dargestellt sind Kennlinien K von Permanentmagneten 2, die mit unterschiedlichen magnetischen Feldstärken H aufmagnetisiert wurden. Nicht voll aufmagnetisierte Permanentmagnete 2 zeigen im leichtbelasteten oder unbelasteten Bereich mit Luftspalt nur sehr geringe Unterschiede in der elektrischen Stromdichte J, die nicht als Qualitätsschwankungen erkennbar sind, wie im Bereich einer ersten Markierungslinie M1 im Diagramm ersichtlich. Im Betrieb der elektrischen Maschine sind die Permanentmagnete 2 jedoch deutlich höheren Gegenfeldstärken ausgesetzt, beispielsweise über -1000 kA/m, bei denen die Unterschiede der dargestellten Kennlinien K deutlich stärker sind. Die Gegenfeldstärke ist auf der Abszissenachse durch negative Werte dargestellt. 5 shows a diagram in which on the abscissa axis, the magnetic field strength H and on the ordinate axis the electric current density J is worn away. Shown are curves K of permanent magnets 2 that with different magnetic field strengths H were magnetized. Not fully magnetized permanent magnets 2 show in the lightly loaded or unloaded area with air gap only very small differences in the electrical current density J which are not recognizable as quality variations, such as in the area of a first marking line M1 in the diagram. During operation of the electric machine are the permanent magnets 2 However, exposed to significantly higher opposing field strengths, for example, over -1000 kA / m, in which the differences in the characteristics shown K are significantly stronger. The opposing field strength is represented on the abscissa axis by negative values.

Um diese Unterschiede in der Magnetisierung feststellen zu können, ist eine Belastung der Permanentagnete 2 nötig, hier beispielhaft bei -700 kA/m durch eine zweite Markierungslinie M2 dargestellt. Bei dieser Gegenfeldstärke sind die Unterschiede zwischen den Permanentmagneten 2 deutlich signifikanter als im Bereich von 0 bis -200 kA/m. Diese Belastung mit der entsprechenden Gegenfeldstärke wird auf die oben beschriebene Weise mittels der Vorrichtung 3 und deren Belastungsspule 6 erreicht, so dass diese signifikanten Unterschiede ersichtlich werden.To detect these differences in the magnetization is a burden of the permanent magnets 2 necessary, here by way of example at -700 kA / m by a second marking line M2 shown. At this counter field strength are the differences between the permanent magnets 2 significantly more significant than in the range of 0 to -200 kA / m. This load with the corresponding opposing field strength is in the manner described above by means of the device 3 and their loading coil 6 achieved so that these significant differences become apparent.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Komponentecomponent
22: Permanentmagnetpermanent magnet
33: Vorrichtungcontraption
44: Jochanordnungyoke
55: Jochyoke
66: Belastungsspuleloading coil
77: Messspulemeasuring coil
88th: Magnetpol magnetic pole
HH: magnetische Feldstärkemagnetic field strength
JJ: elektrische Stromdichteelectrical current density
KK: Kennliniecurve
M1M1: erste Markierungsliniefirst marking line
M2M2: zweite Markierungsliniesecond marking line
NN: NordpolNorth Pole
SS: Südpol South Pole
ΦΦ: magnetischer Flussmagnetic river

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 8128048 U1 [0002]
WO 2007/141147 A1 [0003]

Claims

Device (3) for testing a magnetization of permanent magnets (2) arranged in a component (1) for an electric machine, characterized by at least one yoke arrangement (4) with a yoke (5), a loading coil (6) arranged on the yoke (5) ) for generating a counter magnetic field and a yoke (5) arranged measuring coil (7) for measuring a magnetic flux (Φ).

Device (3) according to Claim 1 , characterized in that the component (1) is designed for the electric machine as a rotor.

Device (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one yoke arrangement (4) or the at least one yoke (5) is formed at least substantially the same or similar to a stator or a portion of the stator of the electric machine.

Device (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one yoke (4) is formed such that it covers at least one or arranged more in the component (1) permanent magnets (2) during testing of the magnetization.

Device (3) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one yoke arrangement (4) has two or three magnetic poles (8).