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Verfahren und Einrichtung zum Magnetisieren flacher, zylindrischer
Dauermagnetkörper mit einer Vielzahl von auf dem Umfang liegenden Polen Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Magnetisieren flacher, zylindrischer
Dauermagnetkörper mit einer Vielzahl von auf dem Umfang liegenden Polen. Solche
Körper werden z. B. als Läufer in kleinen Synchronmotoren benutzt, wie sie vielfach
zum Antreiben von Uhren und verschiedenen anderen Regelmechanismen verwendet werden.
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Oft ist es erwünscht, den Magnetisierungsgrad, der bei solchen Körpern
bequem erreicht und anschließend aufrechterhalten werden kann, möglichst hochzutreiben,
damit beispielsweise ein großes Drehmoment entsteht, wenn es sich um den Läufer
eines Motors handelt.
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Es sind bereits Verfahren zum mehrpoligen Magnetisieren von Dauermagnetkörpern
bekannt, bei denen die auf dem Umfang des Körpers liegenden Magnetpole entweder
paarweise in mehreren gleichartigen Magnetisierungsschritten unter magnetischer
Überbrückung der bereits magnetisierten Segmente oder gleichzeitig in einem einzigen
Magnetisiervorgang erzeugt werden. Ferner ist ein Verfahren zum Magnetisieren von
Dauermagnetsystemen bekannt, bei dem der Weicheisenrückschluß des Systems in einem
zweiten Magnetisierschritt mittels einer Hilfswicklung so ummagnetisiert wird, daß
die im ersten Magnetisiervorgang auf dem Dauermagnetkörper erzeugten Magnetpole
nach Abschalten des äußeren Magnetfeldes möglichst ungeschwächt erhalten bleiben.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung solcher Körper mit einem verhältnismäßig
hohen Magnetisierungsgrad. Bei dem Magnetisierverfahren wird nach der Erfindung
die Ausbildung einer Vielzahl von Magnetpolen auf dem Umfang eines vorwiegend scheibenförmigen
Magnetkörpers zwischen den mit fingerförmig ineinandergreifenden Vorsprüngen versehenen
Polschuhen eines Elektromagneten durch ein vorhergehendes Magnetisieren des Körpers
in hauptsächlich axialer Richtung zwischen den flachen Polschuhen eines entgegengesetzt
gepolten Elektromagneten unterstützt. Durch das Einschalten des ersten Magnetisierungsschrittes
werden die auf dem Umfang des scheibenförmigen Dauermagnetkörpers aufgebrachten
Magnetpole infolge der in den Randbereichen verminderten axialen Magnetisierungskomponente
verstärkt, und somit wird eine günstigere Magnetisierung erzielt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Magnetisieren von flachen, zylindrischen
Dauermagnetkörpern mit einer Vielzahl von auf dem Umfang liegenden Magnetpolen,
beispielsweise von Läufern kleiner Synchronmotoren für Uhren, durch Elektromagneten
ist dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnetkörper in einem ersten Schritt in
im wesentlichen axialer Richtung magnetisiert wird und in einem zweiten Schritt
die auf dem Umfang liegenden Magnetpole erhält.
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Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung für die Durchführung des ersten
Schrittes dieses Verfahrens liegen auf den Stirnflächen des Dauermagnetkörpers ebene
Stirnflächen von Polschuhen eines Elektromagneten symmetrisch auf, die etwas kleineren
Durchmesser haben als der Dauermagnetkörper. Hierdurch ergibt sich der Vorteil,
daß, falls der Mittelabschnitt der Scheibe magnetisiert ist und ein unmagnetisierter
Umfangsbereich übrigbleibt, wenn ein darauffolgendes Magnetfeld unter Verwendung
eines Magneten der Scheibe übermittelt wird, dessen Polschuhe um den Umfang der
Scheibe herum angeordnet sind, der Fluß nicht leicht durch den magnetisierten Bereich
in der Mitte passieren kann, sondern im nichtmagnetisierten Bereich am Umfang konzentriert
wird. Es hat sich herausgestellt, daß dieses konzentrierte Magnefeld Magnetpole
von wesentlich größerer Magnetisierstärke ergibt.
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Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung für die Durchführung des zweiten
vorgenannten erfindungsgemäßen Magnetisierverfahrensschrittes wird der Umfang des
Dauermagnetkörpers von beiden Seiten von fingerartigen Vorsprüngen der Polschuhe,
eines Elektromagneten umfaßt, die jeweils in die Zwischenräume zwischen den Vorsprüngen
des arideren Pol-
Schuhes eingreifen, wobei zwischen den zentralen
ebenen Stirnflächen der Polschuhe und den Stirnflächen des symmetrisch zu ihnen
liegenden Dauermagnetkörpers Luftspalte bleiben und die Polschuhe in dem zentralen
Teil des Dauermagnetkörpers ein der vorangegangenen axialen Magnetisierung des Dauermagnetkörpers
entgegengerichtetes Magnetfeld erzeugen. Vorzugsweise sind die Vorsprünge der Polschuhe
gleichmäßig über den Umfang verteilt.
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Die Erfindung ist besonders bei Körpern aus magnetischem Material
anwendbar, die eine verhältnismäßig große Koerzitivfeldstärke aufweisen, wie ferromagnetische
Ferrite, insbesondere Bariumferrit.
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Ebenfalls besonders gut anwendbar ist sie bei Körpern von Scheiben-
oder münzenähnlicher Form, die über ihren Umfang hinweg mit aufeinanderfolgenden
Polen von entgegengesetzter Richtung magnetisiert werden.
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Die erfindungsgemäße Magnetisierung eines Läufers für einen elektrischen
Synchronmotor soll nunmehr an Hand der die Erfindung beispielsweise wiedergebenden
Zeichnung näher erläutert werden, und zwar zeigt F i g. 1 einen Grundriß einer Magnetisierungsvorrichtung,
F i g. 2 eine axiale Endansicht des Polschuhs 4 und des Haltegestells 6 der Vorrichtung
nach F i g. 1 aus der Richtung des Polschuhs 3, F i g. 3 und 4 Grundrisse der gleichen
Vorrichtung wie gemäß F i g. 1, aber die Einzelschritte beim Magnetisieren des Läufers
verdeutlichend, F i g. 5 einen Grundriß einer weiteren Magnetisierungsvorrichtung,
F i g. 6 eine axiale Endansicht des Polstücks 17 der Vorrichtung gemäß F i g. 5
aus der Richtung des Polstücks 16, F i g. 7 einen Teilschnitt des Polstücks 17 entlang
der Linie 7-7 der F i g. 6, F i g. 8 und 9 Grundrisse der gleichen Vorrichtung wie
nach F i g. 5, aber weitere Schritte beim Magnetisieren des Läufers verdeutlichend,
während F i g. 10 und 11 Seiten- bzw. Kantenansichten des Läufers 5 nach dem Magnetisieren
wiedergeben; sie zeigen die Lage der Magnetpole.
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Der Läufer 5, der magnetisiert werden soll, hat die Form einer Scheibe,
die aus feinverteiltem Bariumferrit besteht, das durch ein geeignetes, durch Wärme
erhärtendes Kunstharz verbunden ist. Die Scheibe hat einen Durchmesser von etwa
1,14 Zoll (29 mm) und ist etwa 0,4 Zoll (2,5 mm) dick. Ein bei 7 (F i g. 1) gezeigter
Elektromagnet ist magnetisch mit zwei langgestreckten ferromagnetischen Polteilen
1 und 2 von quadratischem Querschnitt verbunden, die in einer Linie liegen und zwischen
sich eine Lücke 11 haben. Die Polteile sind axial verschiebbar, so daß die Größe
der Lücke verändert werden kann, ohne daß die magnetische Verbindung mit dem Elektromagneten
7 unterbrochen wird. An den Enden der Polteile 1 und 2, benachbart der Lücke 11,
sind ferromagnetische Polstücke 3 bzw. 4 befestigt. Die Polstücke 3 und 4 enden
in kreisrunden Polflächen 8 und 9, deren Durchmesser ein wenig kleiner als der der
Scheibe 5 ist. Die Scheibe 5 wird in der Lücke 11 durch ein Messinggestell 6 getragen,
das eine muldenförmige Vertiefung 10 hat, um die Scheibe aufzunehmen, so daß ihre
Flächen parallel und symmetrisch in bezug auf die Polflächen 8 und 9 sind. Bei der
Magnetisierungsvorrichtung nach F i g. 5 liegen zwei lanagestreokte ferroma-enetische
Polteile 14 und 15 von quadratischem Querschnitt in einer Linie und sind durch ein-2
Lücke, die bei 18 gezeigt ist, getrennt. Die Polteile 14 und 15 sind axial verschiebbar
und magnetisch mit einem bei 13 gezeigten Elektromagneten verbunden. Der Polteil
14 endet an der Lücke in einem ferromagnetischen Polstück 16, und ebenso endet der
Bauteil 15 in einem ferromagnetischen Polstück 17. Das Polstück 17 weist fünfzehn
mit ihm aus einem Stück bestehende Polfinger 19 auf, die axial hervorstehen und
in gleichen Abständen um einen Kreis verteilt sind, der dicht am Außenumfang des
Polstücks liegt, wie in F i g. 6 ersichtlich. Die Polfinger 19 laufen in Richtung
auf die gemeinsame Achse der Polteile zusammen und enden in Polflächen 20, die auf
einer kreisförmigen Fläche konzentrisch zur gemeinsamen Achse liegen, wobei der
Durchmesser dieser Fläche etwas größer als der der Scheibe 5 ist. Die Polfinger
19 weisen an der Unterseite Einschnitte auf, wie in F i g. 7 ersichtlich. Eine Messingscheibe
21 ist innerhalb der Polfinger am Polstück 17 befestigt. Ihre Dicke ist so bemessen.
daß innerhalb der Polfinger ein Abstand von ausreichender Tiefe bleibt, um gerade
die Scheibe 5 aufzunehmen. Das Polstück 16 umfaßt ebenfalls fünfzehn mit ihm aus
einem Stück bestehende Polfinger 22 und eine gleiche Messingscheibe 24. Die Finger
19 des Polstücks 17 liegen den Zwischenräumen zwischen den Fingern 22 des Polstücks
16 gegenüber. .
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Die Magnetisierung der Läuferscheibe 5 geht mit Hilfe der beschriebenen
Einrichtungen wie folgt vor sich. Nach den F i g. 1 bis 4 wird die Scheibe 5 zunächst
in das Gestell 6 eingeführt, dann werden die Polteile 1 und 2 einander angenähert,
bis die Polflächen 8 und 9 die kreisrunden Flächen der Scheibe symmetrisch berühren
(das Gestell 6 ist so geformt, daß dies möglich ist). Dann wird der Elektromagnet
7 erregt, um die Scheibe einem starken Magnetfeld auszusetzen (in der Größenordnung
von 7000 Örsted), so daß die sich gegenüberliegenden Flächen der Scheibe mit entgegengesetzter
Polarität magnetisiert werden. Dann wird der Elektromagnet 7 ausgeschaltet, die
Polteile 1 und 2 werden zurückgezogen, und die Scheibe wird aus dem Gestell 6 herausgenommen.
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Nach den F i g. 5 bis 9 wird der Läufer 5 nunmehr in den Raum innerhalb
der Polfinger 19 des Polstücks 17, benachbart zur Messingscheibe 21, eingebracht.
Die Polteile 14 und 15 werden aufeinander zu bewegt, so daß die Polflächen der Polfinger
22 ebenfalls benachbart zur Kante der Scheibe 5 liegen, wie in F i g. 8 gezeigt.
Es ist ersichtlich, daß die Polfinger 19 dann zwischen die Polfinger 22 greifen.
Jetzt wird der Elektromagnet 13 in dem Sinne erregt, daß das Polstück zunächst der
Fläche der Scheibe 5, die einen Nordpol aufweist. ebenfalls ein Nordpol wird. Die
Bereiche am Umfang der Scheibe 5 in der Nähe der Polfinger 19 und 22 sind einem
starken Kraftfeld ausgesetzt, wobei die Konzentration des Feldes in diesen Bereichen
und daher die Stärke der entstehenden Magnetisierung durch die bereits vorhandene
Magnetisierung der Scheibe erheblich gesteigert wird.
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Die Polteile 14 und 15 werden jetzt getrennt bzw. wegbewegt, um die
Scheibe 5 freizugeben. Die Lage der Pole ist in den F i g. 10 und 11 gezeigt. Die
Flächen der Scheibe sind polarisiert, und außerdem
sind dreißig
Pole, abwechselnd ein Nord- und ein Südpol, gleichmäßig um ihren Außenumfang verteilt.
Es hat sich gezeigt, daß ein in der beschriebenen Art maenetisierter Läufer eine
erheblich größere Stärke der Mag' netisierung der Pole auf dem Umfang aufweist als
es der Fall sein würde, wenn der erste Magnetisierungsschritt fortgefallen wäre.
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Statt getrennte oder gesonderte Vorrichtungen nach den F i g. 5 bis
9 zu verwenden, könnte die Vorrichtung der F i g. 1 bis 4 entsprechend abgewandelt
werden (durch Ersetzen der Polstücke), so daß mit ihr die weiteren Schritte beim
Magnetisieren der Scheibe 5 durchgeführt werden könnten.