DE4239491C2 - Magnetisiervorrichtung für stirnseitig bipolare oder auf den Seitenflächen multipolare Dauermagnetringe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Magnetisiervorrichtungen stirnsei­ tig bipolare oder auf den Seitenflächen multipolare Dauermagnet­ ringe, die beispielsweise für Magnetlagerungen für rotierende Teile oder für Haftzwecke verwendet werden.

Es ist bekannt, solche stirnseitig bipolaren Magnetringe oder Magnetsysteme aus zwei konzentrischen Ringen zusammenzuset­ zen. Dies erfordert die Verwendung von zwei verschiedenen, genau zueinander passenden Ringen mit verschiedenen Durch­ messern und bietet auch beim Zusammenbau Schwierigkeiten, weil die Ringe vorher einzeln magnetisiert und dann verei­ nigt, zum Beispiel verklebt werden müssen.

Dafür geeignete Dauermagnetringe mit zwei- und mehrpoliger Magnetisierung auf einer oder beiden Stirnflächen sind aus DE-Z: Feinwerktechnik 73, (1969), S. 377-383, insbesondere S. 377, rechts unten, bekannt.

Aus DE 39 34 691 A1 ist auch eine Vorrichtung zum zweiseiti­ gen Magnetisieren von stabförmigen Dauermagneten bekannt mit einem oder mehreren bandförmigen flachen Stromleitern, die eine Öffnung zur Aufnahme der zu magnetisierenden Dauerma­ gnetkörper besitzen. Zum Magnetisieren von Dauermagnetringen ist diese Vorrichtung nicht geeignet.

Aus EP 0 174 322 B1 ist weiterhin eine vielpolige Magnetisie­ rungsvorrichtung zur Erzeugung einer Reihe von magnetisierten Zonen mit aufeinanderfolgend wechselnden Polaritäten auf mindestens einer Oberfläche eines magnetisierbaren flachen ringförmigen Körpers bekannt, bei der mehrere längliche band­ förmige Leiterstücke an eine Impuls-Generatorvorrichtung zum Erzeugen von Magnetfeldern angeschlossen und so angeordnet sind, daß die Magnetisierung jeder Zone durch das von minde­ stens vier Leiterstücken erzeugte Magnetfeld hervorgerufen wird. Dabei sind die bandförmigen flachen Leiterstücke in Nuten eines Trägers von hoher magnetischer Permeabilität im Abstand von dem zu magnetisierenden Dauermagnetring derart angeordnet, daß der Rand eines Leiterstückes im wesentlichen auf derselben Höhe wie der Rand der Nut an dem Träger liegt. Die bandförmigen Leiterstücke sind damit stets im gleichen Abstand wie der Träger von dem zu magnetisierenden Dauerma­ gnetring angeordnet. Hierdurch treten hohe Magnetisierungs­ verluste auf, die nur durch eine entsprechend hohe Magneti­ sierungsleistung ausgeglichen werden können.

Aus US 43 81 492 ist weiterhin eine Vorrichtung zum Magneti­ sieren von vielpoligen Dauermagneten bekannt, die zwar zum Magnetisieren von Dauermagnetringen bestimmt ist, aber ab­ wechselnde Pole auf der zylindrischen Außenfläche eines Ma­ gnetringes erzeugt, die nicht konzentrisch zur Zylinderachse angeordnet sind. Stirnseitig bipolare oder multipolare Dauer­ magnetringe mit konzentrischen Polen können mit dieser Magne­ tisiervorrichtung nicht erzeugt werden, ebensowenig multipo­ lare Dauermagnetringe mit in axialer Richtung wechselnder Polarität.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Magnetisier­ vorrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist, einteilige Magnetringe stirnseitig mit zwei konzentrischen Polen oder röhrenartige multipolare Dauermagnetringe auf den Seitenflä­ chen zu magnetisieren.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung für bipolare Dauerma­ gnetringe gelöst durch geschlossene ringförmige Stromleiter, die auf einer oder auf beiden Stirnseiten des zu magnetisie­ renden Dauermagnetringes angeordnet sind und in denen ein Stromimpuls induziert wird, dessen Magnetfeld die Magnetisie­ rung des Dauermagnetringes bewirkt.

Eine Magnetisiervorrichtung für einen auf den Seitenflächen multipolaren Dauermagnetring ist demgegenüber gekennzeichnet durch geschlossene ringförmige Stromleiter, die auf einer oder auf beiden Seitenflächen des zu magnetisierenden Dauer­ magnetringes angeordnet sind und in denen ein Stromimpuls induziert wird, dessen Magnetfeld die Magnetisierung des Dauermagnetringes bewirkt.

Der sekundäre Stromimpuls in dem oder den Stromleitern der Magnetisiervorrichtung wird erfindungsgemäß durch die Fluß­ änderung eines primären Stromimpulses in einer im Inneren des Dauermagnetringes angeordneten primären Impulsspule erzeugt, wobei bei multipolaren Dauermagnetringen ein primärer Strom­ impuls auch in einer den Dauermagnetring umgebenden äußeren Impulsspule erzeugt wird.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Magnetisiervorrichtung mit einem darin an­ geordneten Dauermagnetring,

Fig. 2 eine Stirnansicht auf den stirnseitig bipolar ma­ gnetisierten Dauermagnetring,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte zweite Ausführungsform einer Magnetisiervorrichtung für einen bipolaren Dauermagnetring,

Fig. 4 in einem Diagramm den Feldlinienverlauf der durch die beiden Impulsspulen der Magnetisiervorrichtung von Fig. 3 im oberen rechten Viertel nur verein­ facht und schematisch dargestellten Magnetflüsse,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Magnetisiervorrich­ tung für einen auf den Seitenflächen multipolaren Dauermagnetring mit inneren und äußeren Impulsspu­ len und

Fig. 6 eine raumbildliche, aufgeschnittene Ansicht eines in einer derartigen Magnetisiervorrichtung aufma­ gnetisierten, auf den Seitenflächen multipolaren Dauermagnetringes.

Der zu magnetisierende Dauermagnetring 1 besteht vorzugsweise aus einem hochkoerzitiven Dauermagnet-Werkstoff, wie AlNiCo, Hartferrit oder aus einer Seltenerd-Legierung (Samarium-Ko­ balt, Neodym-Eisen-Bor).

Über und unter dem Dauermagnetring 1 sind bei den Magneti­ siervorrichtungen von Fig. 1 und Fig. 3 zwei ringförmige Stromleiter 2, 3 angeordnet, deren mittlerer Durchmesser etwa demjenigen des Dauermagnetringes 1 entspricht. Im Inneren des Dauermagnetringes 1 ist eine Impulsspule 4 auf einem Spulen­ körper 5 angeordnet, deren Enden 6, 7 an einen nicht gezeig­ ten Impulsgenerator angeschlossen werden können.

Der Dauermagnetring 1 und die beiden ringförmigen Stromleiter 2, 3 werden durch nicht gezeigte Halter aus einem nichtma­ gnetischen und nichtleitenden Werkstoff in der mittigen koa­ xialen Lage an der Magnetisiervorrichtung gehalten.

Zum Erhöhen des Magnetflusses 10 der Impulsspule 4 kann diese im Hohlraum 5a des Spulenkörpers 5 mit einem Kern aus lamel­ liertem Eisen oder mit einem vollständigen Eisen-Rückschluß nach Art eines Transformator-Joches versehen werden. Zum Erzeugen des Magnetisierimpulses in der primären Impulsspule 4 ist ein Hochstrom-Impulsgenerator geeignet, der den Entla­ destrom eines Kondensators nutzt.

In Fig. 2 ist die Ansicht auf einen mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 zwischen den Stromleitern 2 und 3 durch den ihn umgebenden Magnetfluß 11 magnetisierten Dauermagnetring 1 dargestellt. Er besitzt konzentrische Pole, die mit N und S bezeichnet sind. Die neutrale Zone zwischen den Polen N und S ist gestrichelt gezeichnet.

Es kann vorteilhaft sein, die ringförmigen Stromleiter 2, 3 aus mehreren Ringen kleineren Querschnitts zusammenzusetzen, um eine Widerstandserhöhung durch Skin-Effekte zu verhindern.

Der primäre Stromimpuls durch die Impulsspule 4 kann eine Sinus-Halbwelle sein oder auch nach Erreichen des Strommaxi­ mums einer e-Funktion folgen.

Bei der in Fig. 3 gezeigten weiteren Ausführungsform der Magnetisiervorrichtung ist der primären Impulsspule 4 eine weitere Impulsspule 8 hinzugefügt, die die Magnetisiervor­ richtung von Fig. 1 auf einem Spulenkörper 9 konzentrisch umgibt und mit ihrem Magnetfluß 12 den in den beiden ringför­ migen Stromleitern 2, 3 induzierten Strom so verstärkt, daß eine verbesserte Magnetisierung des Dauermagnetringes 1 er­ folgt. Die beiden Impulsspulen 4 und 8 werden gleichzeitig von dem Impulsgenerator erregt.

Die Magnetflüsse in dem oberen rechten Viertel der Magneti­ siervorrichtung von Fig. 3 sind nur vereinfacht und schema­ tisch dargestellt. Ihr genauer Verlauf ist in Fig. 4 gezeigt. Die Magnetflüsse 10 und 12 der beiden Impulsspulen 4 und 8 und der Magnetfluß 11 des in dem Stromleiter 2 induzierten Stromes überlagern sich, so daß der Magnetfluß 10 der Impuls­ spule 4 in den Innenraum des ringförmigen Stromleiters 2 und der Magnetfluß 12 der äußeren Impulsspule 8 in den Raum zwi­ schen dem Stromleiter 2 und der Impulsspule 8 verdrängt er­ scheint.

Bei der in Fig. 5 gezeigten Magnetisiervorrichtung für einen auf den Seitenflächen multipolaren, röhrenartigen Dauerma­ gnetring 1 sind im Inneren und um das Äußere des Dauermagnet­ ringes 1 jeweils zwei ringförmige, den Dauermagnetring zwi­ schen sich einschließende, konzentrische, geschlossene Strom­ leiter 2, 3 angeordnet, denen jeweils eine innere und eine äußere Impulsspule 4 bzw. 14 zugeordnet ist, deren Enden an einen nicht gezeigten Impulsgenerator angeschlossen werden können.

Der Dauermagnetring 1 und die ringförmigen Stromleiter 2, 3 werden durch nicht gezeigte Halter aus einem nichtmagneti­ schen und nichtleitenden Werkstoff in der koaxialen Lage an der Magnetisiervorrichtung gehalten.

Zum Erzeugen des Magnetisierimpulses in den Impulsspulen 4 und 14 ist ein Hochstrom-Impulsgenerator geeignet, der den Entladestrom eines Kondensators nutzt.

Die Magnetisiervorrichtung von Fig. 5 arbeitet im übrigen genauso wie die beiden Vorrichtungen nach Fig. 1 und Fig. 3.

In Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht auf einen mit einer Vorrichtung von Fig. 5 zwischen den Stromleitern 2 und 3 mit Impulsspulen 4 und 14 durch den ihn umgebenden Magnet­ fluß magnetisierten multipolaren Dauermagnetring 1 darge­ stellt. Er besitzt auf den inneren und äußeren Seitenflächen einander gegenüberliegende Pole, die mit N und S bezeichnet sind und sich in Achsrichtung des Dauermagnetringes 1 mehr­ fach abwechseln.

Auch bei dieser Vorrichtung kann es vorteilhaft sein, die ringförmigen Stromleiter 2, 3 aus mehreren Ringen kleineren Querschnitts zusammenzusetzen, um eine Widerstandserhöhung durch Skin-Effekte zu verhindern.

Der primäre Stromimpuls durch die Impulsspulen 4, 14 kann auch hier eine Sinus-Halbwelle sein oder auch nach Erreichen des Strommaximums einer e-Funktion folgen.

Zum Erzeugen einer vielpoligen Magnetisierung an einem auf den Seitenflächen multipolaren rohrförmigen Dauermagneten mit mehreren koaxial aufeinanderfolgenden, entsprechend Fig. 6 jeweils entgegengesetzt gepolten vielpoligen Magnetringen 1, der in einer Magnetisiervorrichtung von Fig. 5 magnetisiert wird, kann der Dauermagnet nach jedem Stromimpuls axial ver­ schoben werden oder eine vielfache Anordnung von jeweils koaxialen Impulsspulen 4, 14 und ringförmigen Stromleitern 2, 3 für die Magnetisierung verwendet werden.

Claims (10)

1. Magnetisiervorrichtung für einen stirnseitig bipolaren Dauermagnetring (1), gekennzeichnet durch geschlossene ringförmige Stromleiter (2, 3), die auf einer oder auf beiden Stirnseiten des zu magnetisierenden Dauermagnet­ ringes (1) angeordnet sind und in denen ein Stromimpuls induziert wird, dessen Magnetfeld die Magnetisierung des Dauermagnetringes (1) bewirkt.

2. Magnetisiervorrichtung für einen auf den Seitenflächen multipolaren Dauermagnetring (1), gekennzeichnet durch geschlossene ringförmige Stromleiter (2, 3), die auf einer oder auf beiden Seitenflächen des zu magnetisie­ renden Dauermagnetringes (1) angeordnet sind und in denen ein Stromimpuls induziert wird, dessen Magnetfeld die Magnetisierung des Dauermagnetringes (1) bewirkt.

3. Magnetisiervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine im Inneren des Dauermagnetringes (1) angeord­ nete primäre Impulsspule (4), die in dem oder den Strom­ leitern (2, 3) den Stromimpuls erzeugt.

4. Magnetisiervorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch je im Inneren und um das Äußere des Dauermagnet­ ringes (1) angeordnete primäre Impulsspulen (4), die in dem oder den Stromleitern (2, 3) den Stromimpuls er­ zeugen.

5. Magnetisiervorrichtung nach Anspruch 1 und 3 oder 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromimpuls in jeder primären Impulsspule (4) durch die Entladung eines Kon­ densators erzeugt wird.

6. Magnetisiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der primäre Stromimpuls eine Sinus-Halbwelle ist oder nach Erreichen des Strommaximums einer e-Funktion folgt.

7. Magnetisiervorrichtung nach Anspruch 1 und 3 oder 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Strom­ leiter (2, 3) aus mehreren Teilringen bestehen.

8. Magnetisiervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Impulsspule (8), die den zu ma­ gnetisierenden Dauermagnetring (1) außen umgibt und so geschaltet ist, daß der in dem Stromleiter (2) induzier­ te Strom verstärkt wird.

9. Magnetisiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärken auf den Innen- und Außenseiten der Stromleiter (2, 3) etwa gleich sind.

10. Magnetisiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärken mindestens zum Sättigen des Magnetwerkstoffes des zu magnetisie­ renden Dauermagnetringes (1) ausreichen.