EP0260387A1 - Verfahren zur Herstellung einer Magnetanordnung, sowie zugehörige Magnetanordnung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Magnetanordnung, sowie zugehörige Magnetanordnung Download PDFInfo
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- Y10T29/49075—Electromagnet, transformer or inductor including permanent magnet or core
Definitions
- the invention first relates to a method according to the preamble of claim 1.
- DE-GM 6 75 00 56 it is known from DE-GM 6 75 00 56 to loosely lay the pole pieces of such a magnetic core and to form the cover plates as clamping pieces which are clamped to the pole pieces.
- the disadvantage here is that either the inner surfaces of the pole shoes and the outer surfaces of the magnets have to be machined very precisely and the radii have to be matched to one another in order to achieve the full, full-surface contact of the pole shoe inner surfaces with the outer surface of the magnet, which is required for magnetic reasons .
- Such exact machining is relatively expensive, in particular the exact machining of the outer surface of the magnet.
- a magnet arrangement is known in which the inner magnet is in the form of a cuboid, while the pole shoes are in the form of a circular segment and in cross section are rectangular in the front view, this rectangle fitting to the corresponding flat counter surface of the cuboid magnet.
- the magnet is pushed between them.
- cover plates are placed, which are connected to the pole pieces (gluing or welding).
- the subject of this prior publication initially does not meet the features of the preamble of claim 1, and is therefore foreign to the class.
- the shape of the magnet and the pole pieces must also be adhered to very precisely in production, so that the disadvantages explained above also result here.
- the object of the invention is first of all to provide a method according to the preamble of claim 1, in which on the one hand no tight tolerances have to be observed on the pole shoes and in particular on the magnet in production, but on the other hand it is ensured that the finished one Magnet arrangement between the pole shoe inner surfaces and the magnet outer surface no air gaps arise.
- Magnet arrangements according to the invention are primarily used in measuring mechanisms for electrical measuring instruments.
- the magnet is the most expensive part of Beisolchen measuring units. Since it is possible with the invention to reduce the manufacturing costs of the magnet itself by about half without a functional disadvantage and thus to reduce the manufacturing costs of the magnet arrangement accordingly, this has a correspondingly large influence on the costs of the measuring mechanism itself.
- the invention also has the aim of creating a corresponding magnet arrangement. For this purpose, reference is made to the features of claim 4.
- the features of claim 5 provide at least welded connections at the points at which the above-described pretensioning of the pole pieces has its greatest force, in order to reliably prevent the pole shoes from springing back unintentionally and disadvantageously into the starting position.
- the features of claim 6 include a magnet, which (see the above statements) requires very low manufacturing costs.
- the magnet arrangement consists of a cylindrical magnet 1, two pole pieces 2 and two cover plates 3.
- the pole pieces 2 form ring-cylindrical sections which extend from the side (from above and from below in FIG. 3) over a substantial part of the circumference of the magnet create this.
- the pole shoes have a radius r 1 on their inner surface 5 (relative to a point which is somewhat offset from the center 7 of the entire arrangement), which is larger than the radius r 2 of the outer surface 8 of the magnet.
- the center point of the radius r 2 is identical to the center point 7 of the entire arrangement.
- the correspondingly shaped pole piece 2 ⁇ is shown in phantom in Fig. 3.
- the pole shoes with the larger radius r 1 are pressed against the outer surface 8 until the inner surfaces 5 of the pole shoes rest against the outer surface 8 of the magnet (position of the pole shoes 2 shown in solid lines).
- the inner radius r 1 of the pole shoes (likewise based on a point which is somewhat offset from the center 7 of the entire arrangement) is smaller than the radius r 2 of the outer surface 8 of the magnet.
- the pressing devices or tools 9 are located somewhat in the middle of the pole shoes.
- the pole shoes are pressed onto the magnet and the sizes of the wheels r 1, r 2 are adjusted to one another.
- the cover plates 3 are applied and welded to the pole shoes, in this exemplary embodiment these spot welds 10 are located approximately in the center of the pole shoes, since in the present example the deformation stress of the pole shoes is greatest there.
- the number of spot welding points 10 can be different than shown.
- the invention allows the use of an uncut or only roughly machined magnet 1. Nevertheless, with large tolerances, the pole pieces can hold the magnet concentrically in the measuring mechanism. One can halve the magnet price, which currently accounts for up to 50% and even more of the material price of a measuring mechanism.
- the magnet 1 is a permanent magnet
- the pole pieces 2 consist of a magnetically very conductive material, such as pure iron.
- the cover plates 3 can consist of an essentially magnetically non-conductive material.
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Abstract
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung einer Magnetanordnung, bestehend aus einem zylindrischen Magneten (1), diesen von außen umgebenden Polschuhen (2) in Form ringzylindrischer Abschnitte und zwei Deckplatten (3) die auf die Stirnflächen des Magneten und der Polschuhe aufleigen und mit den Polschuhen verbunden sind. Um einerseits an den Polschuhen und insbesondere am Magneten in der Fertigung keine enge Toleranzen einhalten zu müssen, andererseits aber dafür zu sorgen, daß der fertigen Magnetanordnung zwischen den Polschuh-Innenflächen und der Magnet-Außenfläche keine Luftspalte entstehen, ist vorgesehen, daß den Innenflächen (5) der Polschuhe, (2') zunächst ein Radius (r1) vermittelt wird, der vom Radius (r2) der Auß enfläche (8) des Magneten (1) abweicht, daß diese Polschuhe (2') beidseitig an bzw. um den Magneten (1) gelegt werden, daß die Polschuhe durch eine Vorrichtung (9) mit ihren Innenflächen (8), unter Angleichung der beiden Radien (r1, r2) in ihren Größen aneinander gegen die Aussenfläche (8) des Magneten (1) gepreßt werden und daß bei in dieser Lage angepreßten Polschuhen (2) die Deckplatten (3) mit den Polschuhen (2) verschweißt werden. Die Erfindung betrifft ferner eine zugehörige Magnetanordnung.
Description
- Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Hierzu ist es aus dem DE-GM 6 75 00 56 bekannt, um einen solchen Magnetkern die Polstücke lose zu legen und die Deckplatten als Klemmstücke auszubilden, die mit den Polschuhen verklemmt werden. Hierbei besteht der Nachteil, daß entweder die Innenflächen der Polschuhe und die Außenflächen der Magnete sehr exakt bearbeitet und dabei in den Radien aufeinander abgestimmt werden müssen, um die aus magnetischen Gründen geforderte satte, vollflächige Anlage der Polschuh - Innenflächen an die Außenfläche des Magneten zu erreichen. Eine solche exakte Bearbeitung ist aber relativ kostenaufwendig und zwar insbesondere die exakte Bearbeitung der Außenfläche des Magneten. Wenn man aber diese Kosten nicht aufwenden will bzw. kann, so ist dann andererseits der Nachteil gegeben, daß zwischen den Innenflächen der Polschuhe und der Außenfläche des Magneten Luftspalte bestehen. Dies beeinträchtigt sowohl die Wirksamkeit, als auch die Linearität des Magnetflusses. Das Verklemmen der Deckplatten mit den Polschuhen ist fertigungstechnisch umständlich und auch nicht fest genug. Eine ähnliche Magnetanordnung, die auch ähnlich zusammengesetzt wird, ist Gegenstand des DE-GM 68 02 788, nur werden hier die Deckplatten aus Kunststoff hergestellt und dabei so um den Magneten und die Polschuhe herumgespritzt, daß sie durch Eindringen des Kinststoffes in Aussparungen oder Hinterschneidungen der Polschuhe die Anordnung zusammenhalten. Hier ergeben sich im Prinzip die gleichen Nachteile, wie beim Gegenstand des DE-GM 67 50 056. Aus der FR-OS 25 38 121 ist eine Magnetanordnung bekannt, bei der der innere Magnet als Quader ausgebildet ist, während die Polschuhe im Querschitt kreissegmentförmig und in der Frontansicht rechteckig sind, wobei dieses Rechteck zu der entsprechenden planen Gegenfläche des quaderförmigen Magneten paßt. Nach dem Fixieren der Polschuhe in einer bestimmten Stellung wird der Magnet zwischen diese geschoben. Dann werden Deckplatten aufgelegt, die mit den Polschuhen verbunden werden (Verkleben oder Verschweißen). Der Gegenstand dieser Vorveröffentlichung erfüllt zunächst nicht die Merkmale des Oberbegriffes des Anspruches 1, ist also gatungsfremd. Außerdem muß auch hier nachteiligerweise die Form des Magneten und der Polstücke in der Fertigung sehr genau eingehalten werden, so daß sich auch hier die vorstehend erläuterten Nachteile ergeben.
- Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber zunächst darin, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, bei dem einerseits an den Polschuhen und insbesondere am Magneten in der Fertigung keine engen Toleranzen eingehalten werden müssen, andererseits aber dafür gesorgt ist, daß bei der fertigen Magnetanordnung zwischen den Polschuh-Innenflächen und der Magnet-Außenfläche keine Luftspalte entstehen.
- Die Lösung dieser Aufgabe wird zunächst, ausgehend vom Oberbegriff des Anspruches 1, in dem Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 gesehen. Damit können die Magnete roh oder nur ungenau geschliffen sein und auch die Toleranzen der Maße der Innenflächen der Polschuhe können größer sein, da trotzdem nach dem Anpressen der Polschuhe an den Magneten dieser an den Innenflächen der Polschuhe satt, d.h. ohne Luftspalte zwischen der Magnetaußenfläche und den Polschuhinnenflächen zur Anlage kommt. Mit anderen Worten: Der Radius der Innenflächen der Polschuhe wird damit genau dem Radius der Außenfläche des Magneten angepaßt. In dieser Position der vorgenannten Teile zueinander erfolgt die Verschweißung der Deckplatten mit den Polschuhen so daß die Polschuhe in der angedrückten Lage absolut fest und unverrückbar gehalten sind. Die nach dem Andrücken den Polschuhen innen wohnende Vorspannung ist nämlich bestrebt, die Polschuhe wieder in die ursprüngliche Lage, in de r die Innenflächen einen entsprechend größeren Radius haben, zurückzubewegen. Die Deckplatten haben damit die Funktion von mit den Polschuhen verschweißten Trägern.
- Magnetanordnungen nach der Erfindung werden primär in Meßwerken für elektrische Meßinstrumente eingesetzt. Beisolchen Meßwerken ist der Magnet der teuerste Teil. Da es mit der Erfindung gelingt, ohne funktionellen Nachteil die Herstellungskosten des Magneten selber etwa um die Hälfte zu reduzieren und damit die Herstellungskosten der Magnetanordnung entsprechend zu verkleinern hat dies einen entspechend großen Einfluß auf die Kosten des Meßwerkes selber.
- Die Verfahrensansprüche 2 und 3 stellen Ausführungsmöglichkeiten des Verfahrens gemäß Anspruch 1 dar.
- Die Erfindung hat ferner das Ziel der Schaffung einer entsprechenden Magnetanordnung. Hierzu wird auf die Merkmale des Anspruches 4 verwiesen.
- Die Merkmale des Anspruches 5 sehen zumindest Schweißverbindungen an den Stellen vor, in denen die vorstehend geschilderte Vorspannung der Polstücke ihre größte Kraft hat, um hier ein unbeabsichtigtes und nachteiliges Zurückfedern der Polschuhe in die Ausgangslage mit Sicherheit zu verhindern.
- Die Merkmale des Anspruches 6 beinhalten einen Magneten, dere (siehe die obigen Ausführungen) sehr geringe Fertigungskosten benötigt.
- Weitere Verteile und Merkmale der Erfindung sind der nachstehenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung von erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen zu entnehmen. In der Zeichnung zeigt:
- Fig. 1: ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Seitenansicht,
- Fig. 2: einen Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1,
- Fig. 3: die Draufsicht zu Fig. 1 gemäß dem PFeil III,
- Fig. 4: einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3,
- Fig. 5: ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Draufsicht analog der Draufsicht gemäß Fig. 3.
- Die Magnetanordnung besteht aus einem zylindrischen Magneten 1, zwei Polschuhen 2 und zwei Deckplatten 3. Die Polschuhe 2 bilden ringzylindrische Abschnitte, die sich von der Seite (in Fig. 3 von oben und von unten her) über einen wesentlichen Teil des Umfanges des Magneten an diesen anlegen.
- Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 besitzen vor der Montage die Polschuhe an ihrer Innenfläche 5 einen Radius r 1 (bezogen auf einen Punkt, der zum Mittelpunkt 7 der gesamten Anordnung etwas versetzt ist), der größer ist als der Radius r 2 der Außenfläche 8 des Magneten. Der Mittelpunkt des Radius r 2 ist identisch mit dem Mittelpunkt 7 der gesamten Anordnung. Der entsprechend geformte Polschuh 2ʹ ist in Fig. 3 strichpunkiert dargestellt. Durch eine schematisch angedeutete Vorrichtung oder ein entsprechendes Werkzeug 9 werden die Polschuhe mit dem größeren Radius r 1 an die Außenfläche 8 angepreßt, bis die Innenflächen 5 der Polschuhe vollflächig an der Außenfläche 8 des Magneten anliegt (mit durchgezogenen Linien dargestellte Lage der Polschuhe 2). Der Druck von der Vorrichtung 9 auf die Polschuhe wird so lange aufrechterhalten, bis die Deckplatten 3 aufgebracht und mit den Polschuhen verschweißt sind. Bevorzugt sind dies Punktschweißungen 10, die sich nahe der Seitenstirnflächen 11 der Polschuhe befinden, da dort die Verformungsspannung der Polschuhe am größten ist. Es können aber noch weitere Schweißpunkte oder Schweißstellen vorgesehen sein.
- Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist der Innenradius r 1 der Polschuhe (ebenfalls bezogen auf einen Punkt, der zum Mittelpunkt 7 der gesamten Anordnung etwas versetzt ist) kleiner als der Radius r 2 der Außenfläche 8 des Magneten. Damit nehmen zunächst die Polschuhe zum Magneten die strichpunktiert dargestellt Lage ein. Die Anpreßvorrichtungen oder Werkzeuge 9 befinden sich hier etwas in der Mitte der Polschuhe. Durch Andrücken oder Anpressen in Pfeilrichtung werden auch hier die Polschuhe an den Magneten gepreßt und die Rad ien r 1, r 2 in ihrer Größe einander angeglichen. Dann erfolgt die Aufbringung der Deckplatten 3 und deren Verschweißung mit den Polschuhen, wobei sich in diesem Ausführungsbeispiel diese Punktschweißstellen 10 etwa in der Mitte der Polschuhe befinden, da im vorliegenden Beispiel dort die Verformungsspannung der Polschuhe am größten ist. Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann die Zahl der Punktschweißstellen 10 anders sein als dargestellt.
- Die Erfindung erlaubt die Verwendung eines ungeschliffenen oder nur grob bearbeiteten Magneten 1. Trotzdem können bei großen Toleranzen die Polschuhe den Magneten konzentrisch im Meßwerk halten. Man kann dabei eine Halbierung des Magnetpreises erreichen, der zurzeit bis zu 50 % und noch mehr des Materialpreises eines Meßwerkes ausmacht.
- Der Magnet 1 ist ein Dauermagnet, die Polschuhe 2 bestehen aus einem magnetisch sehr leitfähigen Material, wie Reineisen. Die Deckplatten 3 können aus einem im wesentlichen magnetisch nicht leitenden Material bestehen.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung einer Magnetanordnung. bestehend aus einem zylindrischen Magneten, diesen von außen umgebenden Polschuhen in Form ringzylindrischer Abschnitte und zwei Deckplatten, die auf die Stirnflächen des Magneten und der Polschuhe aufliegen und mit den Polschuhen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß den Innenflächen (5) der Polschuhe (2ʹ) zunächst ein Radius (r 1) vermittelt wird, der vom Radius (r 2) der Außenfläche (8) des Magneten (1) abweicht, daß diese Polschuhe (2ʹ) beidseitig an bzw. um den Magneten (1) gelegt werden, daß die Polschuhe durch eine Verrichtung (9) mit ihren Innenflächen (8), unter Angleichung der beiden Radien (r 1, r 2) in ihren Größen aneinander gegen die Außenfläche (8) des Magneten (1) gepreßt werden und daß bei in dieser Lage angepreßten Polschuhen (2) die Deckplatten (3) mit den Polschuhen (2) verschweißt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Polschuhen, deren Innenradius (r 1) zunächst größer ist als der Radius (r 2) der Außenfläche (8) des Magneten (Fig. 3).
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Polschuhen, deren Innenradius (r 1) zunächst kleiner ist als der Radius (r 2) der Außenfläche (8) des Magneten (Fig. 5).
4. Magnetanordnung, die nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem zylindrischen Magneten (1), zwei mit Vorspannung vollflächig an ihm von außen anliegenden, ringzylindrische Abschnitte bildenden Polschuhen (2) und zwei mit den Polschuhen verschweißten Deckplatten (3) besteht.
5. Magnetanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in der Nähe jeder Seitenstirnfläche (11) der Polschuhe (2) je eine Schweißverbindung bzw. Schweißpunkt (10) der Polschuhe mit den Deckplatten (3) vorgesehen ist.
6. Magnetanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch die Verwendung eines ungeschliffenen oder nur grob bearbeiteten Magneten (1).
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