DE102011011174A1 - Device for manufacturing permanent magnet rotor for electric machine, has rotor axle fixed to coaxially-centered fixing units, and holder annularly arranged about common axis, so that holder is moved toward common axis - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Permanentmagnetrotoren.The invention relates to a device and method for the production of permanent magnet rotors.
Derartige Permanentmagnetrotoren finden als Rotoren in elektrischen Maschinen Anwendung. Sie weisen magnetische bzw. magnetisierbare Magnetelemente auf, die ringförmig auf einer Rotorachse befestigt sind. Zur Befestigung der Rotoren kommen dabei Klebeverfahren in Betracht. Bei diesen stellt sich prinzipiell immer die Aufgabe, die Magnetelemente in ihrer relativen Lage zur Rotorachse so exakt wie möglich zu positionieren, um einen optimalen Rundlauf des Permanentmagnetrotors zu gewährleisten. Je besser der Rundlauf, desto kleiner kann der Luftspalt zwischen den Statorpolen einer elektrischen Maschine und den Oberflächen der Magnetelemente ausgeführt werden, wodurch sich die Effizienz der elektrischen Maschine verbessert.Such permanent magnet rotors are used as rotors in electrical machines. They have magnetic or magnetizable magnetic elements which are annularly mounted on a rotor axis. To attach the rotors adhesive bonding come into consideration. In principle, these always provide the task of positioning the magnetic elements in their position relative to the rotor axis as accurately as possible in order to ensure optimum concentricity of the permanent magnet rotor. The better the concentricity, the smaller the air gap between the stator poles of an electric machine and the surfaces of the magnetic elements can be carried out, thereby improving the efficiency of the electric machine.
Der Aushärtevorgang erfordert es dabei, eine Mehrzahl Teile sehr exakt zueinander zu positionieren, was in der Regel aufwendige und teure Mimiken erfordert, an die sich insbesondere dann, wenn der Klebstoff unter Hitzeeinwirkung ausgehärtet werden soll, hohe Anforderungen stellen.The curing process requires it to position a plurality of parts very precisely to each other, which usually requires complex and expensive facial expressions to which, especially when the adhesive is to be cured under heat, make high demands.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, welche die Herstellung von Permanentmagnetrotoren der in Rede stehenden Art mit einer vergleichsweise einfach aufgebauten und daher wirtschaftlichen und zuverlässigen Vorrichtung ermöglichen.The invention is therefore based on the object to provide an apparatus and a method which allow the production of permanent magnet rotors of the type in question with a comparatively simple design and therefore economical and reliable device.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Merkmalen der Unteransprüche.The object is achieved by a device having the features of claim 1 and a method having the features of
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zwei Aufnahmevorrichtungen sowie eine Heizeinrichtung und Halter für magnetische und/oder magnetisierbare Magnetelemente auf. Die Aufnahmevorrichtungen sind dabei entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet und verfügen über sich gegenüberliegende Fixiereinrichtungen, mit denen eine Rotorachse koaxial zentriert zu der gemeinsamen Achse fixiert werden kann. Die Halter sind ringförmig um die gemeinsame Achse angeordnet und können auf die gemeinsame Achse zu und von dieser weg bewegt werden.The device according to the invention has two receiving devices and a heater and holder for magnetic and / or magnetizable magnetic elements. The receiving devices are arranged along a common axis and have opposing fixing means with which a rotor axis coaxially centered to the common axis can be fixed. The holders are arranged annularly about the common axis and can be moved toward and away from the common axis.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Halter zunächst in einer von der gemeinsamen Achse beabstandeten Bestückungsposition positioniert. In dieser werden die Halter mit magnetischen und/oder magnetisierbaren Magnetelementen bestückt. Dies kann beispielsweise mittels eines Roboters geschehen, der über ein geeignetes Bestückungswerkzeug verfügt. Ein derartiges Bestückungswerkzeug kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass es über ringförmig angeordnete Aufnehmer verfügt, die konzentrisch zwischen den Haltern durch den Roboter platziert und dann auf die Halter zu bewegt werden können, so dass die Magnetelemente mit zur gemeinsamen Achse hin weisenden Anlageflächen der Halter in Kontakt kommen. Hierdurch werden die Magnetelemente an die Halter übergeben, wobei dieser Vorgang abhängig von der Zahl der zu bestückenden Halter und der Zahl der in einem Bestückungszyklus übergebbaren Magnetelemente ggf. wiederholt werden kann. So ist es beispielsweise möglich, sechs Halter in zwei Zyklen mit jeweils drei Magnetelementen zu bestücken, beispielsweise wenn das Bestückungswerkzeug drei sternförmig angeordnete Aufnehmer aufweisen.In carrying out the method according to the invention, the holders are initially positioned in a spaced-apart from the common axis insertion position. In this holder are equipped with magnetic and / or magnetizable magnetic elements. This can be done for example by means of a robot which has a suitable placement tool. Such a placement tool can be designed, for example, such that it has annularly arranged transducers, which can be placed concentrically between the holders by the robot and then moved toward the holders, so that the magnetic elements point towards the common axis with contact surfaces of the holders Come in contact. As a result, the magnetic elements are transferred to the holder, wherein this process can be optionally repeated depending on the number of holders to be equipped and the number of transferable in a loading cycle magnetic elements. Thus, it is for example possible to equip six holders in two cycles, each with three magnetic elements, for example, when the placement tool have three star-shaped transducer.
Im nächsten Schritt wird ein Klebstoff auf eine Rotorachse aufgetragen und die Rotorachse durch die Aufnahmevorrichtungen koaxial zentriert zur gemeinsamen Achse fixiert. Dabei ist es möglich, die Überführung der Rotorachse in die Aufnahmevorrichtungen ebenfalls mit dem Roboter durchzuführen. Dieser kann dabei gleichzeitig zum Klebstoffauftrag genutzt werden, indem er die Rotorachse an einer Klebstoffauftragsvorrichtung vorbeiführt. Vorteilhafteweise kann dabei das Bestückungswerkzeug gleichzeitig als Greifwerkzeug zum Greifen der Rotorachse ausgebildet sein. Der Klebstoffauftrag findet dabei vorzugsweise mittels einer volumetrischen Klebstofffördereinrichtung statt, da so ein sehr gleichmäßiger Klebstoffauftrag auf die Rotorachse gewährleistet werden kann.In the next step, an adhesive is applied to a rotor axis and the rotor axis fixed by the receiving devices coaxially centered to the common axis. It is possible to carry out the transfer of the rotor axis in the recording devices also with the robot. This can be used at the same time for adhesive application by passing the rotor axis of an adhesive applicator. Advantageously, while the insertion tool can be formed simultaneously as a gripping tool for gripping the rotor axis. The adhesive application takes place preferably by means of a volumetric adhesive conveyor, since such a very uniform application of adhesive can be ensured on the rotor axis.
Sobald die Rotorachse durch die Aufnehmervorrichtungen fixiert ist, werden die Halter auf die gemeinsame Achse zu in eine Aushärteposition bewegt. In der Aushärteposition befinden sich die Magnetelemente in Kontakt mit dem auf die Rotorachse aufgetragenen Klebstoff und in der Position, die sie relativ zur Rotorachse nach dem Aushärten des Klebstoffs einnehmen sollen.Once the rotor axis is fixed by the picker devices, the holders are moved on the common axis to a curing position. In the curing position, the magnetic elements are in contact with the adhesive applied to the rotor axis and in the position they are intended to take relative to the rotor axis after the adhesive has cured.
In dieser Position der Halter wird der Klebstoff durch Erhitzen ausgehärtet. Vorzugsweise wird der Klebstoff induktiv erhitzt, was vorliegend nicht bedeutet, dass die Hitze durch die elektromagnetischen Felder einer induktiven Heizeinrichtung direkt innerhalb der Klebstoffschicht erzeugt wird, vielmehr wird die Hitze induktiv zumindest vorwiegend in den im elektromagnetischen Feld einer Induktionsspule platzierten, an die Klebstoffschicht angrenzenden Metallteilen erzeugt und dann durch Wärmeleitung an die Klebstoffschicht abgegeben.In this position of the holder, the adhesive is cured by heating. Preferably, the adhesive is inductively heated, which in the present case does not mean that the heat is generated by the electromagnetic fields of an inductive heater directly within the adhesive layer, but the heat is inductively at least predominantly in the placed in the electromagnetic field of an induction coil, adjacent to the adhesive layer metal parts generated and then discharged by heat conduction to the adhesive layer.
Die Heizeinrichtung ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass die Spule der Heizeinrichtung zum Aushärten in eine Position bewegt werden kann, in der sie den mit den Magnetelementen zu verbindenden Bereich der Rotorachse, die Magnetelemente und die die Magnetelemente aufnehmenden Bereiche der Halter umgibt. Dadurch wird es ermöglicht, die Spule enger und effizienter auszuführen, da ein niedriger Spulendurchmesser benötigt wird, wenn die Spule erst über die Halter bewegt wird, wenn diese sich in der Aushärteposition befinden, da die Halter in der Aushärteposition einen geringeren Abstand zur gemeinsamen Achse aufweisen, als in der Bestückungsposition. The heating device is preferably designed in such a way that the coil of the heating device can be moved to a position in which it surrounds the area of the rotor axis to be connected to the magnetic elements, the magnetic elements and the areas of the holders receiving the magnetic elements. This makes it possible to make the spool narrower and more efficient, since a lower spool diameter is needed when the spool is first moved over the holders when in the curing position, since the holders are spaced closer to the common axis in the curing position , than in the placement position.
Nach Abschluss des Aushärtevorgangs können die Halter in die Bestückungsposition zurückgefahren und die Rotorachse aus der Vorrichtung entnommen werden. die Entnahme der rotorachse kann wiederum mit dem Roboter erfolgen.After completion of the curing process, the holders can be moved back to the loading position and the rotor axis can be removed from the device. the removal of the rotor axis can in turn be done with the robot.
Insbesondere im Hinblick auf das induktive Aufheizverfahren ist es vorteilhaft, die Halter aus einem Kunststoff, vorzugsweise einem Duroplasten zu fertigen. Hierfür kommen beispielsweise Aminoplaste, Phenoplaste, Epoxidharze, vernetzte Polyacrylate, vernetzte Polyurethane aber grundsätzlich auch andere ausreichend hitzetolerante Kunststoffe in Frage. Der Kunststoff kann zudem auch ein faserverstärkter Kunststoff sein.In particular with regard to the inductive heating method, it is advantageous to manufacture the holders from a plastic, preferably a thermosetting plastic. For this purpose, for example, aminoplasts, phenolic resins, epoxy resins, crosslinked polyacrylates, crosslinked polyurethanes but in principle also other sufficiently heat-tolerant plastics in question. The plastic can also be a fiber-reinforced plastic.
Es ist vorteilhaft, wenn die Halter an den den Magnetelementen als Anlagefläche dienenden Flächen eine die Reibung steigernde Schicht oder Beschichtung aufweisen. Dabei kann es sich um eine Diamantfolie handeln. Es sind aber auch andere Folien denkbar, die geeignet sind, die Halter zu bekleben und die eine Oberfäche aufweisen, die geeignet ist, die Reibung des Magnetelements auf der Folie im Vergleich zur Reibung des Magnetelements auf dem Halter zu vergrößern.It is advantageous if the holders on the magnetic elements serving as a contact surface surfaces have a friction-enhancing layer or coating. This can be a diamond foil. However, other films are also conceivable which are suitable for adhering the holders and which have a surface which is suitable for increasing the friction of the magnetic element on the film in comparison to the friction of the magnetic element on the holder.
Ebenso ist es möglich, dass die Halter seitliche Führungselemente aufweisen, die Kräfte auf die Magnetelemente ausüben können und diese so in ihrer Ausrichtung in der Anlage an den Haltern beeinflussen können.It is also possible that the holders have lateral guide elements which can exert forces on the magnetic elements and can influence them in their orientation in the system on the holders.
Vorteilhafterweise weisen die Halter jeweils ein Basiselement und ein Schwenkelement auf. Das Basiselement ist an der Vorrichtung aufgenommen und wird beispielsweise über eine Linearführung auf die gemeinsame Achse zu bzw. von dieser weg bewegt. Das Schwenkelement dient zur Aufnahme des Magnetelements und ist im Basiselement schwenkbar um eine Achse gelagert, die vorzugsweise tangential zu einem zu der gemeinsamen Achse koaxialen zylinder orientiert ist. Zur Spielfreistellung kann das Schwenkelement dabei von einem Andrückelement, beispielsweise einer Feder, gegen einen Anschlag des Basiselements gedrückt werden, der eine Endposition der möglichen Schwenkposition vorgibt.Advantageously, the holders each have a base element and a pivoting element. The base element is received on the device and is moved, for example via a linear guide on the common axis to or from this. The pivoting element serves to receive the magnetic element and is pivotally mounted in the base element about an axis, which is preferably oriented tangentially to a coaxial with the common axis cylinder. For game clearance, the pivoting element can be pressed by a pressing element, such as a spring, against a stop of the base member, which defines an end position of the possible pivot position.
Die Verschwenkbarkeit des Schwenkelements ermöglicht eine besonders vorteilhafte Positionierung der Magnetelemente relativ zur gemeinsamen Achse und damit zur Rotorachse, insbesondere dann, wenn das Schwenkelement Positionierelemente aufweist. Diese Positionierelemente sind so ausgebildet, dass sie bei Bewegung der Halter auf die gemeinsame Achse zu an den Aufnahmevorrichtungen zur Anlage kommen, sobald der Halter die Aushärteposition erreicht hat. Auf diese Weise legen die Positionierelemente die genaue Ausrichtung des Schwenkelements und damit des Magnetelements parallel zur gemeinsamen Achse fest, was wiederum größere Toleranzen bei der Auslegung der Bewegungsführung der Halter ermöglicht.The pivotability of the pivoting element allows a particularly advantageous positioning of the magnetic elements relative to the common axis and thus to the rotor axis, in particular when the pivoting element has positioning elements. These positioning elements are designed so that they come to rest on movement of the holder on the common axis to the receiving devices as soon as the holder has reached the curing position. In this way, the positioning define the exact alignment of the pivot member and thus the magnetic element parallel to the common axis, which in turn allows greater tolerances in the interpretation of the motion control of the holder.
Zur Aufnahem der Magnetelemente weisen die Halter, insb. die Schwenkelemente, vorzugsweise Anschläge auf, an denen die Magnetelemente in zur gemeinsamen Achse paralleler Richtung anliegen können Durch derartige Anschläge kann die Position der Magnetelemente in zur gemeinsamen Achse paralleler Richtung präzise festgelegt werden. Vorzugsweise werden die Magnetelemente dabei mit einer Kraft in Richtung der Anschläge beaufschlagt, beispielsweise durch bezogen auf die Magnetelemente den Anschlägen gegenüberliegend angeordnete Andruckelemente, welche vorzugsweise so ausgeführt sind, dass das Magnetelement bei der Bestückung des Halters zwischen dem Anschlag und dem Andruckelement einrasten kann, was beispielsweise durch eine Hinterschneidung des Anschlags und/oder des Andruckelements bewirkt werden kann.To Aufnahem the magnetic elements, the holder, esp. The pivot elements, preferably stops on which the magnetic elements may rest in parallel to the common axis direction By such attacks, the position of the magnetic elements in the direction parallel to the common axis can be precisely determined. Preferably, the magnetic elements are thereby acted upon by a force in the direction of the stops, for example by means of the magnetic elements the attacks oppositely arranged pressure elements, which are preferably designed so that the magnetic element can engage in the assembly of the holder between the stop and the pressure element, which For example, by an undercut of the stop and / or the pressure element can be effected.
Im Hinblick auf die Bestückung ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung Gegenanschläge aufweist, an denen die Halter und insbesondere die Schwenkelemente der Halter, beim Erreichen der Bestückungsposition, wenn sie von der gemeinsamen Achse weg bewegt werden, zum Anliegen kommen. Auf diese Weise kann die Bestückungsposition ebenfalls mit einfachen Mitteln exakt vorgegeben werden.With regard to the assembly, it is advantageous if the device has counterstops, on which the holders, and in particular the pivoting elements of the holders, come into contact when they reach the loading position when they are moved away from the common axis. In this way, the placement position can also be specified exactly by simple means.
Die Erfindung wird im Foglenden anhand der
Die beispielhafte erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine erste Aufnahmevorrichtung
Heizeinrichtung
Claims (10)
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