DE102020102411A1

DE102020102411A1 - Method for connecting a magnet to a support structure

Info

Publication number: DE102020102411A1
Application number: DE102020102411.8A
Authority: DE
Inventors: Matthias Carsten Kammerer; Alexander Pfannenstiel; Michael Peters
Original assignee: Ziehl Abegg SE
Current assignee: Ziehl Abegg SE
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2021-08-05

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum stoffschlüssigen Befestigen von Ferrit-Magneten (7) an einer Rotorglocke (8) aus Metall aufweisend die Verfahrensschritte: die Rotorglocke (8) wird in einer drehbaren Rotorhalterung angeordnet; mehrere Ferrit-Magnete (7) werden in eine Magnethalterung (9) eingelegt, wobei die Magnethalterung (9) koaxial innerhalb der Rotorglocke (8) angeordnet oder anordenbar ist und die Ferrit-Magnete (7) radial beweglich gehalten sind; die Rotorglocke (8) wird mittels der drehbaren Rotorhalterung in Rotation versetzt; und die Ferrit-Magnete (7) werden radial in Richtung der Rotorglocke (8) bewegt und mit einer vordefinierten Presskraft (FN) radial gegen die Rotorglocke (8) gepresst, wodurch die Rotorglocke (8) bis zum Stillstand gebremst wird.Method and device for material-locking fastening of ferrite magnets (7) to a rotor bell (8) made of metal, comprising the process steps: the rotor bell (8) is arranged in a rotatable rotor holder; several ferrite magnets (7) are inserted into a magnet holder (9), the magnet holder (9) being or can be arranged coaxially within the rotor bell (8) and the ferrite magnets (7) being held in a radially movable manner; the rotor bell (8) is set in rotation by means of the rotatable rotor holder; and the ferrite magnets (7) are moved radially in the direction of the rotor bell (8) and pressed radially against the rotor bell (8) with a predefined pressing force (FN), whereby the rotor bell (8) is braked to a standstill.

Description

Ein solches Verfahren findet beispielsweise bei der Herstellung von permanentmagnetisch erregten Elektromotoren Anwendung. Im Stand der Technik ist es dabei üblich Permanentmagnete, als einzelne Magnete oder auch als Ringmagnet, mit einem Rotorkörper zu verkleben oder mittels zusätzlicher Fügeelemente zu verklemmen/verspannen.Such a method is used, for example, in the manufacture of electric motors excited by permanent magnets. In the prior art, permanent magnets, as individual magnets or also as ring magnets, are usually bonded to a rotor body or clamped / braced by means of additional joining elements.

Dazu können die Magnete speziell geformt sein, um den Klebstoff aufzunehmen, was jedoch aufwändig ist und eine Reduzierung des magnetischen Materials bedeutet. Dadurch wird der benötigte Bauraum vergrößert und/oder die magnetische Feldstärke negativ beeinflusst.For this purpose, the magnets can be specially shaped to accommodate the adhesive, but this is complex and means a reduction in the magnetic material. This increases the installation space required and / or has a negative impact on the magnetic field strength.

Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Verfahren zu schaffen, das eine einfache und kostengünstige Montage von Magneten auf einer Tragstruktur ermöglicht und die Nachteile im Stand der Technik umgeht.The object of the invention is therefore to create a method which enables magnets to be installed simply and inexpensively on a support structure and which circumvents the disadvantages of the prior art.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 14 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a method having the features of claim 1 and a device according to claim 14.

Erfindungsgemäß wird demnach der Magnet durch einen Reibschweißvorgang vorwiegend stoffschlüssig mit der Tragstruktur verbunden. Durch das Reibschweißen erfolgt zumindest lokal an der Berührfläche zwischen Magnet und Tragstruktur ein Aufschmelzen und eine Vermischung der Werkstoffe und somit nach dem Erkalten eine direkte stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Magnet und der Tragstruktur.According to the invention, the magnet is therefore predominantly materially connected to the support structure by means of a friction welding process. The friction welding causes melting and mixing of the materials at least locally at the contact surface between the magnet and the support structure and thus a direct material connection between the magnet and the support structure after cooling.

Je nach Materialwahl wird dabei der Magnet und/oder die Tragstruktur aufgeschmolzen.Depending on the choice of material, the magnet and / or the support structure is melted.

Dadurch kann vollständig auf einen Klebstoff verzichtet werden, wodurch das Verfahren einfacher und kostengünstiger ist.This means that there is no need for an adhesive, which makes the process simpler and more cost-effective.

Da keine Klebeschicht vorhanden ist, steht dem Magnet mehr Bauvolumen zur Verfügung, weshalb der Magnet bei gleicher Größe entsprechend stärker oder bei gleicher Stärke kleiner ausgebildet sein kann. Dadurch kann auch die Effizienz und/oder das maximale Drehmoment eines Motors steigerbar sein.Since there is no adhesive layer, the magnet has more structural space available, which is why the magnet can be made correspondingly stronger with the same size or smaller with the same thickness. As a result, the efficiency and / or the maximum torque of an engine can also be increased.

In einer vorteilhaften Ausführung sind der Magnet als ein Fügepartner und die Tragstruktur als ein Fügepartner zunächst voneinander beabstandet. In einem ersten Schritt steht ein erster der beiden Fügepartner fest und der zweite Fügepartner wird in eine Relativbewegung zum ersten Fügepartner versetzt, wobei eine erste Fügefläche des ersten Fügepartners im Wesentlichen parallel oder tangential zu einer zweiten Fügefläche des zweiten Fügepartners bewegt wird. In einem zweiten Schritt, insbesondere nach Erreichen eines definierten Prozesszustands, werden in einer Pressbewegung die beiden Fügeflächen mit einer definierten Presskraft aneinander gepresst, wobei die Presskraft im Wesentlichen senkrecht zu den Fügeflächen gerichtet ist. Durch die Presskraft entsteht Reibung zwischen den Fügepartnern, durch die der bewegte Fügepartner bis zum Stillstand abgebremst wird. Die Bewegungsenergie wird dabei in Wärme umgewandelt, wodurch zumindest einer der beiden Fügepartner im Bereich der Fügefläche aufschmilzt. Die lokale Schmelze verbindet sich stoffschlüssig mit dem anderen Fügepartner, so dass nach dem Abkühlen eine feste, stoffschlüssige Verbindung zwischen den Fügepartnern besteht.In an advantageous embodiment, the magnet as a joining partner and the support structure as a joining partner are initially spaced apart from one another. In a first step, a first of the two joining partners is fixed and the second joining partner is set in a relative movement to the first joining partner, a first joining surface of the first joining partner being moved essentially parallel or tangential to a second joining surface of the second joining partner. In a second step, in particular after reaching a defined process state, the two joining surfaces are pressed against one another in a pressing movement with a defined pressing force, the pressing force being directed essentially perpendicular to the joining surfaces. The pressing force creates friction between the joining partners, through which the moving joining partner is braked to a standstill. The kinetic energy is converted into heat, as a result of which at least one of the two joining partners melts in the area of the joining surface. The local melt is materially bonded to the other joining partner, so that after cooling there is a firm, materially bonded connection between the joining partners.

Prinzipiell kann der Magnet für das Verfahren unmagnetisiert oder bereits magnetisiert sein. Da die Hitzeeinwirkung nur lokal begrenzt in einem Bereich stattfindet, der später nicht zur Erzeugung eines Drehmoments beiträgt, spielt eine lokale, durch die Hitze bedingte, Entmagnetisierung eines bereits magnetisierten Permanentmagneten keine entscheidende Rolle.In principle, the magnet for the process can be unmagnetized or already magnetized. Since the heat is only locally limited in an area that does not later contribute to the generation of a torque, local demagnetization of an already magnetized permanent magnet caused by the heat does not play a decisive role.

Magnetisierte Magnete können insbesondere bei nicht magnetischen Tragstrukturen verwendet werden, da dabei keine Anziehung der Magnete durch die Tragstruktur erfolgt.Magnetized magnets can be used in particular with non-magnetic support structures, since the magnets are not attracted by the support structure.

Bei Tragstrukturen aus Stahl oder Eisen ist die Verwendung von unmagnetisierten Magneten vorteilhaft.The use of non-magnetized magnets is advantageous for supporting structures made of steel or iron.

Im Ausgangszustand sind der Magnet und die Tragstruktur voneinander beabstandet. Der Abstand kann dabei beispielsweise zwischen 0,05 mm und 35 mm betragen.In the initial state, the magnet and the support structure are spaced from one another. The distance can be between 0.05 mm and 35 mm, for example.

Prinzipiell kann die Pressbewegung mit dem feststehenden und/oder dem relativ bewegten Fügepartner ausgeführt werden. In der Praxis kann es vorteilhaft sein, wenn nur einer der beiden Fügepartner, insbesondere der Magnet, die Pressbewegung ausführt.In principle, the pressing movement can be carried out with the stationary and / or the relatively moving joining partner. In practice, it can be advantageous if only one of the two joining partners, in particular the magnet, performs the pressing movement.

In einer Ausführung wird die Relativbewegung in einer Bewegungsachse ausgeführt. Eine solche eindimensionale Bewegung kann beispielsweise eine lineare, das heißt translatorische, Bewegung oder eine Rotation sein.In one embodiment, the relative movement is carried out in a movement axis. Such a one-dimensional movement can be, for example, a linear, that is to say translatory, movement or a rotation.

In einer alternativen Ausführung wird die Relativbewegung in zwei Bewegungsachsen ausgeführt. Eine solche zweidimensionale Bewegung erfolgt vorzugsweise innerhalb einer Ebene, die durch die Fügefläche des bewegten Fügepartners definiert ist oder parallel und/oder tangential und/oder axial zu der Fügefläche des bewegten Fügepartners.In an alternative embodiment, the relative movement is carried out in two axes of movement. Such a two-dimensional movement preferably takes place within a plane that is defined by the joining surface of the moving joint partner or parallel and / or tangential and / or axial to the joint surface of the moving joint partner.

Unabhängig davon, ob die Bewegung in einer oder zwei Dimensionen stattfindet, kann die Relativbewegung kontinuierlich, diskontinuierlich oder periodisch ausgeführt werden.Regardless of whether the movement takes place in one or two dimensions, the relative movement can be carried out continuously, discontinuously or periodically.

In einer vorteilhaften Ausführung rotiert oder oszilliert einer der Fügepartner gegenüber dem anderen Fügepartner, insbesondere in einer Bewegungsachse. Insbesondere kann beispielsweise eine Rotorglocke eines Außenläufers gegenüber einem feststehenden Magnethalter rotiert werden.In an advantageous embodiment, one of the joining partners rotates or oscillates relative to the other joining partner, in particular in an axis of movement. In particular, for example, a rotor bell of an external rotor can be rotated relative to a stationary magnet holder.

In einer vorteilhaften Ausführung werden mehrere Magnete in einer Halterung in einer definierten Lage gehalten und die Halterung besitzt eine Vorrichtung zum radialen Bewegen der Magnete. Dadurch können mehrere einzelne Magnete gleichzeitig und in einer definierten Lage mit der Tragstruktur verbunden werden.In an advantageous embodiment, several magnets are held in a holder in a defined position and the holder has a device for moving the magnets radially. As a result, several individual magnets can be connected to the support structure at the same time and in a defined position.

In einer Ausführung ist der Magnet ein Ferritmagnet, Hartferritmagnet, ein Neodymmagnet, ein kunststoffgebundener Magnet oder ein anderer Permanentmagnet.In one embodiment, the magnet is a ferrite magnet, hard ferrite magnet, a neodymium magnet, a plastic-bonded magnet or another permanent magnet.

In einer Ausführung ist die Tragstruktur ein Rotorkörper, insbesondere eines permanentmagnetisch erregten, elektronisch kommutierten Elektromotors, wobei zumindest die Fügefläche aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, oder Kunststoff besteht.In one embodiment, the support structure is a rotor body, in particular a permanently magnetically excited, electronically commutated electric motor, at least the joining surface being made of metal, in particular steel or aluminum, or plastic.

In einer zweckmäßigen Ausführung ist die Tragstruktur eine Rotorglocke eines Außenläufers, wobei die Tragstruktur Teil einer Rotor-Stator-Anordnung eines Elektromotors ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Magnete an dem Innenumfang der Rotorglocke befestigt sind.In an expedient embodiment, the support structure is a rotor bell of an external rotor, the support structure being part of a rotor-stator arrangement of an electric motor. In particular, it can be provided that the magnets are attached to the inner circumference of the rotor bell.

Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum stoffschlüssigen Befestigen von Hartferrit-Magneten an einer Rotorglocke aus Stahl, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorglocke in einer drehbaren Rotorhalterung eingespannt wird; dass mehrere Hartferrit-Magnete in einer Magnethalterung eingelegt werden, wobei die Magnethalterung koaxial innerhalb der Rotorglocke angeordnet oder anordenbar ist und die Magnete radial beweglich gehalten sind; dass die Rotorglocke mittels der drehbaren Rotorhalterung in Rotation versetzt wird; dass die Magnete radial in Richtung der Rotorglocke bewegt werden und mit einer vordefinierten Presskraft radial gegen die Rotorglocke gepresst werden, wodurch die Rotorglocke bis zum Stillstand gebremst wird.The invention also comprises a method for materially bonding hard ferrite magnets to a rotor bell made of steel, characterized in that the rotor bell is clamped in a rotatable rotor holder; that several hard ferrite magnets are inserted into a magnet holder, the magnet holder being or can be arranged coaxially within the rotor bell and the magnets being held so as to be radially movable; that the rotor bell is set in rotation by means of the rotatable rotor holder; that the magnets are moved radially in the direction of the rotor bell and are pressed radially against the rotor bell with a predefined pressing force, whereby the rotor bell is braked to a standstill.

In einer Ausführung wird ein passiver Zusatzstoff verwendet, der die Fügbarkeit der beiden Fügepartner verbessert und der keine Verbindung mit den Fügepartnern eingeht. Der passive Zusatzstoff kann beispielsweise einen Abtrag oberflächiger Oxide, eine Steigerung der entstehenden Reibungswärme und/oder eine Ausbildung lokaler Strukturen, die einen Form- und Kraftschluss der Fügepartner unterstützen, bewirken.In one embodiment, a passive additive is used which improves the joinability of the two joining partners and which does not enter into any connection with the joining partners. The passive additive can, for example, cause surface oxides to be removed, an increase in the frictional heat generated and / or the formation of local structures that support a form fit and force fit of the joining partners.

In einer Ausführung wird ein aktiver Zusatzstoff verwendet, der die Fügbarkeit der beiden Fügepartner verbessert und eine lokale oder flächige stoffschlüssige , formschlüssige oder kombiniert stoff- und formschlüssige Verbindung mit wenigstens einem der Fügepartner eingeht.In one embodiment, an active additive is used that improves the joinability of the two parts to be joined and a local or flat material-locking, form-locking or combined material-locking and form-locking connection is made with at least one of the parts to be joined.

Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zum Befestigen von Permanentmagneten an einer Rotorglocke, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine drehbare Rotorhalterung zum Rotieren einer Rotorglocke aufweist, dass die Vorrichtung eine Magnethalterung zur Aufnahme mehrere Magnete aufweist, wobei die Magnete in Umfangsrichtung spielfrei geführt sind und die Magnethalterung koaxial innerhalb der Rotorglocke angeordnet oder anordenbar ist, dass die Magnethalterung Mittel zum radialen Bewegen der Magnete aufweist, mit der die Magnete mit einer definierten Presskraft gegen die Rotorglocke pressbar sind.The invention also includes a device for attaching permanent magnets to a rotor bell, characterized in that the device has a rotatable rotor holder for rotating a rotor bell, that the device has a magnet holder for receiving several magnets, the magnets are guided free of play in the circumferential direction and the The magnet holder is arranged or can be arranged coaxially within the rotor bell, so that the magnet holder has means for moving the magnets radially, with which the magnets can be pressed against the rotor bell with a defined pressing force.

In einer Ausführung sind die Mittel zum radialen Bewegen der Magnete durch Piezoaktoren, Hydraulikzylinder, Pneumatikzylinder oder dergleichen mechanische oder elektromagnetische Aktoren gebildet.In one embodiment, the means for moving the magnets radially are formed by piezo actuators, hydraulic cylinders, pneumatic cylinders or similar mechanical or electromagnetic actuators.

In einer Ausführung weist der Magnethalter Abstandshalter auf, die in Umfangsrichtung zwischen den Magneten angeordnet sind.In one embodiment, the magnet holder has spacers which are arranged in the circumferential direction between the magnets.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.

Es zeigt:

1: ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Befestigen von Permanentmagneten an einer Rotorglocke,
2: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens der 1,
3: eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
4: eine schematische Darstellung der Anordnung der Fügepartner gemäß 3 mit feststehender Rotorglocke und rotierender Magnethalterung und
5: eine schematische Darstellung der Anordnung der Fügepartner gemäß 3 mit rotierender Rotorglocke und feststehender Magnethalterung.

It shows:

1 : a flow chart of a method according to the invention for attaching permanent magnets to a rotor bell,
2 : a schematic representation of the method according to the invention of FIG 1 ,
3 : a schematic sectional view of a device according to the invention,
4th : a schematic representation of the arrangement of the joining partners according to 3 with fixed rotor bell and rotating magnet holder and
5 : a schematic representation of the arrangement of the joining partners according to 3 with rotating rotor bell and fixed magnet holder.

Die 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Befestigen von Permanentmagneten an einer Rotorglocke. Die Rotorglocke ist Teil einer Rotor-Stator-Anordnung eines Elektromotors.the 1 shows a flow chart of a method according to the invention for attaching permanent magnets to a rotor bell. The rotor bell is part of a rotor-stator arrangement of an electric motor.

In einem ersten Schritt S1, wird zunächst die Rotorglocke in einer drehbaren Rotorhalterung angeordnet.In a first step S1 , the rotor bell is first placed in a rotatable rotor holder.

In einem zweiten Schritt S2 werden mehrere Ferrit-Magnete in einer Magnethalterung eingelegt. Die Magnete sind in der Magnethalterung radial beweglich gehalten und in Umfangsrichtung spielfrei geführt. Dabei kann natürlich der erste Schritt S1 und der zweite Schritt S2 auch in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden.In a second step S2 several ferrite magnets are placed in a magnet holder. The magnets are held in the magnet holder so that they can move radially and are guided free of play in the circumferential direction. This can of course be the first step S1 and the second step S2 can also be carried out in reverse order.

Die Magnethalterung wird nach dem Einlegen der Magnete koaxial in die Rotorglocke eingeführt, S3.The magnet holder is inserted coaxially into the rotor bowl after the magnets have been inserted, S3 .

Die Magnete sind in der Magnethalterung radial beweglich gehalten und in Umfangsrichtung spielfrei geführt. Die Magnete haben in der Magnethalterung einen kleineren Außenumfang als der Innenumfang der Rotorglocke beträgt. Dadurch sind die Magnete zunächst radial von der Rotorglocke beabstandet.The magnets are held in the magnet holder so that they can move radially and are guided free of play in the circumferential direction. The magnets in the magnet holder have a smaller outer circumference than the inner circumference of the rotor bell. As a result, the magnets are initially spaced apart radially from the rotor bell.

Anschließend wird die Rotorglocke mittels der drehbaren Rotorhalterung in Rotation versetzt, S4.Then the rotor bell is set in rotation by means of the rotatable rotor holder, S4 .

Schließlich werden in einem Pressschritt S5 die Magnete radial in Richtung der Rotorglocke bewegt und mit einer vordefinierten Presskraft radial gegen die Rotorglocke gepresst. Der Pressschritt S5 kann beispielsweise nach Erreichen einer Zieldrehzahl der Rotorglocke oder in Abhängigkeit einer anderen Prozessgröße gestartet werden.Finally, in one pressing step S5 the magnets moved radially in the direction of the rotor bell and pressed radially against the rotor bell with a predefined pressing force. The pressing step S5 can, for example, be started after the rotor bell has reached a target speed or as a function of another process variable.

Durch die Presskraft wird eine Fügefläche der Magnete an die Fügefläche, im Beispiel der Innenumfang, der Rotorglocke gepresst und eine Reibung bewirkt. Diese Reibung bewirkt ein Abbremsen der Rotorglocke bis zum Stillstand und ein Umwandeln der Rotationsenergie in Wärme.As a result of the pressing force, a joining surface of the magnets is pressed against the joining surface, in the example the inner circumference, of the rotor bell, and friction is caused. This friction causes the rotor bell to be braked to a standstill and the rotational energy to be converted into heat.

Durch die Wärme wird die Fügefläche der Rotorglocke oberflächlich aufgeschmolzen und/oder lokal in einen viskosen Zustand versetzt. Dadurch entsteht eine stoffliche Vermischung des Magneten mit der Rotorglocke.As a result of the heat, the surface of the joining surface of the rotor bell is melted and / or locally put into a viscous state. This creates a material mixture between the magnet and the rotor bell.

Nach dem Abkühlen sind die Magnete in einer definierten Position mit der Rotorglocke stoffschlüssig verbunden.After cooling, the magnets are firmly bonded to the rotor bell in a defined position.

Die 2 zeigt schematisch einen Fügevorgang zwischen einem ersten Fügepartner 1 und einem zweiten Fügepartner 2. Der erste Fügepartner 1 kann beispielsweise ein Permanentmagnet sein. Der zweite Fügepartner 2 kann beispielsweise eine Tragstruktur, insbesondere ein Rotorkörper oder eine Rotorglocke, sein.the 2 shows schematically a joining process between a first joining partner 1 and a second joining partner 2 . The first joining partner 1 can for example be a permanent magnet. The second joining partner 2 can for example be a support structure, in particular a rotor body or a rotor bell.

Im Beispiel weist der erste Fügepartner 1 eine erste Fügefläche 3 auf und der zweite Fügepartner 2 weist eine zweite Fügefläche 4 auf.In the example, the first joining partner 1 a first joining surface 3 on and the second joining partner 2 has a second joining surface 4th on.

Die beiden Fügeflächen 3 und 4 sind zunächst im Wesentlichen parallel und mit einem Abstand A voneinander beabstandet ausgerichtet, wie in 2 (a) dargestellt. Der Abstand A kann beispielsweise zwischen 0,05 mm und 35 mm betragen. Der Abstand kann beispielsweise in Abhängigkeit des Umfangs einer Rotorglocke gewählt werden. Dieser Zustand entspricht in etwa dem Schritt S3 der 1.The two joining surfaces 3 and 4th are initially essentially parallel and spaced apart A. aligned spaced apart as in 2 (a) shown. The distance A. can for example be between 0.05 mm and 35 mm. The distance can be selected, for example, as a function of the circumference of a rotor bell. This state corresponds roughly to the step S3 the 1 .

Gemäß 2 (b) wird der erste Fügepartner 1 in eine Relativbewegung 5 zum zweiten Fügepartner 2 versetzt. Diese Relativbewegung 5 erfolgt vorzugsweise in einer zu den Fügeflächen 3 und 4 parallelen Bewegungsrichtung. Die Relativbewegung 5 kann eine lineare Bewegung oder auch eine Schwingung sein. Sie kann auch in zwei Dimensionen innerhalb der Ebene seiner Fügefläche 3 stattfinden. Der zweite Fügepartner 2 ist fest fixiert. Dieser Zustand entspricht in etwa dem Schritt S4 der 1.According to 2 B) becomes the first joining partner 1 in a relative movement 5 to the second joining partner 2 offset. This relative movement 5 preferably takes place in one of the joining surfaces 3 and 4th parallel direction of movement. The relative movement 5 can be a linear movement or an oscillation. It can also be in two dimensions within the plane of its joining surface 3 take place. The second joining partner 2 is firmly fixed. This state corresponds roughly to the step S4 the 1 .

In 2 (c) wird nun, gemäß dem Schritt S5 der 1, der erste Fügepartner 1 senkrecht zu seiner Fügefläche 3 mit einer definierten Presskraft F_N auf die zweite Fügefläche 4 des zweiten Fügepartners 2 gepresst. Die Relativbewegung 5 wird dadurch gebremst und ihre Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt. Eine oder beide Fügeflächen werden dadurch lokal aufgeschmolzen und stoffschlüssig miteinander verbunden.In 2 (c) will now, according to the step S5 the 1 , the first joining partner 1 perpendicular to its mating surface 3 with a defined pressing force F _N on the second joining surface 4th of the second joining partner 2 pressed. The relative movement 5 is slowed down and its kinetic energy is converted into heat. One or both joining surfaces are thereby locally melted and firmly connected to one another.

Die 3 zeigt eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 6 zum Befestigen von Permanentmagneten 7 an einer Rotorglocke 8, beispielsweise gemäß den Verfahrensschritten der 1.the 3 shows a sectional view of a device according to the invention 6th for attaching permanent magnets 7th on a rotor bell 8th , for example according to the process steps of 1 .

Die Vorrichtung 6 weist eine im Wesentlichen zylinderförmige Magnethalterung 9 auf, an deren Außenumfang Magnetaufnahmen für Permanentmagnete 7 angeordnet sind. Im Beispiel sind vier Permanentmagnete 7 gezeigt, wobei die Magnethalterung 9 auch mehr oder weniger Permanentmagnete 7 aufweisen kann, etwa zwei, sechs oder acht. Dabei kann die Zahl der Permanentmagnete 7 von der Anzahl der zu erzielenden Magnetpole abhängen.The device 6th has a substantially cylindrical magnet holder 9 on, on the outer circumference of which there are magnetic mounts for permanent magnets 7th are arranged. In the example there are four permanent magnets 7th shown, with the magnet holder 9 also more or less permanent magnets 7th may have, say, two, six, or eight. The number of permanent magnets 7th depend on the number of magnetic poles to be achieved.

Die Permanentmagnete 7 sind im Beispiel kreissegmentförmig ausgebildet. Sie können in beweglichen Magnetaufnahmen angeordnet sein. In Umfangsrichtung sind die Permanentmagnete 7 durch Abstandshalter 11 begrenzt, an denen die Permanentmagnete 7 spielfrei radial beweglich geführt sind. The permanent magnets 7th are formed in the example of a segment of a circle. They can be arranged in movable magnetic mounts. The permanent magnets are in the circumferential direction 7th by spacers 11 limited where the permanent magnets 7th are guided radially movable free of play.

Die Magnethalterung 9 ist koaxial innerhalb der Rotorglocke 8 angeordnet, wobei die Permanentmagnete 7 einen initialen Abstand A zu der Rotorglocke 8 besitzen. Der Abstand A kann beispielsweise zwischen 0,05 mm und 35 mm betragen.The magnetic holder 9 is coaxial within the rotor bowl 8th arranged, the permanent magnets 7th an initial distance A. to the rotor bell 8th own. The distance A. can for example be between 0.05 mm and 35 mm.

Die Magnethalterung 9 weist zudem Mittel zum radialen Bewegen der Permanentmagnete 7 auf. Diese Mittel sind im Beispiel als Aktor 12 mit einen linear beweglichen Stempel 13 ausgeführt. Im Beispiel sind die Permanentmagnete 7 radial beweglich gelagert. Jeder Permanentmagnet 7 weist einen Aktor 12 auf, wobei der Stempel 13 jeweils auf den Permanentmagneten 7 wirkt. Zur besseren Übersicht ist jedoch nur einer der Aktoren 12 dargestellt. Der Stempel 13 kann somit den Permanentmagneten 7 radial in Richtung Rotorglocke 8 pressen. Durch die Abstandshalter 11 bleiben die Permanentmagnete 7in Umfangsrichtung spielfrei fixiert, so dass die Position der Permanentmagnete 77 auf der Rotorglocke 8 wohlbestimmt ist.The magnetic holder 9 also has means for moving the permanent magnets radially 7th on. These means are in the example as an actuator 12th with a linearly movable punch 13th executed. In the example, the permanent magnets are 7th mounted so that they can move radially. Any permanent magnet 7th assigns an actuator 12th on, with the stamp 13th each on the permanent magnet 7th works. For a better overview, however, only one of the actuators is shown 12th shown. The Stamp 13th can thus use the permanent magnet 7th radially towards the rotor bell 8th press. Through the spacers 11 the permanent magnets 7 remain fixed in the circumferential direction without play, so that the position of the permanent magnets 77 on the rotor bell 8th is well determined.

Alternativ kann der Stempel 13 auch radial auf eine Magnetaufnahme wirken, in die ein Permanentmagnet 7 einlegbar ist und die beispielsweise fest mit dem Stempel verbunden ist.Alternatively, the stamp 13th also act radially on a magnet holder in which a permanent magnet 7th can be inserted and which is, for example, firmly connected to the stamp.

Der Aktor 12 ist im Beispiel als Hydraulikzylinder ausgebildet. Er kann aber beispielsweise auch als ein mechanischer, elektromagnetischer, piezoelektrischer oder anderweitig angetriebener Aktor ausgebildet sein, der geeignet ist, eine definierte FlächennormalePresskraft auszuüben und den Permanentmagnet 7 mindestens um den Abstand A zu bewegen.The actuator 12th is designed as a hydraulic cylinder in the example. However, it can also be designed, for example, as a mechanical, electromagnetic, piezoelectric or otherwise driven actuator which is suitable for exerting a defined surface normal pressing force and the permanent magnet 7th at least by the distance A. to move.

Die Vorrichtung weist weiterhin einen Antrieb auf, um die Rotorglocke 8 rotatorisch gegenüber der feststehenden Magnethalterung 9 anzutreiben. Alternativ kann auch die Rotorglocke feststehen und die Permanentmagnete oder die Magnethalterung 9 angetrieben werden.The device also has a drive to the rotor bell 8th rotatory in relation to the fixed magnet holder 9 to drive. Alternatively, the rotor bell and the permanent magnets or the magnet holder can also be stationary 9 are driven.

Die 4 zeigt eine solche Vorrichtung 6 zum Befestigen von Permanentmagneten 7 an einer Rotorglocke 8 gemäß der 3, bei der die Rotorglocke 8 feststeht und die Magnethalterung 9 drehbar angetrieben ist. In diesem Beispiel weist die Magnethalterung 9 insgesamt sechs Magnete 7 auf. Zur besseren Übersicht ist jedoch nur die halbe Vorrichtung 6 mit drei Permanentmagneten 7 dargestellt.the 4th shows such a device 6th for attaching permanent magnets 7th on a rotor bell 8th according to the 3 , at which the rotor bell 8th is fixed and the magnetic holder 9 is rotatably driven. In this example, the magnet holder 9 a total of six magnets 7th on. For a better overview, however, only half of the device is shown 6th with three permanent magnets 7th shown.

Die 5 zeigt eine Vorrichtung 6, die im Wesentlichen der 4 entspricht. Hier steht jedoch die Magnethalterung 9 fest und die Rotorglocke 8 ist drehbar angetrieben, wie auch in der 3.the 5 shows an apparatus 6th , which is essentially the 4th is equivalent to. Here, however, is the magnet holder 9 fixed and the rotor bell 8th is rotatably driven, as in the 3 .

In den 4 und 5 besitzen die einzelnen Magnete 7 eine stärkere Krümmung als die Rotorglocke 8. Dadurch entsteht ein Spalt zwischen Magnet 7 und Rotorglocke 8, der im Stand der Technik bisher für den Klebstoff genutzt wurde. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wäre dieser Krümmungsunterschied nicht notwendig, er ist jedoch auch nicht hinderlich. Auf diese Weise können die gleichen Magnete verwendet werden wie auch zum Kleben, wodurch zusätzlich Kosten gespart werden können.In the 4th and 5 own the individual magnets 7th a greater curvature than the rotor bell 8th . This creates a gap between the magnet 7th and rotor bell 8th , which was previously used in the prior art for the adhesive. In the method according to the invention, this difference in curvature would not be necessary, but it is also not a hindrance. In this way, the same magnets can be used as for gluing, which also saves costs.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: erster Fügepartnerfirst joining partner
22: zweiter Fügepartnersecond joining partner
33: erste Fügeflächefirst joining surface
44th: zweite Fügeflächesecond joining surface
55: RelativbewegungRelative movement
66th: Vorrichtungcontraption
77th: PermanentmagnetPermanent magnet
88th: RotorglockeRotor bell
99: MagnethalterungMagnetic holder
1111: AbstandshalterSpacers
1212th: AktorActuator
1313th: Stempelrubber stamp
AA.: Abstand zwischen FügepartnernDistance between joining partners
S1-S5S1-S5: VerfahrensschritteProcedural steps

Claims

Verfahren zur Verbindung eines Magneten (7) mit einer Tragstruktur (8), dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (7) durch einen Reibschweißvorgang vorwiegend stoffschlüssig mit der Tragstruktur (8) verbunden wird.Method for connecting a magnet (7) to a support structure (8), characterized in that the magnet (7) is predominantly materially connected to the support structure (8) by means of a friction welding process.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (7) als ein Fügepartner (1) und die Tragstruktur (8) als ein Fügepartner (2) zunächst voneinander beabstandet sind, dass in einem ersten Schritt (S3) ein erster der beiden Fügepartner (1) fest steht und der zweite Fügepartner (2) in eine Relativbewegung (5) zum ersten Fügepartner (1) versetzt wird, wobei eine erste Fügefläche (3) des ersten Fügepartners (1) im Wesentlichen parallel oder tangential zu einer zweiten Fügefläche (4) des zweiten Fügepartners (2) bewegt wird; dass in einem zweiten Schritt (S4), insbesondere nach Erreichen eines definierten Prozesszustands, in einer Pressbewegung die beiden Fügeflächen (3, 4) mit einer definierten Presskraft (F_N) aneinander gepresst werden, wobei die Presskraft (F_N) im Wesentlichen senkrecht zu den Fügeflächen (3, 4) gerichtet ist.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the magnet (7) as a joining partner (1) and the support structure (8) as a joining partner (2) are initially spaced apart from one another, that in a first step (S3) a first of the two joining partners (1) is fixed and the second joining partner (2) is set in a relative movement (5) to the first joining partner (1), a first joining surface (3) of the first joining partner (1) being essentially parallel or tangential to a second joining surface (4) of the second Joining partner (2) is moved; that in a second step (S4), in particular after reaching a defined process state, the two joining surfaces (3, 4) are pressed _{against one another with a defined pressing force (F N) in a pressing movement, wherein} the pressing force (F _N ) is directed essentially perpendicular to the joining surfaces (3, 4).

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressbewegung mit dem feststehenden oder dem bewegten Fügepartner (1) ausgeführt wird.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the pressing movement is carried out with the stationary or the moving joining partner (1).

Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung (5) in einer oder zwei Bewegungsachsen ausgeführt wird und/oder dass die Relativbewegung (5) kontinuierlich, diskontinuierlich oder periodisch ausgeführt wird.Procedure according to Claim 2 or 3 , characterized in that the relative movement (5) is carried out in one or two axes of movement and / or that the relative movement (5) is carried out continuously, discontinuously or periodically.

Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Fügepartner (1) gegenüber dem anderen Fügepartner (2) translatorisch bewegt wird, rotiert oder oszilliert.Method according to one of the Claims 2 until 4th , characterized in that one of the joining partners (1) is moved translationally, rotated or oscillated relative to the other joining partner (2).

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (7) in einer Magnethalterung (9) in einer definierten Lage gehalten wird und die Magnethalterung (9) eine Vorrichtung (12) zum radialen Bewegen des Magneten (7) besitzt.Method according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the magnet (7) is held in a defined position in a magnet holder (9) and the magnet holder (9) has a device (12) for moving the magnet (7) radially.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (7) ein Ferritmagnet, Hartferritmagnet, ein Neodymmagnet, ein kunststoffgebundener Magnet oder ein anderer Permanentmagnet ist.Method according to one of the Claims 1 until 6th , characterized in that the magnet (7) is a ferrite magnet, hard ferrite magnet, a neodymium magnet, a plastic-bonded magnet or another permanent magnet.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur (8) aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, oder einem Kunststoff besteht.Method according to one of the Claims 1 until 7th , characterized in that the support structure (8) consists of metal, in particular steel or aluminum, or a plastic.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur Teil einer Rotor-Stator-Anordnung eines Elektromotors, insbesondere eine Rotorglocke (8) eines permanentmagnetisch erregten, elektronisch kommutierten Elektromotors, insbesondere eines Außenläufers, ist, insbesondere wobei die Magnete (7) an dem Innenumfang der Rotorglocke (8) befestigt werden.Method according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the support structure is part of a rotor-stator arrangement of an electric motor, in particular a rotor bell (8) of a permanently magnetically excited, electronically commutated electric motor, in particular an external rotor, in particular wherein the magnets (7) on the inner circumference of the rotor bell ( 8) to be attached.

Verfahren zum stoffschlüssigen Befestigen von Ferrit-Magneten (7) an einer Rotorglocke (8) aus Metall, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorglocke (8) in einer drehbaren Rotorhalterung angeordnet wird; dass mehrere Ferrit-Magnete (7) in eine Magnethalterung (9) eingelegt werden, wobei die Magnethalterung (9) koaxial innerhalb der Rotorglocke (8) angeordnet oder anordenbar ist und die Ferrit-Magnete (7) radial beweglich gehalten sind; dass die Rotorglocke (8) mittels der drehbaren Rotorhalterung in Rotation versetzt wird; dass die Ferrit-Magnete (7) radial in Richtung der Rotorglocke (8) bewegt werden und mit einer vordefinierten Presskraft (F_N) radial gegen die Rotorglocke (8) gepresst werden, wodurch die Rotorglocke (8) bis zum Stillstand gebremst wird.Method for material-to-material fastening of ferrite magnets (7) to a rotor bell (8) made of metal, characterized in that the rotor bell (8) is arranged in a rotatable rotor holder; that several ferrite magnets (7) are inserted into a magnet holder (9), wherein the magnet holder (9) is arranged or can be arranged coaxially within the rotor bell (8) and the ferrite magnets (7) are held in a radially movable manner; that the rotor bell (8) is set in rotation by means of the rotatable rotor holder; that the ferrite magnets (7) are moved radially in the direction of the rotor bell (8) and are _{pressed radially against the rotor bell (8) with a predefined pressing force (F N} ), whereby the rotor bell (8) is braked to a standstill.

Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete (7) am Außenumfang der Magnethalterung (9) angeordnet sind, und in Umfangsrichtung durch Abstandshalter (11) spielfrei radial beweglich geführt sind.Procedure according to Claim 10 , characterized in that the magnets (7) are arranged on the outer circumference of the magnet holder (9) and are guided in the circumferential direction by spacers (11) so that they can be moved radially without play.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein passiver Zusatzstoff verwendet wird, der die Fügbarkeit der beiden Fügepartner (3, 4) verbessert und der keine vorwiegend stoffschlüssige Verbindung mit den Fügepartnern (3, 4) eingeht.Method according to one of the Claims 1 until 11 , characterized in that a passive additive is used which improves the joinability of the two joining partners (3, 4) and which does not enter into a predominantly material connection with the joining partners (3, 4).

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein aktiver Zusatzstoff verwendet wird, der die Fügbarkeit der beiden Fügepartner (3, 4) verbessert und eine lokale oder flächige stoffschlüssige Verbindung mit wenigstens einem der Fügepartner (3, 4) eingeht.Method according to one of the Claims 1 until 12th , characterized in that an active additive is used, which improves the joinability of the two joining partners (3, 4) and a local or areal cohesive connection with at least one of the joining partners (3, 4) enters into.

Vorrichtung (6) zum Befestigen von Permanentmagneten (7) an einer Rotorglocke (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (6) eine drehbare Rotorhalterung (7) zum Rotieren einer Rotorglocke (8) aufweist, dass die Vorrichtung (6) eine Magnethalterung (9) zur Aufnahme mehrerer Magnete (7) aufweist, wobei die Magnete (7) in Umfangsrichtung spielfrei geführt sind und die Magnethalterung (9) koaxial innerhalb der Rotorglocke (8) angeordnet oder anordenbar ist, dass die Magnethalterung (9) Mittel (12) zum radialen Bewegen der Magnete (7) aufweist, mit der die Magnete (7) mit einer definierten Presskraft (F_N) gegen die Rotorglocke (8) pressbar sind.Device (6) for fastening permanent magnets (7) to a rotor bell (8), characterized in that the device (6) has a rotatable rotor holder (7) for rotating a rotor bell (8), that the device (6) has a magnet holder (9) for receiving a plurality of magnets (7), the magnets (7) being guided without play in the circumferential direction and the magnet holder (9) being or can be arranged coaxially within the rotor bell (8), so that the magnet holder (9) has means (12 ) for the radial movement of the magnets (7), with which the magnets (7) can be pressed against the rotor bell (8) _{with a defined pressing force (F N).}

Vorrichtung (6) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (12) zum radialen Bewegen der Magnete durch Piezoaktoren, Hydraulikzylinder oder dergleichen mechanische und/oder elektromagnetische Aktoren gebildet sind.Device (6) according to Claim 14 , characterized in that the means (12) for moving the magnets radially are formed by piezo actuators, hydraulic cylinders or similar mechanical and / or electromagnetic actuators.