Selektive Magnetmontage zur Verringerung des Rastmomentes permanenterregter Synchronmotoren

Die vorliegende Arbeit gibt einen Überblick über die Fertigung von permanenterregten Rotorbaugruppen und Fehlermöglichkeiten dieser Prozesskette. Dazu werden Möglichkeiten zur Fehlererkennung beschrieben und die Kompensation dieser Fehler durch selektive Magnetmontage beleuchtet. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Reduktion des Rastmomentes unter Verwendung kostengünstiger Magnete. Das Rastmoment ist neben der Regelbarkeit von Servoantrieben insbesondere für die von einer elektrischen Maschine verursachten Schwingungen verantwortlich. Abhängigkeiten bestehen einerseits von der Motorkonfiguration und andererseits von der Winkelabweichung des magnetischen Momentenvektors der Einzelmagnete. Dies wird ebenso durch die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Messungen bestätigt. Durch die selektive Magnetmontage ist die Hebung eines enormen Kosteneinsparungspotentials durch Verwendung von günstigeren Magneten bei minimiertem Rastmoment möglich. Dies wird durch die Kompensation der Winkelabweichungen der Einzelmagnete untereinander erreicht. Dazu wird durch Berechnungsalgorithmen ein kompensierter Magnetsatz gebildet. Die Implementierung in eine Produktionsumgebung wird mit Hilfe eines Lagersystems dargestellt, das vollautomatisch Magnete vermessen, sortieren, speichern und als kompensierten Magnetsatz bereitstellen kann. Anhand eines Beispielszenarios, in dem ein Motorenbaukasten mit verschiedenen Varianten und einer mittleren jährlichen Gesamtstückzahl mit Hilfe der selektiven Magnetmontage gefertigt werden soll, wird das Einsparungspotential durch günstigere Magnete aufgezeigt. Die Materialkosten für hochwertige Magnete haben im Beispiel einen Anteil von 25 %% an den gesamten Herstellkosten für einen Motor. Demgegenüber stehen 70 %% günstigere Materialkosten für die Magnete und Mehrkosten von 1,5 %% für ein vollautomatisches Lagersystem, womit die Rentabilität der Strategie nachgewiesen wird.