Neodym-Segmentmagnete – magnetisiert senkrecht zur Fläche

1Verstehen Sie die Magnetisierung senkrecht zur Fläche

Segmentmagnete, auch Schalen- oder Bogenmagnete genannt, sind gekrümmte Ausschnitte aus einem Ring. Sie sind senkrecht zur Fläche magnetisiert: Ein Pol liegt auf der konvexen Außenseite, der andere auf der konkaven Innenseite. Das Feld verläuft also durch die Wandstärke hindurch, im eingebauten Zustand radial nach außen oder nach innen.

Genau das brauchen Rotoren: Auf dem Rotorkörper liegt der Magnet mit der Innenseite auf, sein Feld tritt radial in den Luftspalt zum Stator aus. Für flächiges Anhaften an ebenem Blech ist ein Segment dagegen ungeeignet, dafür wählen Sie einen Quader oder Zylinder.

2Passen Sie die Krümmung exakt an den Rotor an

Die entscheidende Größe ist nicht die Kraft, sondern die Geometrie. Ein Segment muss vollflächig auf dem Rotor aufliegen, sonst entsteht unter dem Magneten ein Luftspalt, der die Leistung senkt und die Klebeverbindung schwächt. Prüfen Sie bei jedem Produkt:

• Innenradius bzw. Innendurchmesser muss zum Außendurchmesser des Rotorkörpers passen.
• Außenradius und Wandstärke bestimmen zusammen mit dem Statorinnendurchmesser den verbleibenden Luftspalt.
• Bogenwinkel und Anzahl der Segmente müssen den Umfang sinnvoll ausfüllen, mit definierten Lücken zwischen den Polen.
• Länge in Achsrichtung sollte zur Blechpaketlänge passen, längere Rotoren werden aus mehreren Segmenten hintereinander bestückt.

Ein Segment lässt sich nicht nachträglich anpassen oder biegen. Messen Sie den Rotor vor der Bestellung nach und vergleichen Sie mit den Maßen im Produktdatenblatt.

3Wählen Sie die Temperaturklasse nach der Betriebstemperatur, nicht nach der Raumtemperatur

Das ist bei Segmenten der häufigste Fehler. Ein Rotor erwärmt sich im Betrieb durch Wicklungsverluste, Wirbelströme und Reibung deutlich über die Umgebungstemperatur. Die Standardgüte N verliert oberhalb von etwa 80 °C dauerhaft an Kraft, und dieser Verlust ist nach dem Abkühlen nicht mehr rückgängig zu machen.

Die Werte sind Richtwerte, die genaue maximale Arbeitstemperatur steht bei jedem Produkt in den Parametern. Planen Sie Reserve ein und wählen Sie eine Klasse über der erwarteten Rotortemperatur. Bei dauerhaften Temperaturen über 200 °C sind Samarium-Magnete besser geeignet.

4Achten Sie auf die Polfolge beim Bestücken

Auf einem Rotor wechseln sich Nord- und Südpol am Umfang ab. Beim Bestücken muss deshalb jedes zweite Segment umgedreht montiert werden, und zwar in gleichmäßigen Abständen. Eine falsch orientierte oder ungleichmäßig verteilte Position führt zu Unwucht im Magnetfeld, zu Drehmomentschwankungen und zu spürbarem Rastmoment.

Markieren Sie die Pole vor der Montage, etwa mit einem Kompass oder einem Polfinder, und legen Sie sich die Segmente in der endgültigen Reihenfolge zurecht. Im aufgeklebten Zustand lässt sich ein Fehler nicht mehr korrigieren, ohne den Magneten zu zerstören.

5Kleben und sichern Sie die Segmente sorgfältig

Segmente werden auf den Rotor geklebt, meist mit Zweikomponenten-Epoxidkleber, weil er Spalte füllt und temperaturbeständiger ist als Sekundenkleber. Entfetten Sie beide Flächen und verwenden Sie eine Montagehilfe, die die Segmente während des Aushärtens in Position hält, sonst verschieben sie die eigenen Anziehungs- und Abstoßungskräfte.

Bei höheren Drehzahlen genügt der Klebstoff allein nicht. Die Fliehkraft wirkt radial nach außen, und NdFeB überträgt keine Zugspannung. Üblich ist eine zusätzliche mechanische Sicherung durch eine Bandage aus Glasfaser- oder Kohlefaserband oder durch eine Hülse aus nicht magnetischem Edelstahl.

6Gehen Sie sicher mit den Segmenten um

Segmente haben dünne, auslaufende Kanten an den Bogenenden und sind dort besonders bruchgefährdet. Lassen Sie zwei Segmente nie frei zusammenschnappen, dabei splittert die Ni-Cu-Ni-Beschichtung ab und der ungeschützte Kern beginnt zu korrodieren. Lagern Sie die Segmente mit Distanzstücken und schieben Sie sie seitlich ab, statt sie auseinanderzuziehen. Halten Sie Magnete fern von Kindern, von Elektronik, Zahlungskarten und Herzschrittmachern.

Tipp: Bestellen Sie bei einem Rotorprojekt ein bis zwei Segmente mehr als rechnerisch nötig. Beim Bestücken bricht erfahrungsgemäß eher ein Stück, und ein Rotor mit einem fehlenden Pol ist nicht betriebsfähig. Eine Nachbestellung derselben Charge ist nicht immer sofort möglich.