Design and development of the magnet inserting device for electric motors
Tella, Risto (2019)
Diplomityö
2019
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019032810362
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019032810362
Tiivistelmä
The purpose of the thesis was to create and compare different assembly solutions for the assembly process of the rotors of electric motors. Solutions were created, evaluated and compared with the systematic design method VDI 2221, Morphological Classification and Value Analysis. The goal was to find reliable and cost efficiency solution to implement assembly step of the rotor of electrical motors. The aim was to design and find three different magnet insertion solutions and compare them with value analysis.
Based on the Morphological classification three different solutions were chosen for value analysis. The first chosen device for further development was a manual device, the second one was a robotized assembly system with automated magnet storage and the third one was a robotized arm with an integrated magnet separator.
Based on the value analysis and costs magnet insertion process it was decided to use the industrial robot system where the robot process with magnets and inserts them in to the rotor. The robot system consists of an industrial robot, a magnet storage system, a rotating table for rotors, a separating machine for magnet piles and a gluing device.
As a conclusion in this thesis the industrial robot system, which utilize external magnet storage system and external magnet separating machine is the most suitable solution for the magnet insertion process when considering scalability with changes in rotor geometry, reliability and costs. Tämän työn tavoitteena oli suunnitella ja vertaille erilaisia vaihtoehtoja joilla voidaan toteuttaa sähkömoottorin roottorin kokoonpanoprosessi. Tutkimuksessa haettiin luotettavaa ja kustannustehokasta ratkaisua jolla voidaan toteuttaa kestomagneettisähkökoneen roottorin asennusprosessi. Tavoitteena oli tuottaa kolme erilaista vaihtoehtoa jatkokehitystä, vertailua ja arvoanalyysiä varten.
Vaihtoehtoja luotiin arvioitiin ja vertailtiin systemaattisen suunnittelun methodilla VDI2221:n, Morphologisen luokittelun ja arvoanalyysin avulla. Näiden tutkimusmenetelmien avulla valittaisiin vaatimuslistan mukainen järjestelmä jatkokehitystä varten.
Morphologiseen luokittelun avulla tehdyistä ratkaisuvaihtoehdoista valittiin järjestelmätoimittajien avulla kolme systeemiä jatkokehitystä varten. Ensimmäinen valittu ratkaisu oli mekaaninen magneettien asennuslaite, toinen robotilla toteutettu jörjestelmä ja kolmas robottijärjestelmä jossa on itse suunniteltu mekaaninen tarttuja.
Arvoanalyysin perusteella kolmesta edeltävästä ratkaisusta valittiin jatkokehitystä varten robotilla toteutettu järjestelmä, jossa robotti käsittelee magneetteja ja asettaa ne oikeaan uraan sähkömoottorin roottoriin. Järjestelmä koostuu robotista, magneettivarastosta, roottorien kääntöpöydästä, magneettien erottelulaitteesta ja liiman levityslaitteesta.
Johtopäätöksenä tässä työssä voidaan pitää sitä, että robotilla toteutettu järjestelmä, joka hyödyntää ulkopuolista magneettivarastoa sekä magneettien erottelulaitetta on kaikkein sopivin ratkaisu sähkömoottorin roottorin magneettien asennusprosessin hoitamiseen, kun otetaan huomioon skaalautuvuus, luotettavuus ja kustannukset.
Based on the Morphological classification three different solutions were chosen for value analysis. The first chosen device for further development was a manual device, the second one was a robotized assembly system with automated magnet storage and the third one was a robotized arm with an integrated magnet separator.
Based on the value analysis and costs magnet insertion process it was decided to use the industrial robot system where the robot process with magnets and inserts them in to the rotor. The robot system consists of an industrial robot, a magnet storage system, a rotating table for rotors, a separating machine for magnet piles and a gluing device.
As a conclusion in this thesis the industrial robot system, which utilize external magnet storage system and external magnet separating machine is the most suitable solution for the magnet insertion process when considering scalability with changes in rotor geometry, reliability and costs.
Vaihtoehtoja luotiin arvioitiin ja vertailtiin systemaattisen suunnittelun methodilla VDI2221:n, Morphologisen luokittelun ja arvoanalyysin avulla. Näiden tutkimusmenetelmien avulla valittaisiin vaatimuslistan mukainen järjestelmä jatkokehitystä varten.
Morphologiseen luokittelun avulla tehdyistä ratkaisuvaihtoehdoista valittiin järjestelmätoimittajien avulla kolme systeemiä jatkokehitystä varten. Ensimmäinen valittu ratkaisu oli mekaaninen magneettien asennuslaite, toinen robotilla toteutettu jörjestelmä ja kolmas robottijärjestelmä jossa on itse suunniteltu mekaaninen tarttuja.
Arvoanalyysin perusteella kolmesta edeltävästä ratkaisusta valittiin jatkokehitystä varten robotilla toteutettu järjestelmä, jossa robotti käsittelee magneetteja ja asettaa ne oikeaan uraan sähkömoottorin roottoriin. Järjestelmä koostuu robotista, magneettivarastosta, roottorien kääntöpöydästä, magneettien erottelulaitteesta ja liiman levityslaitteesta.
Johtopäätöksenä tässä työssä voidaan pitää sitä, että robotilla toteutettu järjestelmä, joka hyödyntää ulkopuolista magneettivarastoa sekä magneettien erottelulaitetta on kaikkein sopivin ratkaisu sähkömoottorin roottorin magneettien asennusprosessin hoitamiseen, kun otetaan huomioon skaalautuvuus, luotettavuus ja kustannukset.