CH681183A5 - - Google Patents
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Description
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CH 681 183 A5 CH 681 183 A5
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Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines toroidförmigen Permanentmagneten und eine Form zur Ausführung des Verfahrens. The present invention relates to a method for producing a toroidal permanent magnet and a mold for carrying out the method.
Bei der Bildung von Permanentmagneten aus Kunststoffmaterial, bestehend aus Kunststoff und ferromagnetischen Partikeln, wie Ferrit, Sm-Co usw., wird für die bipolare Magnetisierung ein Eingang des Einfachtyps, worin der Eingang im rechten Winkel zur Magnetisierungsrichtung und der Zweifachtyp verwendet, welcher zwei Eingänge an der Nordpol- bzw. Südpolseite in Richtung der Magnetisierung aufweist (z.B. beschrieben in der JP-Patentanmeldung 149 109/1987). In the formation of permanent magnets from plastic material, consisting of plastic and ferromagnetic particles such as ferrite, Sm-Co, etc., an input of the single type is used for the bipolar magnetization, in which the input is used at right angles to the direction of magnetization and the double type, which has two inputs has on the north pole or south pole side in the direction of the magnetization (for example, described in JP patent application 149 109/1987).
Wenn ein permanenter Magnet aus magnetischem Kunststoffmaterial hergestellt werden muss, insbesondere ein toroidförmiger Magnet, welcher radial magnetisiert werden muss, ändert die Verteilung der magnetischen Flussdichte an der Peripherie stark, wie die Position des Einganges oder der Eingänge. Dieses Phänomen wird ebenfalls beobachtet, wenn der Magnet isotrop oder anisotrop ist. If a permanent magnet has to be made of a magnetic plastic material, in particular a toroidal magnet which has to be magnetized radially, the distribution of the magnetic flux density on the periphery changes greatly, such as the position of the entrance or entrances. This phenomenon is also observed when the magnet is isotropic or anisotropic.
Ein magnetischer Partikel, wie Ferrit, Sm-Co usw., besitzt eine Form-Anisotropie und hat eine magnetische Anisotropie entlang der C-Achse eines Kristalles eines solchen Partikels. Ferrit-Partikel (a in Fig. 5) sind skalenartig und besitzen eine Achse leichter Magnetisierung in Richtung der Dicke. Demzufolge kann die Orientierung durch den Fluss des Kunststoffes bei der Einspritzung beeinträchtigt werden. Für einen toroidförmigen Permanentmagneten wird im Zentrum des Hohlraumes eine Welle angeordnet, welche den Fluss des Kunststoffes in zwei Teile teilt. Fig. 5 ist eine vergrösserte Fotografie eines Schnittes eines isotropen Magneten, welcher unter Verwendung eines einfachen Eingangs G1 gebildet wurde, durch den Eingang. Die Verteilung der magnetischen Partikel ist in dieser Fotografie angegeben. In der Nähe der äusseren Peripherie auf der Seite des Eingangs G1 oder auf der linken Seite liegen die Dickenrichtungen von vielen Partikeln in radialen Richtungen des Magneten. In der Nähe der äusseren Peripherie, welche sich diametral gegenüber dem Eingang G1 befindet oder auf der rechten Seite, liegen die Dickenrichtungen vieler Partikel a in der Dickenrichtung des Magneten. In der Nähe der äusseren Peripherie der Seite des Eingangs G1 oder auf der linken Seite liegen die Dickenrichtungen von vielen Partikeln a in radialen Richtungen zum Magneten. Wir sehen, dass der fliessende Kunststoff die Partikel in dieser Weise richten. Demzufolge ist die Magnetisierung einheitlich auf der Seite des Eingangs. Es ist jedoch schwieriger, eine einheitliche Magnetisierung auf der gegenüberliegenden Seite zu erzielen. Fig. 6 ist eine grafische Darstellung der Verteilung der magnetischen Flussdichte an der äusseren Peripherie eines isotropen Magneten, welcher unter Verwendung eines einzelnen Eingangs gebildet wurde und bipolar radial magnetisiert wurde. Aus Fig. 6 ist die Verteilung der magnetischen Flussdichte an den Stellungen 180° vom Eingang G1 entfernt weniger einheitlich als die magnetische Flussdichte am Eingang. Im bipolaren Magneten wird eine Unausge-wogenheit bei der magnetischen Flussdichte zwischen dem Nordpol und dem Südpol bewirkt. Beim Typ mit zwei Eingängen ist die Verteilung der magnetischen Flussdichte in den Stellungen, die 90° von den Eingängen entfernt sind, in gleicher Weise ungeordnet. A magnetic particle such as ferrite, Sm-Co, etc. has a shape anisotropy and has a magnetic anisotropy along the C axis of a crystal of such a particle. Ferrite particles (a in Fig. 5) are scale-like and have an axis of easy magnetization in the thickness direction. As a result, the orientation can be affected by the flow of plastic during injection. For a toroidal permanent magnet, a shaft is arranged in the center of the cavity, which divides the flow of the plastic into two parts. Figure 5 is an enlarged photograph of a section of an isotropic magnet formed using a simple entrance G1 through the entrance. The distribution of the magnetic particles is given in this photograph. In the vicinity of the outer periphery on the side of the entrance G1 or on the left side, the thickness directions of many particles lie in the radial directions of the magnet. In the vicinity of the outer periphery, which is diametrically opposite the entrance G1 or on the right side, the thickness directions of many particles a lie in the thickness direction of the magnet. In the vicinity of the outer periphery of the input G1 side or on the left side, the thickness directions of many particles a are in radial directions to the magnet. We see that the flowing plastic directs the particles in this way. As a result, the magnetization is uniform on the input side. However, it is more difficult to achieve uniform magnetization on the opposite side. Figure 6 is a graphical representation of the distribution of magnetic flux density on the outer periphery of an isotropic magnet formed using a single input and radially magnetized bipolarly. From Fig. 6, the distribution of the magnetic flux density at the positions 180 ° from the input G1 is less uniform than the magnetic flux density at the input. The bipolar magnet causes an imbalance in the magnetic flux density between the north pole and the south pole. In the two-input type, the distribution of the magnetic flux density in the positions 90 ° away from the inputs is equally disordered.
Einige Arten von Magnetpartikeln haben eine Achse von leichter Magnetisierung in Längsrichtung. Mit dieser Art von magnetischen Partikeln ist es ebenfalls schwierig, einen toroidförmigen Magneten in solcher Weise zu bilden, dass die magnetischen Partikel einheitlich über die gesamte äussere Peripherie des Magneten verteilt sind, unabhängig davon, ob ein einfacher oder ein doppelter Eingang verwendet wird. Bei der Formung eines anisotropen Magneten beeinträchtigen sowohl das magnetische Feld und der Fluss des Kunststoffes die Orientierung der Partikel. Dies erschwert die Kontrolle der Formbedingungen. Some types of magnetic particles have an axis of easy longitudinal magnetization. With this type of magnetic particle it is also difficult to form a toroidal magnet in such a way that the magnetic particles are uniformly distributed over the entire outer periphery of the magnet, regardless of whether a single or a double input is used. When forming an anisotropic magnet, both the magnetic field and the flow of the plastic impair the orientation of the particles. This makes it difficult to control the molding conditions.
Wenn Magnete, die eine ungeordnete Verteilung der magnetischen Flussdichte aufweisen, in Schrittmotoren verwendet werden, steht der Rotor an unregelmässigen Stellungen still, was eine nicht einheitliche Rotierung des Rotors bewirkt. Wenn solche Magneten in einer Kamera verwendet werden, führt dies zu Ungenauigkeiten bei der Autofocus-und der automatischen Belichtungsfunktion. If magnets that have a disordered distribution of magnetic flux density are used in stepper motors, the rotor stops at irregular positions, which causes the rotor to rotate non-uniformly. If such magnets are used in a camera, this leads to inaccuracies in the auto focus and automatic exposure functions.
Demzufolge ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von toroidförmigen Permanentmagneten und eine Form zu ihrer Herstellung mit einer einfachen Struktur zur Verfügung zu stellen, welche Form keinen einzigen Orientierungspunkt von Magnetpartikeln an der äusseren Peripherie aufweist, welche vorher wegen den Stellungen der Eingänge gebildet wurden, und welche zu einer uneinheitlichen Orientierung des Kunststoffmagnetmaterials im Hohlraum und zu uneinheitlicher Magnetisierung führten. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing toroidal permanent magnets and a mold for manufacturing them with a simple structure, the shape of which does not have a single point of orientation of magnetic particles on the outer periphery, which was previously due to the positions of the entrances were formed, and which led to a non-uniform orientation of the plastic magnetic material in the cavity and to non-uniform magnetization.
Die obigen Ziele werden erfindungsgemäss erreicht, indem ein ringförmiger Eingang sowohl an der Innen- wie auch an der Aussenseite der äusseren Begrenzungsfläche eines toroidförmigen Hohlraums angeordnet werden, welcher toroidförmiger Hohlraum der Form des Permanentmagneten entspricht und indem Magnetmaterial als Kunststoff durch die ringförmigen Eingänge in den Hohlraum injiziert wird. The above objectives are achieved according to the invention by arranging an annular entrance both on the inside and on the outside of the outer boundary surface of a toroidal cavity, which toroidal cavity corresponds to the shape of the permanent magnet and by magnetic material as plastic through the annular entrances into the cavity is injected.
Das Kunststoffmagnetmaterial wird in den Hohlraum vom ringförmigen Eingang eingespritzt, fliesst entlang der inneren Oberfläche oder der äusseren Oberfläche des Hohlraums von oben an den Boden. Gleichzeitig fliesst es einheitlich nach aussen oder nach innen über die gesamte Oberfläche und fliesst dann aufwärts entlang der äusseren Oberfläche oder der inneren Oberfläche. Die magnetischen Partikel, welche zum Kunststoffmagnetmaterial beigefügt werden, werden durch den Fluss des Materials getragen, fliessen in den Hohlraum und werden eingefüllt. Demzufolge sind die Magnetpartikel im Hohlraum über die gesamte Oberfläche einheitlich orientiert. The plastic magnetic material is injected into the cavity from the annular entrance, flows along the inner surface or the outer surface of the cavity from above to the bottom. At the same time, it flows uniformly outwards or inwards over the entire surface and then flows upwards along the outer surface or the inner surface. The magnetic particles that are added to the plastic magnetic material are carried by the flow of the material, flow into the cavity and are filled in. As a result, the magnetic particles in the cavity are oriented uniformly over the entire surface.
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Beispiele Examples
Ein Beispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren beschrieben. An example of the present invention is described below with reference to the figures.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemässer toroidförmiger Permanentmagnet dargestellt, welcher durch Spritzgiessen hergestellt wurde. Ein ringförmiger Eingang 6 ist an der Innenseite der oberen Oberfläche des toroidförmigen Hohlraums 2 angeordnet, wobei Kunststoffmagnetmaterial, zu welchem magnetische Ferrit-Partikel zugegeben wurden, in den toroidförmigen Hohlraum 2 vom Eingang 6 eingespritzt wird, um den Magneten 1 zu bilden. 1 shows a toroidal permanent magnet according to the invention, which was produced by injection molding. An annular entrance 6 is arranged on the inside of the upper surface of the toroidal cavity 2, wherein plastic magnetic material, to which magnetic ferrite particles have been added, is injected into the toroidal cavity 2 from the entrance 6 to form the magnet 1.
Fig. 2 zeigt eine Form für den toroidförmigen Permanentmagneten 1. Diese Form enthält eine Formplatte 3, welche die äussere Oberfläche 2a des Hohlraumes bildet, eine weitere Formplatte 4, welche die Grundfläche 2b des toroidförmigen Hohlraums 2 bildet und ebenfalls als Ausstosshülse dient, eine Kernnadel 5, welche sich vom Zentrum der Ausstosshülse ausdehnt und die innere Oberfläche 2c des Hohlraums 2 bildet, und eine Formplatte 7, welche die obere Oberfläche 2d des Hohlraums bildet, um den toroidförmigen Hohlraum 2 für die Formung des Permanentmagneten zu bilden. Die Trennlinie dieser Form ist durch P.L. in Fig. 2 angegeben. Die Formplatte 7 ist mit einer Ablaufrinne 8 versehen. Die Kernnadel 5 ist an der Stirnseite der Rinne 8 eingefügt, um einen ringförmigen Eingang 6 zu bilden. Im vorliegenden Beispiel ist der Durchmesser der Vorderseite der Rinne 8, d.h. der äussere Durchmesser des ringförmigen Eingangs 6 länger als der Durchmesser der Kernnadel 5 mit 0,5 bis 0,6 mm. Magnetische Partikel a, welche eine Länge von 0,1 bis 0,25 mm und eine Dicke von 30 bis 50 p.m aufweisen, können leicht in Längenrichtung durch den Eingang 6 passieren. Die Partikel dringen in die Innenseite des toroidförmigen Hohlraums 2 einheitlich über die gesamte äussere Peripherie der Kernnadel 5 ein. 2 shows a shape for the toroidal permanent magnet 1. This shape contains a shaped plate 3, which forms the outer surface 2a of the cavity, a further shaped plate 4, which forms the base area 2b of the toroidal cavity 2 and also serves as an ejection sleeve, a core needle 5, which extends from the center of the ejection sleeve and forms the inner surface 2c of the cavity 2, and a mold plate 7 which forms the upper surface 2d of the cavity to form the toroidal cavity 2 for the formation of the permanent magnet. The dividing line of this form is by P.L. indicated in Fig. 2. The mold plate 7 is provided with a gutter 8. The core needle 5 is inserted on the end face of the groove 8 to form an annular entrance 6. In the present example, the diameter of the front of the gutter 8, i.e. the outer diameter of the annular entrance 6 longer than the diameter of the core needle 5 with 0.5 to 0.6 mm. Magnetic particles a, which have a length of 0.1 to 0.25 mm and a thickness of 30 to 50 p.m, can easily pass through the entrance 6 in the length direction. The particles penetrate the inside of the toroidal cavity 2 uniformly over the entire outer periphery of the core needle 5.
Der toroidförmige Permanentmagnet 1 wird geformt, wobei diese Form in obengenannter Weise eingesetzt wird. Die Platten 7 und 3 werden in Richtung des Hohlraums bewegt und die Kernnadel 5 ragt hervor. Die Stellung der Grundplatte des Hohlraums 2 wird durch die Formplatte 4 festgelegt. Dann wird ein Kunststoffmagnetmaterial in den Hohlraum 2 von der Rinne 8 durch den ringförmigen Eingang 6 eingespritzt. Das Material fliesst abwärts entlang der Kernnadel 5 und fliesst gleichzeitig einheitlich über 360° auswärts, damit es entlang der Formplatte 3 aufwärts fliesst, um den Hohlraum 2 zu füllen. Nach der Verfestigung des Kunststoffmagnetmaterials wird die Formplatte 7 entfernt, um den Hohlraum zu öffnen. Demzufolge kann der verfestigte Kunststoff im Hohlraum 2 und der verfestigte Kunststoff in der Rinne 8 an der Stelle des Eingangs getrennt werden. Schliesslich ragt die Formplatte 4 hervor, um den toroidförmigen Permanentmagneten 1 wie in Fig. 1 gezeigt, auszustossen. The toroidal permanent magnet 1 is shaped, which shape is used in the above-mentioned manner. The plates 7 and 3 are moved in the direction of the cavity and the core needle 5 protrudes. The position of the base plate of the cavity 2 is determined by the mold plate 4. Then a plastic magnetic material is injected into the cavity 2 from the groove 8 through the annular entrance 6. The material flows downwards along the core needle 5 and at the same time flows uniformly outwards through 360 °, so that it flows upwards along the mold plate 3 in order to fill the cavity 2. After the plastic magnetic material has solidified, the mold plate 7 is removed in order to open the cavity. As a result, the solidified plastic in the cavity 2 and the solidified plastic in the groove 8 can be separated at the entrance. Finally, the molding plate 4 protrudes in order to eject the toroidal permanent magnet 1 as shown in FIG. 1.
Fig. 3 ist eine Mikrofotografie eines Schnittes durch einen isotropen, toroidförmigen Permanentmagneten, welcher durch das erfindungsgemässe Verfahren gebildet wurde. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind viele der magnetischen Partikel einheitlich verteilt, so dass ihre Dickenrichtungen in radialer Richtung liegen. Die Partikel sind einheitlich über die gesamte Oberfläche orientiert, ob sie nun auf der Seite des Einganges oder 180° vom Eingang entfernt liegen. 3 is a microphotograph of a section through an isotropic, toroidal permanent magnet, which was formed by the method according to the invention. As can be seen from FIG. 3, many of the magnetic particles are distributed uniformly, so that their thickness directions lie in the radial direction. The particles are oriented uniformly over the entire surface, whether they are on the side of the entrance or 180 ° from the entrance.
Fig. 4 ist eine grafische Darstellung, welche die Verteilung der magnetischen Flussdichte der äusseren Peripherie diesen isotropen, toroidförmigen Permanentmagneten, welcher radial bipolar magnetisiert ist, darstellt. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist die Verteilung der magnetischen Flussdichte rund um den Nordpol und den Südpol, welche mit einem Intervall von 180° magnetisiert wurden, im wesentlichen konstant. Dabei besteht keine Unregelmässigkeit, wie in Fig. 6 zwischen der Verteilung der magnetischen Flussdichte, um den Eingang G1 und der Verteilung der magnetischen Flussdichte an einer Position um 180° vom Eingang entfernt. Fig. 4 is a graph showing the distribution of the magnetic flux density of the outer periphery of this isotropic, toroidal permanent magnet which is radially bipolar magnetized. As can be seen from FIG. 4, the distribution of the magnetic flux density around the north pole and the south pole, which were magnetized with an interval of 180 °, is essentially constant. There is no irregularity, as in FIG. 6, between the distribution of the magnetic flux density around the input G1 and the distribution of the magnetic flux density at a position 180 ° away from the input.
Wenn sich der ringförmige Eingang an der Aus-senseite einer Aussenfläche des toroidförmigen Hohlraums befindet, fliesst das Kunststoffmagnetmaterial einheitlich in den Hohlraum über die gesamte Oberfläche in gleicher Weise, wie vorher angegeben. Demzufolge werden die Magnetpartikel einheitlich über die gesamte Oberfläche angeordnet. If the annular entrance is on the outer side of an outer surface of the toroidal cavity, the plastic magnetic material flows uniformly into the cavity over the entire surface in the same way as previously stated. As a result, the magnetic particles are arranged uniformly over the entire surface.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines Magneten und die Form zu seiner Herstellung kann ebenfalls verwendet werden, um einen anisotropen Magneten durch Bildung eines magnetischen Feldes hergestellt werden. Bei der Bildung dieses anisotropen Magneten wird das magnetische Feld im Hohlraum 2 angelegt. Dieses magnetische Feld kann schwächer sein als vorher. Durch das magnetische Feld und den einheitlichen Fluss des Kunststoffmagnetmaterials, welches vom ringförmigen Eingang 6 eingespritzt wird, werden die Partikel entlang des magnetischen Feldes leicht orientiert. Demzufolge kann eine magnetische Anisotropie leicht erreicht werden. The method of manufacturing a magnet according to the present invention and the mold for manufacturing it can also be used to manufacture an anisotropic magnet by forming a magnetic field. When this anisotropic magnet is formed, the magnetic field is applied in the cavity 2. This magnetic field can be weaker than before. Due to the magnetic field and the uniform flow of the plastic magnetic material, which is injected from the annular inlet 6, the particles are easily oriented along the magnetic field. As a result, magnetic anisotropy can be easily achieved.
Der toroidförmige Permanentmagnet, welcher auf diese Weise geformt wird, kann nicht nur als Rotor eines Motors für ein Uhrwerk verwendet werden, sondern ebenfalls als Rotor für ein Triebwerk einer Kamera. Demzufolge ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen Permanentmagneten eingeschränkt, welcher radial magnetisiert ist. Die Erfindung ist ebenfalls für einen Ringmagneten für eine magnetische Flussführung, einen FG-Ring usw. anwendbar. The toroidal permanent magnet which is formed in this way can be used not only as a rotor of a motor for a clockwork, but also as a rotor for a camera engine. Accordingly, the present invention is not limited to a permanent magnet that is radially magnetized. The invention is also applicable to a ring magnet for magnetic flux guidance, an FG ring, etc.
Wirkung effect
Wie bereits beschrieben, wird wegen der Stellung des Einganges kein einzelner Punkt bezüglich der Orientierung der magnetischen Partikel an der äusseren Peripherie gebildet, im Unterschied zu herkömmlich hergestellten Magneten. Demzufolge wird ein isotroper Magnet erhalten, welcher bezüglich der Richtung der Magnetisierung im Hinblick auf die Eingangsstellung keine Einschränkungen aufweist. Bei der Bildung eines anisotropen Magneten werden die Formbedingungen in den engen Grenzen nicht eingeschränkt. Zusätzlich führt ein schwaches Magnetfeld zu einer einheitlichen Magnetisierung. As already described, because of the position of the entrance, no single point is formed with regard to the orientation of the magnetic particles on the outer periphery, in contrast to conventionally produced magnets. As a result, an isotropic magnet is obtained which has no restrictions with regard to the direction of the magnetization with regard to the initial position. When an anisotropic magnet is formed, the shape conditions are not restricted within narrow limits. In addition, a weak magnetic field leads to uniform magnetization.
Im erfindungsgemäss hergestellten toroidförmi- In the toroidal
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gen Permanentmagnet werden die magnetischen Partikel über die gesamte äussere Peripherie verteilt. Der Magnet kann einheitlich magnetisiert werden und als Rotor von hoher Qualität für Uhrwerke oder automatische Verschlüsse verwendet werden. The magnetic particles are distributed over the entire outer periphery in a permanent magnet. The magnet can be magnetized uniformly and used as a high quality rotor for watch movements or automatic closures.
Da die Form für die Herstellung eines toroidförmigen Permanentmagneten gemäss der Erfindung in ihrer Struktur einfach ist, ist sie zweckmässig für die Bildung von kleinen, toroidförmigen Permanentmagneten. Sie erfüllt in genügender Weise die Anforderungen für die Miniaturisierung. Im weiteren werden die Herstellungskosten nicht erhöht. Since the structure for the manufacture of a toroidal permanent magnet according to the invention is simple in structure, it is expedient for the formation of small, toroidal permanent magnets. It satisfies the miniaturization requirements sufficiently. Furthermore, the manufacturing costs are not increased.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Fig. 1 ist ein Schnitt durch einen erfindungsge-mässen, toroidförmigen Permanentmagneten; Fig. 1 is a section through an inventive, toroidal permanent magnet;
Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Form zur Herstellung eines erfindungsgemässen toroidförmigen Permanentmagneten; Fig. 2 is a section through a mold for producing a toroidal permanent magnet according to the invention;
Fig. 3 ist eine Mikrofotografie, welche die interne Struktur eines erfindungsgemäss hergestellten toroidförmigen Permanentmagneten zeigt; 3 is a microphotograph showing the internal structure of a toroidal permanent magnet made according to the present invention;
Fig. 4 ist eine grafische Darstellung der Verteilung der magnetischen Fiussdichte eines toroidförmigen Permanentmagneten, der radial bipolar magnetisiert wurde; Fig. 4 is a graphical representation of the magnetic flux density distribution of a toroidal permanent magnet which has been radially bipolarly magnetized;
Fig. 5 ist eine Mikrofotografie, welche die interne Struktur eines auf bekannte Weise hergestellten toroidförmigen Permanentmagneten unter Verwendung eines einfachen Eingangs zeigt; Fig. 5 is a microphotograph showing the internal structure of a toroidal permanent magnet made in a known manner using a simple input;
Fig. 6 ist eine grafische Darstellung, welche die Verteilung der magnetischen Flussdichte eines toroidförmigen Permanentmagneten gemäss Fig. 5 zeigt, welcher radial bipolar magnetisiert wurde. FIG. 6 is a graphical representation showing the distribution of the magnetic flux density of a toroidal permanent magnet according to FIG. 5, which was magnetized radially bipolar.
Claims (3)
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