CN104969310A - 永磁体的角度误差的校正 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种磁体装置(1)，其包括至少两个彼此机械连接的子磁体(2，3)，每个子磁体(2，3)的长度(12)沿着每个子磁体(2，3)的主磁化方向(4)和/或沿着子磁体(2，3)可被磁化或设置其磁化的主方向(4)延伸，并且所述子磁体(2，3)在关于其长度(12)的端部处的彼此对置的区域被确定为第一侧(5)和第二侧(6)，其中，所述至少两个子磁体(2，3)关于其长度(12)前后相继地设置并且彼此连接，其中所述至少两个子磁体(2，3)在其磁化和/或可磁化性方面这样相对于彼此取向，使得尤其是关于整个磁体装置的磁化和/或可磁化性，一个子磁体(2)的磁化和/或可磁化性的方向与可磁化性的主磁化方向(4)和/或主方向(4)的偏差降低和/或基本上补偿另一个或相邻子磁体(3)的磁化和/或可磁化性的方向与可磁化性的主磁化方向(4)和/或主方向(4)的偏差。

Description

永磁体的角度误差的校正
技术领域
本发明涉及一种磁体装置以及一种用于制造磁体装置的方法。
背景技术
在制造永磁体、尤其是各向异性的永磁体时，经常产生磁材料的磁化和/或取向的角度误差。视磁材料的磁化方向或者说取向的期望精度的程度而定，避免所述角度误差或将其保持尽可能小相对麻烦并且可导致相对高的成本。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种磁体装置和一种用于制造磁体装置的方法，所述方法相对成本低廉和/或简单和/或允许在整个磁体装置的主磁化方向和/或可磁化性的主方向方面磁化和/或可磁化性的相对高的精度。
根据本发明，所述目的通过根据权利要求1的磁体装置以及根据权利要求8的方法来实现。
对于措辞“基本上补偿”优选理解为至少部分地补偿和/或降低和/或至少部分地弥补。
对于概念“子磁体的长度”作为替换方案优选理解为子磁体的机械对称轴线和/或长度和/或本体几何的纵向方向。
对于措辞“可磁化性或可磁化的方向和/或主方向”符合目的地是指这样的方向或者说主方向，磁材料或者说磁微粒在所述方向或者说主方向上取向，尤其是在其取向的主方向方面。
优选磁体装置的总磁场通过至少两个子磁体相对于彼此的取向这样构造，使得通过子磁体产生的磁场关于仅通过沿着主磁化方向的磁化得到的磁场的偏差在子磁体的共同作用下至少部分地得到补偿。
磁体装置优选这样构造，子磁体在其磁材料或磁微粒或晶粒方面构造成基本上各向异性的。
符合目的是，所述至少两个子磁体用相同模具制造，尤其是在其磁化和/或可磁化性方面。
优选子磁体分别基本上构造成圆柱状或圆柱段状或空心圆柱状或长方体状或具有多边形、尤其是等边多边形作为底面的棱柱状。
磁体装置优选包括多个子磁体，所述子磁体中分别相邻或者说邻接的子磁体彼此机械连接。
每个子磁体优选这样构造，使得该子磁体关于其主磁化方向和/或其可磁化性的主方向——即尤其是关于其长度——具有相对于此基本上正交的磁化和/或可磁化性，所述磁化和/或可磁化性符合目的地理解为磁化或者说可磁化性的正交的方向分量，所述正交的方向分量尤其是被称为磁化或者说可磁化性的径向的角度误差，其中，关于所述正交的磁化和/或可磁化性，一个子磁体相对于相邻的另一个子磁体布置成参照子磁体的长度或者说绕子磁体的长度或者说纵向轴线转过140°与220°之间的角度、尤其是基本上180°的角度。
优选每个子磁体这样构造，使得该子磁体的一个侧与另一个侧相比，在该侧和/或该侧的区域中布置的磁微粒和/或相应磁材料的各向异性程度较高和/或同向取向程度较高，这尤其是被称为南-北误差，其中，磁微粒和/或相应磁材料的各向异性程度较高和/或同向取向程度较高的侧被确定为该子磁体的强极，相应地，磁微粒和/或相应磁材料的各向异性程度较低和/或同向取向程度较低的侧被确定为该子磁体的弱极，其中，磁体装置这样构造，使得相邻的子磁体相对于彼此这样取向和布置，使得两个子磁体的两个弱极或两个强极彼此相邻且彼此连接。
符合目的地，磁体装置这样构造，使得子磁体的上述两种构造或者说布置相组合，由此，不仅径向的角度误差而且南-北误差得到补偿或降低或者说基本上得到补偿。符合目的地，子磁体由烧结的粉末或者注塑的或塑料连结的磁材料构成。
尤其是每个子磁体这样构造，使得该子磁体的第一或第二侧与第二或第一侧即另一侧相比，在该侧和/或该侧的区域中布置的磁微粒具有较高程度的各向异性或者说同向取向和/或基本上平行。具有磁微粒的较高程度的各向异性或者说同向取向的侧特别优选称为该子磁体的强极，相应地，具有磁微粒的较低程度的各向异性或者说同向取向的侧特别优选称为该子磁体的弱极。对于磁微粒的取向程度特别优选理解为在其相同类型或者说同向取向程度方面磁微粒的各向异性的尺度。
优选磁体装置这样构造，使得两个子磁体或者说相邻的或者说全部分别相邻的子磁体的两个强极或两个弱极彼此相邻。由此尤其是磁体装置的南-北误差可得到避免或降低或者说基本上得到补偿。
每个子磁体尤其是这样构造，使得该子磁体关于其长度或者说纵向延展具有相对于此基本上正交的磁化或者说径向的磁化或径向的可磁化性或关于其磁化或可磁化性具有径向的角度误差。
优选地，关于所述径向的磁化或径向的可磁化性或者说所述径向的角度误差，一个子磁体相对于相邻的另一个子磁体布置成——尤其是绕作为转动轴线的子磁体的长度或纵向轴线——转过140°与220°之间的角度或170°与190°之间的角度或基本上180°的角度。由此，尤其是磁体装置的角度误差或者说径向的角度误差可得到避免或降低。
优选磁体装置这样构造，使得不仅相邻的子磁体的两个强极或两个弱极彼此相邻，而且关于所述径向的磁化或径向的可磁化性或者说所述径向的角度误差，一个子磁体相对于相邻的另一个子磁体布置成——尤其是绕作为转动轴线的子磁体的长度或纵向轴线——转过140°与220°之间的角度或170°与190°之间的角度或基本上180°的角度。
符合目的的是，磁体装置的子磁体关于其中心轴线在纵向方向上或者说在其长度的方向上基本上共同地前后相继地对中地布置。
磁体装置的所述至少两个子磁体优选通过粘接剂或者说粘接而彼此连接。
磁体装置符合目的地构造成双极的，即包括两个磁极。
用于制造磁体装置的方法优选这样构造，使得所述至少两个子磁体在相同的子磁体制造模具中制造。
所述方法符合目的地这样构造，使得磁微粒和/或磁材料的取向的记忆和/或确定这样进行：所述磁材料被压制和/或烧结和/或焙烧和/或热处理和/或硬化和/或冷却。
关于所述方法优选地，在制造至少一个第一和第二子磁体作为磁体装置中的相邻的子磁体之后，所述第一和第二子磁体在其在子磁体制造模具中的取向方面以及关于其纵向方向前后相继布置，其中，每个子磁体这样构造，使得该子磁体的一个侧与该磁体的另一个侧相比，在该一个侧和/或该一个侧的区域中布置的磁微粒和/或相应磁材料各向异性程度较高和/或同向取向程度较高，其中，磁微粒和/或相应磁材料的各向异性程度较高和/或同向取向程度较高的侧被确定为该子磁体的强极，相应地，具有磁微粒和/或相应磁材料的各向异性程度较低和/或同向取向程度较低的侧被确定为该子磁体的弱极，其中，磁体装置这样构造，使得相邻的子磁体相对于彼此这样取向和布置，使得两个子磁体的两个弱极或两个强极彼此相邻且彼此连接，和/或每个子磁体这样构造，使得该子磁体关于其主磁化方向和/或其可磁化性的主方向——即尤其是关于其纵向方向——具有相对于此基本上正交的磁化和/或可磁化性，其中，关于所述正交的磁化和/或可磁化性，一个子磁体相对于相邻的另一个子磁体布置成参照所述子磁体的纵向方向转过140°与220°之间的角度、尤其是基本上180°的角度。
尤其是构造成粉末的磁材料符合目的地在通过外部施加的磁场的磁材料或者说磁微粒取向之后，尤其是通过机械的力作用来压缩或者说压制成形。接着，这样一种压制的毛坯子磁体优选被烧结或者说焙烧或者说热处理。
符合目的的是，在制造至少一个第一和第二子磁体之后，第一和第二子磁体在其在子磁体制造模具中的取向方面以及关于其长度或者说纵向方向前后相继布置，其中，第一或第二子磁体关于其两个端部在纵向方向上转动，由此，例如所述子磁体的下端部在最上部或正好相反地转动，和/或其中，第一和/或第二子磁体关于所述第一和/或第二子磁体的纵向轴线或者说长度或者说基本上公共的纵向轴线相对于彼此转动和/或取向，其中，所述相对转动和/或取向，其中，尤其是壳面旋转地转动或者说取向，被构造成通过140°与220°之间的角度或170°与190°之间的角度或基本上180°的角度。
据此，所述至少两个子磁体符合目的地彼此连接。
作为替换方案优选地，所述至少两个子磁体分别通过压缩或者说压制成形来制造，此后执行至少第一与第二子磁体之间的相对布置，然后，特别优选所述至少两个子磁体共同地被焙烧或者说烧结，以便彼此持久地连接。
优选每个子磁体的径向的角度误差和/或南-北误差在制造过程中在微粒或者说磁材料已经完成取向之后出现和/或变化和/或增强或削弱，其方式在对应的子磁体被压制和/或烧结和/或焙烧和/或冷却时机械变形。
符合目的的是，一个或者说每个子磁体的主磁化方向或者说可磁化性的主方向的分量比在其它方向上、尤其是比在正交方向或者说径向方向上强，特别优选地，磁化强度的比例或者说可磁化性或者说由于沿着主磁化方向的磁化造成的剩磁或者说剩磁的强度在主方向上的分量与在正交方向或者说径向方向上的分量的比例至少为95比5。
磁体装置符合目的地构造成永磁体。
径向的角度误差作为替换方案优选也或取而代之被称为轴向的角度误差。
此外，本发明涉及磁体装置在机动车中、尤其是在位置传感器装置中应用。
附图说明
参考标号清单
1 磁体装置
2 第一子磁体
3 第二子磁体
4 子磁体可被磁化的主磁化方向或主方向
5 子磁体的第一侧或者说强极
6 子磁体的第二侧或者说弱极
7 子磁体或者说两个子磁体的磁场
8 模具，尤其是压制模具或者说子磁体制造模具
9 正交的磁化或者说可磁化性或者说径向的角度误差的分量
10 冲头
11 模具的场线圈
12 子磁体的长度或者说子磁体的纵向方向
13 磁化场或者说磁场的磁力线，用于子磁体的磁材料或者说磁微粒的取向
在示意性的附图中：
图1示出根据现有技术在模具中示例性制造子磁体，在所述子磁体中产生南-北误差，
图2附加于南-北误差示出在这种示例性制造中产生磁材料的角度误差或者说磁化偏差或者说取向偏差，
图3示出示例性的磁体装置，南-北误差得到补偿或降低，以及
图4示出示例性的磁体装置，正交的或者说径向的或者说轴向的角度误差得到补偿或降低。
具体实施方式
现有技术作为示例性的背景描述如下：
用于测量值检测的多个应用通过磁性传感器来执行。为此使用真正的传感器和永磁体。传感器探测源自磁体的磁场——例如借助于霍尔效应传感器，探测磁场的方向——例如借助于AMR传感器，或者利用其磁化作用——例如借助于“磁通门传感器”或感应作用式传感器。通常，需要旋转对称的磁场，所述旋转对称的磁场通过呈圆盘或环或圆柱形式的永磁体来产生。所述环或圆盘或圆柱为此在轴向上、即在其纵向方向上被磁化。期望或者说需要机械的和磁的对称轴线或者说纵向方向或者说主方向重合或者说指向相同。可惜由于制造原因而通常不可能实现磁的和机械的对称轴线指向相同或者说完全一样，如借助于图2示例性解释的那样。
在两个轴线之间存在一个角度，该角度是磁体或者说子磁体2、3的所谓的径向角度误差。根据制造方法，在不同或者说多个磁体的情况下可出现所产生的角度误差的宽的分布。当磁体以大块压制时情况即如此。如果磁体逐个在轴向上压制，则所产生的径向角度误差在全部磁体中大致相同。作为另外的误差，在磁体中通常产生所谓的南-北误差，其借助于图1示例性示出。南-北误差涉及这样的事实：通常一个磁体的各极的强度/厚度不同，由此该磁体的北极与南极之间的分割线不是精确地处于该磁体的几何中心。径向角度误差参见图2，南-北误差参见图1，这两种误差是基于在压制磁体坯料时磁微粒的取向缺陷即不精确平行的取向。为了获得尽可能高的剩磁，在压制磁粉末时施加强磁场，以便使粉末的微粒取向。但该磁场不是均匀的，而是稍微发散的。由此在下侧得到强极，在上侧得到较弱的极、即弱极，参见图1。这是所提及的南-北误差。径向角度误差也是基于磁粉末的微粒的有缺陷的取向。其原因在此是磁体模具的对称轴线与经取向的磁场之间的角度(图2)。两种误差在烧结之后记忆在磁体中并且也不可通过专门磁化来补偿。
具有集成方案的实施例的示例性描述如下：
为此，磁体例如通过两个具有一半高度的磁体替代。第二磁体为此“颠倒”，由此，两个相同类型的极(或者是较弱的，或者是较强的)关于其在子磁体制造模具中的取向彼此接触。由此，南-北误差得到补偿，如示例性借助于图3所示。为了补偿径向或者说轴向的角度误差，如借助于图4所示，上方的磁体还需这样定向或者说扭转，使得磁化的不期望的径向分量指向相反方向。由此，所述分量变弱，并且在“远场”中实际上抵消。
示例性优点：
在此所提出的方法或磁体装置允许迅速地降低不期望的角度误差或者说径向角度误差和/或南-北误差。作为示例性解释如下：在轴向压制磁体时，磁体在其中被压制的区不是处于在压制之前使磁粉末取向的线圈中部。这导致：磁体的强极总是比磁体的弱极强。因为在烧结磁体时所述磁体的磁化失去，所以在稍后的磁化中得到相同数量的具有强南极和强北极的磁体，尤其是当一些子磁体的磁化取向相对于另一些子磁体的磁化取向相反时。
根据本发明，通过这里提出的示例性方法，全部子磁体和磁体装置构造得相同。南-北误差在此不再产生，或者显著降低。不需要就磁体的强极和弱极而言的定向安装——否则可能是需要的。
借助于图1解释子磁体2、3的示例性制造，所述子磁体的材料在模具8中布置在相应的模腔中。场线圈11为了使磁材料在子磁体2、3中取向而产生具有磁力线的磁场13，所述磁力线具有可磁化性的主方向4，子磁体的长度12沿着所述主方向取向，如点线所示，所述长度形成子磁体2、3的本体的几何对称轴线。在施加用于使磁微粒取向的磁场13之后，借助于冲头10压子磁体2、3的材料。因为磁场13在子磁体的上部区域6中具有比在下部区域5中小的场密度，所以在下部区域中形成子磁体的强极5，在上部区域中形成弱极6。通过磁材料在两个端部5和6上的不同程度的取向而引起的这两个不同强度的极5、6的表现被称为南-北误差。
在借助于图2示例性所示制造子磁体2、3时，通过为了使磁微粒或者说磁材料取向而借助于场线圈11产生的磁场13的径向或者说正交的分量，附加地形成径向角度误差。通过所述正交或者说径向的分量14，得到一个相对于磁化的主方向并且相对于子磁体2、3的几何对称轴线以及相对于所述子磁体的长度或者说纵向轴线12具有角度错位α的磁场。在磁微粒取向之后，子磁体2、3的材料在模具8中也借助于冲头10压紧。子磁体2、3现在具有由于在其上侧6和下侧5上的不同场密度造成的南-北误差以及具有径向角度误差。
借助于图3a)至c)现在示例性解释：在包括第一和第二子磁体的磁体装置中，南-北误差如何基本上得到补偿，至少显著降低。
图3a)示出了具有南-北误差的磁体，其中，磁化磁力线在图3a)至c)中分别用箭头表示。在图3b)中现在画出了两个子磁体2、3，所述子磁体已经在同一个模具中制造并且分别具有在其可磁化性方面强极5和弱极6。两个子磁体现在示例性地以其弱极6在轴向上彼此相接，如借助于图3c)所解释的那样彼此机械连接并且共同磁化。磁体装置1的合成的磁场7不再具有显著的南-北误差——至少在确定的最小间距内检测。
借助于图4a)至d)示例性解释：由两个子磁体2、3组成的磁体装置中的径向角度误差如何得到补偿或者至少显著降低。在此分别在上方和下方示出了磁体或者说磁体装置的侧视图和俯视图。在图4a)中，除了可磁化性的所期望的主方向的主分量M_axial之外，磁体具有可磁化性的径向分量M_radial，由此表现为可磁化性的总方向M，所述总方向也具有径向角度误差。磁微粒的取向方向由此不是平行于磁体的几何对称轴线或者说纵向方向或者说长度。在图4b)中示出了两个子磁体2和3，所述子磁体已经在同一个模具中制造并且分别具有相同程度或者说相同表现的角度误差，分别具有可磁化性的径向分量M_radial。这两个子磁体2和3现在这样前后相继设置并且相对于彼此这样取向，使得一个磁体2的径向分量相对于另一个磁体3的径向分量绕可磁化性的纵向方向或者说主方向4转过180°。如图4c)中示例性所示，两个子磁体此后彼此机械连接，且如借助于图4b)所述相对于彼此取向并且形成磁体装置1。借助于图4d)示例性解释：至少在相距磁体装置1的最小距离内，径向角度误差现在如何得到补偿或者说至少明显降低。

Claims (11)

1.一种磁体装置(1)，包括至少两个彼此机械连接的子磁体(2，3)，其中每个子磁体(2，3)的长度(12)沿着每个子磁体(2，3)的主磁化方向(4)和/或主方向(4)延伸，在所述主方向上子磁体(2，3)可被磁化或设置其磁化，并且所述子磁体(2，3)的在关于其长度(12)的端部处彼此对置的区域被确定为第一侧(5)和第二侧(6)，其中，所述至少两个子磁体(2，3)关于其长度(12)前后相继地设置并且彼此连接，其特征在于：所述至少两个子磁体(2，3)在其磁化和/或可磁化性方面相对于彼此这样取向，使得尤其是关于整个磁体装置的磁化和/或可磁化性，一个子磁体(2)的磁化和/或可磁化性的方向与主磁化方向(4)和/或可磁化性的主方向(4)的偏差降低和/或基本上补偿另一个或相邻的子磁体(3)的磁化和/或可磁化性的方向与主磁化方向(4)和/或可磁化性的主方向(4)的偏差。
2.根据权利要求1所述的磁体装置，其特征在于：所述磁体装置(1)这样构造，使得所述磁体装置的总磁场(7)通过所述至少两个子磁体(2，3)相对于彼此的取向这样构造，使得通过所述子磁体(2，3)产生的磁场关于仅通过沿着所述主磁化方向(4)的磁化得到的磁场的偏差在所述子磁体(2，3)的共同作用下至少部分地得到补偿。
3.根据权利要求1或2所述的磁体装置，其特征在于：所述子磁体(2，3)在其磁材料方面构造成基本上各向异性的。
4.根据权利要求1至3至少之一所述的磁体装置，其特征在于：所述至少两个子磁体(2，3)用相同的模具(8，10，11)制造，尤其是在其磁化和/或可磁化性方面。
5.根据权利要求1至4至少之一所述的磁体装置，其特征在于：所述子磁体(2，3)分别基本上构造成圆柱状或圆柱段状或空心圆柱状或长方体状或具有多边形、尤其是等边多边形作为底面的棱柱状。
6.根据权利要求1至5至少之一所述的磁体装置，其特征在于：每个子磁体(2，3)这样构造，使得该子磁体关于其主磁化方向(4)和/或其可磁化性的主方向(4)、即尤其是关于其长度(12)具有相对于此基本上正交的磁化(9)和/或可磁化性(9)，其中，关于所述正交的磁化(9)和/或可磁化性(9)，一个子磁体(2)相对于相邻的另一个子磁体(3)布置成参照所述子磁体(2，3)的长度转过140°与220°之间的角度、尤其是基本上180°的角度。
7.根据权利要求1至6至少之一所述的磁体装置，其特征在于：每个子磁体(2，3)这样构造，使得该子磁体的一个侧(5)与另一个侧(6)相比，在该一个侧和/或该一个侧的区域中布置的磁微粒和/或相应磁材料的各向异性程度较高和/或同向取向程度较高，其中磁微粒和/或相应磁材料的各向异性程度较高和/或同向取向程度较高的侧被确定为该子磁体(2，3)的强极(5)，相应地，磁微粒和/或相应磁材料的各向异性程度较低和/或同向取向程度较低的侧被确定为该子磁体(2，3)的弱极(6)，其中，所述磁体装置(1)这样构造，使得相邻的子磁体(2，3)相对于彼此这样取向和布置，使得两个子磁体(2，3)的两个弱极(6)或两个强极(5)彼此相邻且彼此连接。
8.一种用于制造磁体装置(1)、尤其是根据权利要求1至7至少之一所述的磁体装置(1)的方法，其中，所述磁体装置由至少两个彼此机械连接的子磁体(2，3)接合而成，其中，在制造所述子磁体(2，3)期间或时或之前，磁微粒和/或磁材料基本上或主要在作为主磁化方向(4)和/或可磁化性的主方向(4)的所述子磁体的纵向方向(12)上取向，此后磁微粒和/或磁材料的取向被记忆，其特征在于：所述至少两个子磁体(2，3)在其磁化和/或可磁化性方面相对于彼此这样取向和布置，使得尤其是关于整个磁体装置(1)的磁化和/或可磁化性，一个子磁体(2)的磁化和/或可磁化性的方向与主磁化方向(4)和/或可磁化性的主方向(4)的偏差降低和/或基本上补偿另一个或相邻的子磁体(3)的磁化和/或可磁化性的方向与主磁化方向(4)和/或可磁化性的主方向(4)的偏差。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述至少两个子磁体(2，3)在相同的子磁体制造模具(8)中制造。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：磁微粒和/或磁材料的取向的记忆和/或确定这样进行：所述磁材料被压制和/或烧结和/或焙烧和/或热处理和/或硬化和/或冷却。
11.根据权利要求8至10至少之一所述的方法，其特征在于：在制造至少一个第一和第二子磁体(2，3)之后，作为所述磁体装置(1)中的相邻的子磁体(2，3)的所述第一和第二子磁体在其在子磁体制造模具(8)中的取向方面以及关于其纵向方向前后相继布置，其中，每个子磁体(2，3)这样构造，使得该子磁体的一个侧(5)与其另一个侧(6)相比，在该一个侧和/或该一个侧的区域中布置的磁微粒和/或相应磁材料的各向异性程度较高和/或同向取向程度较高，其中，具有磁微粒和/或相应磁材料的各向异性程度较高和/或同向取向程度较高的侧被确定为该子磁体(2，3)的强极(5)，相应地，磁微粒和/或相应磁材料的各向异性程度较低和/或同向取向程度较低的侧被确定为该子磁体(2，3)的弱极(6)，其中，所述磁体装置(1)这样构造，使得相邻的子磁体(2，3)相对于彼此这样取向和布置，使得两个子磁体(2，3)的两个弱极(6)或两个强极(5)彼此相邻且彼此连接，和/或每个子磁体(2，3)这样构造，使得该子磁体关于其主磁化方向(4)和/或其可磁化性的主方向(4)——即尤其是关于其长度(12)——具有相对于此基本上正交的磁化(9)和/或可磁化性(9)，其中，关于所述正交的磁化(9)和/或可磁化性(9)，一个子磁体(2)相对于相邻的另一个子磁体(3)布置成参照所述子磁体(2，3)的纵向方向(12)转过140°与220°之间的角度、尤其是基本上180°的角度。
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