CN112103025A - 磁化装置及磁化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了磁化装置。当磁化如驱动磁体驱动泵的磁联轴器机构那样较小磁体材料时，不进行多次磁化而抑制成本，还提高被磁化物的磁化程度。磁化装置包括：中空圆筒形外部磁轭；磁体材料，其为被磁化物，在外部磁轭内面且同一周上等间隔配置偶数个；磁化器，包括与磁体材料同数的磁场产生部，磁场产生部配置于磁体材料内侧，具有与磁体材料内侧长度大致相同的外周长度，并且相邻的磁场产生部向对置的磁体材料一侧产生反极磁场；以及磁化电源装置，与磁化器连接，通过使电流在磁场产生部仅流动1次而产生磁体材料磁化所需磁场，在外部磁轭内部周向上，一个磁体材料中心与对置的磁场产生部的中心仅偏离360°除以磁体材料个数的2倍而得到的角度以下。

Description

磁化装置及磁化方法
技术领域
本发明涉及对构成磁体驱动的泵中的磁联轴器机构的磁体进行磁化的技术。
背景技术
近年来，通过磁作用驱动齿轮等驱动体、具有磁联轴器(磁耦合器)机构的泵的市场需求有进一步提高的趋势。在具有这样的磁联轴器机构的泵行业中，由于用于磁联轴器的磁体的高性能化，齿轮泵在各种流体中被采用。特别是在高粘度流体的定量转移、计量转移、油压动力传输装置中，作为高压力发生器在各种旋转速度区域使用。
另外，关于使在电机、发电机等旋转设备的驱动机构中使用的磁体高效磁化的方法，在以前进行了大量的研究和开发，其成果被申请多项专利。
例如，在专利文献1中，提出了“对固定在转子上的多个稀土磁体以高磁化率进行磁化的方法”，在专利文献2中，提出了“通过简单的方法得到无磁化部分尽可能减少的高性能磁体，通过采用粗线的励磁线圈，从而能够防止磁轭的熔断的磁化装置”。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-124414号公报
专利文献2：日本特开2002-204542号公报
发明内容
但是，上述现有技术是大型旋转设备的驱动机构中的技术，存在难以应用于使相对较小的磁体材料磁化的动作的问题。
此外，上述现有技术中的任何一个都还存在这样的问题，即，基于进行多次磁化操作，作为使磁体材料磁化的整体工作而言成本变高。
因此，鉴于上述问题，在本发明中，目的在于提供一种磁化装置，在如驱动磁体驱动泵的磁联轴器机构那样使相对小的磁体材料磁化时，不进行多次磁化动作而抑制成本、还能提高被磁化物的磁化程度。
本公开的磁化装置的一个实施方式的特征在于，该磁化装置具有：中空圆筒形的外部磁轭，其由铁磁性体形成；第1磁体材料，其为各向异性磁体的被磁化物，在所述外部磁轭的内面且同一周上等间隔地配置偶数个；第1磁化器，其包括与所述第1磁体材料相同数量的第1磁场产生部，所述第1磁场产生部配置于所述第1磁体材料的内侧，具有与所述第1磁体材料的内侧的长度大致相同的外周长度，并且，由铁芯和卷绕在该铁芯周围的线圈构成，通过电流在该线圈中流动而向对置的所述第1磁体材料的一侧产生磁场，其中，相邻的第1磁场产生部之间产生反极的磁场；以及磁化电源装置，其与所述第1磁化器连接，通过使电流在所述线圈中仅流动1次而产生所述第1磁体材料的磁化所需的磁场，其中，在所述外部磁轭内部的周向上，一个所述第1磁体材料的中心与一个对置于所述一个第1磁体材料的所述第1磁场产生部的中心，仅偏离360°除以所述第1磁体材料的个数的2倍而得到的角度以下，由所述第1磁体材料及所述外部磁轭构成的外部磁体用于通过与内部磁体的磁耦合而形成使泵的驱动体驱动的磁联轴器结构。
发明效果所公开的磁化装置在如驱动磁性驱动泵的磁联轴器机构那样使相对小的磁体材料磁化时，不进行多次磁化动作而抑制成本，还提高被磁化物的磁化程度。
附图说明
图1是示出本实施方式的外部磁体的结构示例的图。
图2是示出本实施方式的第1磁化器的结构示例的图。
图3是示出本实施方式的内部磁体的结构例的图。
图4是说明本实施方式的第1磁体材料与第1磁场产生部的位置关系的图。
图5是说明本实施方式的第2磁体材料与第2磁场产生部的位置关系的图。
图6是示出本实施方式的磁化装置的磁化性能的测量结果示例的图。
图7是示出本实施方式的磁体驱动泵的一例的图。
符号说明
1磁化装置
2外部磁轭
4第1磁体材料
6第1磁化器
8第1磁场产生部
10铁芯
12线圈
14磁化电源装置
16内部磁轭
18第2磁体材料
20第2磁化器
22第2磁场产生部
24外部磁体
26内部磁体
28磁联轴器机构
30磁体驱动泵
具体实施方式
参照附图说明用于实施本发明的方式。
(本实施方式的磁化装置的结构)
使用图1至图7说明本实施方式的磁化装置1的结构。图1是示出外部磁体24(包括外部磁轭2及第1磁体材料4)的截面图，图2是示出第1磁化器6的图。图3是示出内部磁体26(包括内部磁轭16及第2磁体材料18)的截面图。图4及图5是示出磁化动作中的磁体材料4、18与磁场产生部8、22的位置关系的图，图6是表示磁化装置1的磁化性能的测量结果例的图。图7是示出磁体驱动的泵30的截面结构的图。
磁化装置1包括外部磁轭2、第1磁体材料4、第1磁化器6、磁化电源装置14、内部磁轭16、第2磁体材料18、第2磁化器20。如图1中所示，外部磁轭2是由诸如碳钢的强磁性体形成、形成中空圆筒形或杯形形状的部位。
如图1中所示，第1磁体材料4是由钕磁体、钐-钴磁体等各向异性磁体构成、作为磁化装置1的磁化对象的被磁化物。第1磁体材料4在外部磁轭2的内面上、且在同一周上等间隔地配置偶数个。各第1磁体材料4虽然有细微差别，但形状大致相同。第1磁体材料4可以是长方体的形状，并且，可以形成沿外部磁轭2的内面的同心圆形状，此时，优选大致相同形状的第1磁体材料4以连接的方式配置。
如图2中所示，第1磁化器6包括与第1磁体材料4相同数量的第1磁场产生部8。第1磁场产生部8由铁芯10和缠绕在铁芯10周围的线圈12构成，是通过电流在线圈12中流动而使磁场向对置的第1磁体材料4的一侧产生的部位。第1磁场产生部8配置在第1磁体材料4的内侧，具有与第1磁体材料4的内侧的长度大致相同的外周长度。此外，邻接的第1磁场产生部8分别产生反极的磁场。
如图3中所示，内部磁轭16是由碳钢那样的强磁性体形成、形成圆筒形(圆柱形)形状的部位。但是，内部磁轭16也可以根据磁体的形状呈多边形。
如图3中所示，第2磁体材料18是由钕磁体、钐-钴磁体等各向异性磁体构成、作为磁化装置1的磁化对象的被磁化物。第2磁体材料18在内部磁轭16的外面上、且在同一周上等间隔地配置偶数个。各第2磁体材料18虽然有细微差别，但形状大致相同。第2磁体材料18可以是长方体的形状，并且，可以形成沿内部磁轭16的外面的同心圆形状，此时，优选大致相同形状的第2磁体材料18以连接的方式配置。
第2磁化器20包括与第2磁体材料18相同数量的第2磁场产生部22。第2磁场产生部22由铁芯10和缠绕在铁芯10周围的线圈12构成，是通过电流在线圈12中流动而使磁场向对置的作为被磁化物的第2磁体材料18的一侧产生的部位。第2磁场产生部22配置在第2磁体材料18的外侧，具有与第2磁体材料18的外侧的长度大致相同的内周长度。此外，邻接的第2磁场产生部22分别产生反极的磁场。
磁化电源装置14连接于第1磁化器6，通过使较大的电流在线圈12中仅流动1次，从而产生第1磁体材料4的磁化所需的大磁场。此外，磁化电源装置14与第2磁化器20连接，通过使较大的电流在线圈12中仅流动1次，从而产生第2磁体材料18的磁化所需的大磁场。
磁化电源装置14通过充电电路控制交流电源，通过变压器使之升压，之后通过整流电路转换为直流，将电荷积蓄在电容器组中。然后，磁化电源装置14对于该积蓄了的能量，使放电电路为ON，瞬间在线圈12流过大的电流，产生磁化所需的高磁场。
如图4所示，在磁化装置1中，在外部磁轭2内部的周向上，第1磁体材料4的中心与对置于第1磁体材料4的第1磁场产生部8的中心仅偏离360°除以第1磁体材料4个数的2倍而得到的角度以下。即，在磁化装置1中，在外部磁轭2内部的周向上，第1磁场产生部8的端部与各个第1磁体材料4的端部不一致，具有偏离，两端部的周向的偏离角为360°÷“第1磁体材料4的个数”÷2以下。
如图5所示，在磁化装置1中，在内部磁轭16的周向上，第2磁体材料18的中心和对置于第2磁体材料18的第2磁场产生部22的中心仅偏离360°除以第2磁体材料18的个数的2倍而得到的角度以下。即，在磁化装置1中，在内部磁轭16的周向上，第2磁场产生部22的端部与各个第2磁体材料18的端部不一致，具有偏离，两端部的半径方向的偏离角为360°÷“第2磁体材料18的个数”÷2以下。
如上所述，磁体材料4、18的中心与磁场产生部8、22的中心在周向上偏离，由此，磁化装置1不进行多次磁化动作而抑制成本，还能够提高被磁化物4、18的磁化程度，对该理由进行说明。
如现有的磁化装置那样，在周向上，使磁场产生部的端部与各个磁体材料的端部一致，通过磁化电源装置进行磁化动作时，相邻的磁体材料之间(间隙)成为未磁化区域。在存在该未磁化区域的情况下，在相邻的磁体材料之间形成反磁场区域，并且，在那里容易出现反极，成为损失。
另一方面，如磁化装置1那样，当在周向上，磁场产生部8、22的端部与各个磁体材料4、18的端部不一致、偏离配置时，在1个磁体材料4、18中出现N极的区域和S极的区域。在这种情况下，相邻的磁体材料4、18的连接部位成为同极，在现有方法中，由于磁场难以向反磁场区域外泄漏的状态，在连接部位产生的排斥磁场产生更强的磁场。
图6示出测量当使上述偏离的角度改变时，与全磁化(图中的100％基准线)相比，磁化装置1的磁体材料4、18的磁化程度如何变化的结果。另外，在图6中，第1磁体材料4的个数为8个。
在图6所示的测量结果中，随着上述偏离的角度变大，磁化的程度得到改善，当偏离的角度为22.5°(＝360°÷“第1磁体材料4的个数＝8个”÷2)时，磁化的程度成为峰值，成为超过全磁化的状态的结果。另外，通过在空心线圈内对磁体单体施加足够强的磁场来进行全磁化，认为此时的磁体几乎达到饱和磁化。
如图7所示，由磁化器1磁化的第1磁体材料4和外部磁轭2、以及第2磁体材料18和内部磁轭16被用作泵30的驱动体。外部磁轭2及第1磁材料4的组合被称为外部磁体24，内部磁轭16及第2磁材料18的组合被称为内部磁体26。
如图7所示，泵30是驱动体通过磁联轴器机构28驱动的结构，磁联轴器机构由外部磁体24与内部磁体26的磁耦合形成。
基于上述结构，当磁化装置1磁化如驱动磁体驱动泵30的磁联轴器机构28那样比较小的磁体材料4、18时，不进行多次磁化动作而抑制成本，还提高被磁化物4、18的磁化程度。
(本实施方式的磁化装置的使用方法)
使用图4、图5和图6说明磁化装置1的磁化方法。如图4所示，在磁化装置1中，在外部磁轭2内部的周向上，第1磁体材料4的中心与对置于第1磁体材料4第1磁场产生部8的中心仅偏离360°除以第1磁体材料4的个数的2倍而得到的角度以下，在第1磁化器6中设置外部磁轭2及第1磁体材料4。即，在磁化装置1中，在外部磁轭2内部的周向上，第1磁场产生部8的端部与各个第1磁体材料4的端部不一致，具有偏离，两端部的周向的偏离角为360°÷“第1磁体材料4的个数”÷2以下。
在磁化电源装置14中，通过充电电路控制交流电源，通过变压器使之升压，之后，通过整流电路转换为直流，在电容器组中积蓄电荷。并且，在磁化电源装置14中，关于该积蓄了的能量，使放电电路ON，瞬间向线圈12通电，在线圈12中流过大的电流，产生磁化所需的高磁场。对于由外部磁轭2及多个第1磁体材料4形成的1组外部磁体24，该磁化动作仅进行1次。
此外，如图5所示，在磁化装置1中，在内部磁轭16的周向上，第2磁体材料18的中心和对置于第2磁体材料18的第2磁场产生部22的中心仅偏离360°除以第2磁体材料18的个数的2倍而得到的角度以下，在第2磁化器20中设置内部磁轭16及第2磁体材料18。即，在磁化装置1中，在内部磁轭16的周向上，第2磁场产生部20的端部与各个第2磁体材料18的端部不一致，具有偏离，两端部的半径方向的偏离角为360°÷“第2磁体材料18的个数”÷2以下。
在磁化电源装置14中，通过充电电路控制交流电源，通过变压器使之升压，之后，通过整流电路转换为直流，在电容器组中积蓄电荷。并且，在磁化电源装置14中，关于该积蓄了的能量，使放电电路ON，瞬间向线圈12通电，在线圈12中流过大的电流，产生磁化所需的高磁场。对于由内部磁轭16及多个第2磁体材料18形成的1组外部磁体26，该磁化动作仅进行1次。
如图6所示，通过如上所述的磁化装置1的磁化方法，与不偏离地设置磁体材料4、18和磁场产生部8、22的情况相比，至少能够提高磁体材料4、18的磁化程度。此外，在如上所述的磁化装置1的磁化方法中，当磁体材料4、18与磁场产生部8、22的偏离的大小是特定范围时，能够使磁体材料4、18的磁化程度比全磁化状态更高。
因此，磁化装置1的磁化方法当磁化如驱动磁体驱动泵30的磁联轴器机构28那样比较小的磁体材料4、18时，不进行多次磁化动作而抑制成本，还提高被磁化物4、18的磁化程度。
以上，对本发明的实施方式进行了详细说明，但本发明不限于所涉及的特定实施方式，能够在权利要求书中记载的本发明主旨的范围内进行各种变形、变更。

Claims (6)

1.一种磁化装置，其特征在于，包括：
中空圆筒形状的外部磁轭，其由铁磁性体形成；
第1磁体材料，其为各向异性磁体的被磁化物，在所述外部磁轭的内面且同一周上等间隔地配置偶数个；
第1磁化器，其包括与所述第1磁体材料相同数量的第1磁场产生部，所述第1磁场产生部配置于所述第1磁体材料的内侧，具有与所述第1磁体材料的内侧的长度大致相同的外周长度，并且，由铁芯和卷绕在该铁芯周围的线圈构成，通过电流在该线圈中流动而向对置的所述第1磁体材料的一侧产生磁场，其中，相邻的第1磁场产生部之间产生反极的磁场；以及
磁化电源装置，其与所述第1磁化器连接，通过使电流在所述线圈中仅流动1次而产生所述第1磁体材料的磁化所需的磁场，
其中，在所述外部磁轭内部的周向上，一个所述第1磁体材料的中心与一个对置于所述第1磁体材料的所述第1磁场产生部的中心，仅偏离360°除以所述第1磁体材料个数的2倍而得到的角度以下，
由所述第1磁体材料及所述外部磁轭构成的外部磁体用于通过与内部磁体的磁耦合而形成使泵的驱动体驱动的磁联轴器结构。
2.根据权利要求1所述的磁化装置，其特征在于，
所述第1磁体材料彼此形状相同。
3.根据权利要求1或2所述的磁化装置，其特征在于，
所述第1磁体材料成为沿所述外部磁轭的内面的同心圆形状，
大致相同形状的所述第1磁体材料以连接的方式配置。
4.一种磁化方法，其特征在于，其为使用磁化装置的磁化方法，所述磁化装置包括：
中空圆筒形状的外部磁轭，其由铁磁性体形成；
第1磁体材料，其为各向异性磁体的被磁化物，在所述外部磁轭的内面且同一周上等间隔地配置偶数个；
第1磁化器，其包括与所述第1磁体材料相同数量的第1磁场产生部，所述第1磁场产生部配置于所述第1磁体材料的内侧，具有与所述第1磁体材料的内侧的长度大致相同的外周长度，并且，由铁芯和卷绕在该铁芯周围的线圈构成，通过电流在该线圈中流动而向对置的所述第1磁体材料的一侧产生磁场，其中，相邻的第1磁场产生部之间产生反极的磁场；以及
磁化电源装置，其与所述第1磁化器连接，通过使电流在所述线圈中流动而产生所述第1磁体材料的磁化所需的磁场，
其中，在所述外部磁轭内部的周向上，一个所述第1磁体材料的中心与一个对置于所述第1磁体材料的所述第1磁场产生部的中心以成为360°除以所述第1磁体材料个数的2倍而得到的角度以下的方式偏离，
为了以相邻的第1磁场产生部之间成为反极的方式磁化所述第1磁体材料，使产生所需磁场的电流从所述磁化电源装置在所述线圈中仅流动1次，从而进行所述第1磁体材料的磁化，
由所述第1磁体材料及所述外部磁轭构成的外部磁体用于通过与内部磁体的磁耦合而形成使泵的驱动体驱动的磁联轴器结构。
5.根据权利要求4所述的磁化方法，其特征在于，
所述第1磁体材料彼此形状相同。
6.根据权利要求4或5所述的磁化方法，其特征在于，
所述第1磁体材料成为沿所述外部磁轭的内面的同心圆形状，
大致相同形状的所述第1磁体材料以连接的方式配置。
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