CN1343033A

CN1343033A - 具有内部着磁回路的驱动器用永磁器件及其制备方法

Info

Publication number: CN1343033A
Application number: CN 01141988
Authority: CN
Inventors: 巨东英; 松山芳彦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2002-04-03

Abstract

一种具有内部着磁回路的驱动器用永磁器件及其制备方法,是在永磁石中具有由多个磁极而构成的多个信号带,并在该永磁石的内周面、端面和侧面将多个信号带的连接方向按各向异性排列,使得各个信号带以外不发生磁带。本发明的目的是通过改良无电刷马达转子等回转器件中永磁的着磁磁路和着磁波形使无电刷马达等的回转性能得到提高,并使其成本价格下降。本发明使着磁磁路的回归磁路在永磁石内部自然形成,从而排除使用屏蔽板,因此使马达的部件减少,动态特性提高。特别是这种制备方法使永磁石按磁路形成各向异性,在转子的内周面,端面和侧面的着磁波形可形成锯齿波。提高无电刷马达的性能和可靠性。减少高磁束密度的线圈,并降低成本。

Description

具有内部着磁回路的驱动器用永磁器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及永磁器件及其制备方法，特别提供了一种内部着磁回路的永磁环形器件及其制备方法，可使用于无电刷马达等各种回转机械和部件。

背景技术

以往的无电刷马达的回转子，为了使马达回转，需要提供检测回转数的周波发电用磁场。如图1所描述，内周面1的磁场用于驱动，端面2的磁场用于周波发电。要使永磁中具备这样的磁场，在制备磁石时，一般需要在径向或轴向施加各向异性磁场。另外，如日本特公平2-20129号公报中发表的内容，制备磁石时，通过在径向和轴向同时施加磁场可得到高性能的永磁器件。

然而，上述的制备方法，在内周面1和外端面2以外的5和7的部位也发生磁束，这些磁束将对马达周边的其他电子部件导致不良影响。而且，由于在5和7的端面发生磁束，从而使内周面1和外端面2的磁束下降，为了解决这些技术问题，一般要在永磁器件的外部装配一个磁性材料的环6即屏蔽板，但这种方法增加了部件数，而且要使这两个部件磁场取得平衡，装配后还需增加工艺。在装配中，部件的破裂也经常发生。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种具有内部着磁回路的驱动器用永磁器件及其制备方法，该永磁器件除需要的信号带以外，不使器件向外发生磁束，也不需要装配外环部件，使磁石的质量容易得到保障，简便了制备工艺。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：这种具有内部着磁回路的驱动器用永磁器件，是在永磁石中具有由多个磁极而构成的多个信号带，并在该永磁石的内周面、端面和侧面将多个信号带的连接方向按各向异性排列，使得各个信号带以外不发生磁束。

该方法是采用具有励磁装置的成型模具，并在成型模具内部将复数磁极而构成的信号带连接起来，通过励磁装置在永磁石中形成磁路。

在本发明的制备方法中，在上述成形工程之后，需将成形的永磁石脱磁。

在本发明的制备方法中，为了构成多磁路并使永磁石具有各向异性，配置在成型模具中的励磁装置为双励磁装置，其中一个励磁装置用于磁路外侧，另一个励磁装置用于磁路内侧。

在本发明的制备方法中，所述的磁路内侧的励磁装置可使由外侧励磁装置产生的磁束增强或减弱。

在本发明的制备方法中，在由上述的励磁装置而构成的磁束和磁路中配置材料，通过调整磁束量可以改变磁石的磁性。

在本发明的永磁器件中，永磁石由于可以复数磁极而构成的复数信号带，而且可以使各信号带之间构成各向异性排列，因此，使所述永磁石内的多个信号带由信号的山和谷的差中所得到的磁束密度值被控制在30％以内，从N极到S极，或从S极到N极的角度间隔可被控制在10度以内。

附图说明

图1为已知永磁器件及屏蔽板剖面图

图2为本发明的成形模具图

图3为本发明的永磁器件的磁束分布示意图

图3(a)为塑磁材料的配向概要图

图3(b)为用扫描电镜看到的各向异性配向组织结构图

图4为本发明的永磁器件的实施例的剖面图

图5为本发明的永磁器件的实施例的斜视图

图6(a)为本发明的方法的磁力线分布图

图6(b)为常用方法的磁力线分布图

图7为实施例1中的永磁器件成形模具剖面图

图8为实施例2中的永磁器件成形模具剖面图(磁束增强)

图9为实施例2中的永磁器件成形模具剖面图(磁束减弱)

图10为实施例3中的永磁器件成形模具剖面图

图11为实施例4中的永磁器件及其产生的磁力线示意图

图12为由励磁装置得到的矩形着磁波在内圆周面、侧面、端面分布图

图13为由励磁装置得到的矩形着磁波在内圆周面、侧面、端面分布图

图14为在内周上的4个磁极进行着磁时的波形峰和谷示意图

具体实施方式

本发明的制备方法，可以采用成型模具，成形模具如图2所示，采用按磁性排列的永磁体84，如图2(a)、图2(b)所示，永磁体84的周围为软磁材料83、非磁材料84，其中间为磁塑空腔85。图2(c)为成型模具剖视图，该成形模具上有软磁材料83及磁塑空腔86。在成形模具内装备励磁装置，使得在成形中自然形成复数信号带。另外，在脱磁中使各个信号带具有复数磁极。进一步，上述励磁装置中，为了得到各向异性的配向，配置了为了形成磁路的第一励磁装置和在磁路中配置的第二励磁装置。第二励磁装置主要是向第一励磁装置产生的强磁束和弱磁束方向发生磁束，这样制备的永磁器件，使磁性材料内部的磁性微粒按各个信号带所连接的路径排列。这样，从永磁器件中发生的磁束，只是在各自的信号带磁极内。因此，在永磁器件内，磁束仅在需要的范围内发生，提高了磁束密度，使得永磁材料的磁粉含有量既使较低也可达到要求。其磁束分布如图3所示，其中，永磁器件上的各个标号是：51为中心点，52为N极，53为极的中心，54为无磁性点，55为无取向，本发明的永磁器件的磁束分布按上述分布。而且，根据这样的制备方法，也可使连接各信号带的方向带有异向性。图3(a)为本发明的塑磁材料配向概要图，其中60表示磁的流动，在塑磁材料56上的磁N极57及在58、59位置上用扫描电镜观察并拍下的照片，如图3(b)所示，是在塑磁材料上的磁N极57上拍的照片57’及在塑磁材料上的位置58、59上用扫描电镜看到的各向异性配向的组织结构的照片58’、59’。

实施例1

以下，说明本发明的实施例。图4和图5为本发明的永磁器件实施例的剖面图和斜视图。图4的环状永磁器件可用于无电刷马达，内周面14和端面13上分别配置有不同的信号带(磁极)。因此，永磁器件18的内部沿点线15所示的那样，在永磁器件18中的磁性粒子的磁化轴在内周面14和13相连接的方向按各向异性排列。

这种被各向异性化的永磁器件18的内周面14上，如图5所示，可在圆周方向通过着磁交互配置8个N极和S极磁极，从而形成马达驱动用的界磁磁场。另外，永磁器件18的端面13上，N极和S极沿圆周方向交互配置，如果进行16极着磁，其中8个可以构成检测马达回转数的周波数发电用磁场。

从永磁器件18发生的磁束按图4和图5的模式符号17表示，磁束的发生仅在必须的信号带，即在内周面14和端面13的部分发生。不需要发生磁束的永磁器件18的外部16处基本上不发生磁束。

还有，由于在不需要的部分内没有磁束的泄漏，使得信号带13和14的磁束密度得到提高。特别是磁粉的配合比不需要很高，材料内部的疏松孔和开裂可以大幅度下降。进一步，以往的屏蔽板6可以不要，永磁器件18的单体便可构成无电刷马达的回转子，因此，部件数减少，永磁器件的动态性能提高。图6是用有限元方法按4个磁极来计算的结果，从这个结果可以看到磁场的分布。其中，图6中的(a)为本发明的方法的磁力线分布图；(b)为常用方法的磁力线分布图。

以下，利用图7对永磁器件18的制备方法进行说明。图7是永磁器件成形模具28的剖面图。永磁器件的励磁装置11为扁平的圆柱，其上下端面沿厚度方向进行磁化。此励磁装置11配置在磁性材料22的上方，励磁装置的周围，由磁性材料23’和非磁性材料23”构成。在23的外周，为了压出成形品，装配上磁性材料21’和非磁性材料21”的外环并被固定在台座20上。32是为了往成形模具内注入液状磁性材料的导入槽。

往成形模具中注入液状磁性材料来制造永磁器件时，在成形模具内部从励磁11沿着部件23，18的内周面，及端面13，部件21，最后到部件20和22并返回到励磁装置11而形成磁路12。这样在永磁器件内构成的磁化轴沿磁路成异向排列。把这样形成的永磁器件进行着磁就可实现按各种数量磁极的信号带。另外，由于这样制成的成形品在各信号带13和14上的N极或S极上属于单极带磁，而且构成两极之间的强度差。根据用途不需要这种极间的强度差时，便用脱磁的工序来消除这种极间强度差。

实施例2

以下，通过图8和图9说明实施例2。对这个实施例中的组成部件的说明，可参照于实施例1。

图8是这个实施例的剖面图。永磁器件内部虽然没有按各向异性配向的主磁路(参照图7的磁路)，但第1励磁装置可构成与实施例1同样的磁路。在这个磁路中，配置了第2励磁装置25。

第2励磁装置25，用环状永磁磁石作成，其两端分别按各个单极的厚度方向进行极化。并且，第1励磁装置11的上下极性互反，也就是说通过第2励磁装置的设置可使第1励磁装置上的磁束得到增强。

用这样的成形模具来加工永磁器件，和图7相比可使永磁器件18的内部得到更增强的各向异性配向力。

图9和图8一样是具备第1励磁装置11和第2励磁装置25’的成形模具的端面28。在这个实施例中第2励磁装置25’和图8相反方向配置，即为使第1励磁装置11的磁束变弱来设置，这样的模具可达到使永磁器件的各向异性配列力得到减弱。

实施例3

图10被用来说明另一个实施例。用于本实施例的成形模具28中，在其磁路的内部设置了为调整磁阻的器件26和27。这些调整器件由在磁性材料21’和20之间搁板构成。通过调整非磁性搁板和磁性搁板的厚度以及层数可以调整磁路的磁束量并按照所需要的各向异性配向力来成形器件，这样，调整气隙也可以做到。

实施例4

以下用图11来说明另一实施例。图11表示了由本发明的永磁器件40，和由此产生的磁力线34的状态，以及永磁器件40内部的闭磁路37的状态，还有励磁装置33配置形式。这个实施例的8个磁极由每个磁极按对称方向排列，通过励磁装置在成形中进行着磁。另外，端面39的部位由于内周部励磁的同时将8个磁极同时着磁。

永磁器件40的侧表面的励磁也是按上述方法进行着磁。

实施例的励磁方法是通过励磁装置33附加矩形波来着磁。由励磁装置得到的矩形着磁波在内圆周面36，侧面35，端面39的分布可参见图12和图13。其中，在图12中形成的波峰为43，波谷为44，波过渡区为41。在图13中形成的波峰为45，波谷为46，波过渡区为42。图14表示在内周上的4个磁极进行着磁时的波形峰49和谷50及波过渡区48。。其波形峰谷的角度差可控制在30度以内。而矩形波急刷变化的角度可控制在10度以内。图11表示了在马达上进行多极着磁时的结果。从这个结果可以证明可以得到同样的结论。

综上所述，本发明的永磁器件可以使马达的部件减少，动态特性提高，提高无电刷马达的性能和可靠性，并降低成本。

Claims

1、一种具有内部着磁回路的驱动器用永磁器件，其特征在于：是在永磁石中具有由多个磁极而构成的多个信号带，并在该永磁石的内周面、端面和侧面将多个信号带的连接方向按各向异性排列，使得各个信号带以外不发生磁束。

2、一种制备权利要求1所述的具有内部着磁回路的驱动器用永磁器件的制备方法，其特征在于：该方法是采用具有励磁装置的成型模具，并在成型模具内部将复数磁极而构成的信号带连接起来，通过励磁装置在永磁石中形成磁路。

3、根据权利要求2所述的具有内部着磁回路的驱动器用永磁器件的制备方法，其特征在于：在上述成形工程之后，需将成形的永磁石脱磁。

4、根据权利要求2或3所述的具有内部着磁回路的驱动器用永磁器件的制备方法，其特征在于：为了构成多磁路并使永磁石具有各向异性，配置在成型模具中的励磁装置为双励磁装置，其中一个励磁装置用于磁路外侧，另一个励磁装置用于磁路内侧。

5、根据权利要求4所述的具有内部着磁回路的驱动器用永磁器件的制备方法，其特征在于：所述的磁路内侧的励磁装置可使由外侧励磁装置产生的磁束增强或减弱。

6、根据权利要求2至6中的任一项所述的具有内部着磁回路的驱动器用永磁器件的制备方法，其特征在于：在由上述的励磁装置而构成的磁束和磁路中配置材料，通过调整磁束量可以改变永磁石的磁性。

7、根据权利要求1所述的具有内部着磁回路的驱动器用永磁器件，其特征在于：所述永磁石内的多个信号带由信号的山和谷的差中所得到的磁束密度值被控制在30％以内，从N极到S极，或从S极到N极的角度间隔可被控制在10度以内。