DE102013225291A1

DE102013225291A1 - Korrektur von Winkelfehlern von Dauermagneten

Info

Publication number: DE102013225291A1
Application number: DE102013225291.9A
Authority: DE
Inventors: Frank Grunwald
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2014-06-12
Also published as: US20150332832A1; KR102102498B1; CN104969310B; WO2014087012A1; KR20150092274A; CN104969310A; EP2929549A1; US9601251B2

Abstract

Magnetanordnung (1), umfassend zumindest zwei Teilmagnete (2, 3), die miteinander mechanisch verbunden sind, wobei entlang der Hauptmagnetisierungsrichtung (4) jedes Teilmagnets (2, 3) und/oder der Hauptrichtung (4), in welcher ein Teilmagnet (2, 3) magnetisierbar ist oder dessen Magnetisierung vorgesehen ist, die Länge (12) jedes Teilmagneten (2, 3) verläuft und eine erste Seite (5) und eine zweite Seite (6), als gegenüberliegende Bereiche an den Enden des Teilmagnets (2, 3) bezüglich dessen Länge (12) definiert, und wobei die wenigstens zwei Teilmagnete (2, 3) bezüglich ihrer Länge (12) hintereinander angeordnet und miteinander verbunden sind, wobei die wenigstens zwei Teilmagnete (2, 3) hinsichtlich ihrer Magnetisierung und/oder Magnetisierbarkeit so zueinander ausgerichtet sind, dass Abweichungen hinsichtlich der Richtung der Magnetisierung und/oder Magnetisierbarkeit des einen Teilmagneten (2) abweichend von der Hauptmagnetisierungsrichtung (4) und/oder Hauptrichtung (4) der Magnetisierbarkeit die Abweichungen hinsichtlich der Richtung der Magnetisierung und/oder Magnetisierbarkeit des anderen oder benachbarten Teilmagneten (3) abweichend von der Hauptmagnetisierungsrichtung (4) und/oder Hauptrichtung (4) der Magnetisierbarkeit vermindern und/oder im Wesentlichen ausgleichen, insbesondere bezogen auf die Magnetisierung und/oder Magnetisierbarkeit der gesamten Magnetanordnung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetanordnung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Magnetanordnung.
Bei der Herstellung von Dauermagneten bzw. Permanent-magneten, insbesondere anisotropen Dauermagneten, treten oftmals Winkelfehler der Magnetisierung und/oder Ausrichtung des Magnetmaterials auf. Diese möglichst gering zu halten oder zu vermeiden ist relativ aufwändig und kann zu relativ hohen Kosten führen, je nach Grad der gewünschten Präzision der Magnetisierungsrichtung bzw. Ausrichtung des Magnetmaterials.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Magnetanordnung und ein Verfahren zur Herstellung einer Magnetanordnung vorzuschlagen, welches relativ kostengünstig und/oder einfach ist und/oder eine relativ hohe Präzision der Magnetisierung und/oder Magnetisierbarkeit hinsichtlich einer Hauptmagnetisierungsrichtung und/oder Hauptrichtung der Magnetisierbarkeit der gesamten Magnetanordnung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Magnetanordnung gemäß Anspruch 1 sowie das Verfahren gemäß Anspruch 8.
Unter der Formulierung im Wesentlichen ausgeglichen wird bevorzugt die Formulierung zumindest teilweise ausgeglichen und/oder vermindern und/oder zumindest teilweise kompensiert verstanden.
Unter dem Begriff Länge des Teilmagneten wird alternativ vorzugsweise eine mechanische Symmetrieachse und/oder eine Länge und/oder Längsrichtung der Körpergeometrie des Teilmagneten verstanden.
Mit der Formulierung Richtung und/oder Hauptrichtung der Magnetisierbarkeit bzw. magnetisierbar ist zweckmäßigerweise die Richtung bzw. Hauptrichtung gemeint, in welcher das Magnetmaterial bzw. die Magnetpartikel ausgerichtet sind, insbesondere hinsichtlich einer Vorzugsrichtung ihrer Ausrichtung.
Es ist bevorzugt, dass das gesamtes magnetisches Feld der Magnetanordnung durch die Ausrichtung der wenigstens zwei Teilmagnete zueinander so ausgebildet ist, dass Abweichungen der durch die Teilmagneten erzeugten magnetischen Felder, bezogen auf magnetische Felder, die sich ausschließlich durch die Magnetisierung entlang der Hauptmagnetisierungsrichtung ergeben, im Zusammenwirken der Teilmagnete zumindest teilweise kompensiert werden.
Die Magnetanordnung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass die Teilmagnete hinsichtlich ihres Magnetmaterials bzw. der magnetischen Partikel bzw. Kristalle im Wesentlichen anisotrop ausgebildet sind.
Es ist zweckmäßig, dass die wenigstens zwei Teilmagnete mit demselben Werkzeug hergestellt sind, insbesondere hinsichtlich ihrer Magnetisierung und/oder Magnetisierbarkeit.
Es ist bevorzugt, dass die Teilmagnete jeweils im Wesentlichen zylinderförmig oder zylindersegmentförmig oder hohlzylinderförmig oder quaderförmig oder prismaförmig mit einem Vieleck, insbesondere einem gleichseitigen Vieleck, als Grundfläche, ausgebildet sind.
Die Magnetanordnung umfasst vorzugsweise mehrere Teilmagnete, von denen jeweils benachbarte bzw. aneinandergrenzende Teilmagnete mechanisch miteinander verbunden sind.
Jeder Teilmagnet ist bevorzugt so ausgebildet, dass er bezogen auf seine Hauptmagnetisierungsrichtung und/oder Hauptrichtung seiner Magnetisierbarkeit, also insbesondere bezogen auf seine Länge, eine dazu im Wesentlichen orthogonale Magnetisierung und/oder Magnetisierbarkeit aufweist, welche zweckmäßigerweise als orthogonale Richtungskomponente der Magnetisierung bzw. Magnetisierbarkeit verstanden wird, welche insbesondere als radialer Winkelfehler der Magnetisierung bzw. Magnetisierbarkeit bezeichnet wird, wobei bezüglich dieser orthogonalen Magnetisierung und/oder Magnetisierbarkeit der eine Teilmagnet relativ zu dem angrenzenden anderen Teilmagneten um einen Winkel zwischen 140° und 220°, insbesondere um einen Winkel von im Wesentlichen 180° verdreht angeordnet ist, bezogen auf die Länge bzw. um die Länge bzw. Längsachse der Teilmagnete.
Es ist bevorzugt, dass jeder Teilmagnet so ausgebildet ist, dass seine eine Seite einen höheren Grad der anisotropen und/oder gleichgerichteten Ausrichtung der in dieser Seite und/oder im Bereich dieser Seite angeordneten Magnetpartikel und/oder des entsprechenden Magnetmaterials aufweist, als seine andere Seite, was insbesondere als Nord-Süd-Fehler bezeichnet wird, wobei die Seite mit dem höheren Grad der anisotropen und/oder gleichgerichteten Ausrichtung der Magnetpartikel und/oder des entsprechenden Magnetmaterials als starker Pol des Teilmagneten definiert ist und entsprechend die Seite mit dem niedrigeren Grad der anisotropen und/oder gleichgerichteten Ausrichtung der Magnetpartikel und/oder des entsprechenden Magnetmaterials als schwacher Pol des Teilmagneten definiert ist, wobei die Magnetanordnung so ausgebildet ist, dass benachbarte Teilmagnete so zueinander ausgerichtet und angeordnet sind, dass zwei schwache Pole oder zwei starke Pole der beiden Teilmagnete aneinander grenzen und miteinander verbunden sind.
Zweckmäßigerweise ist die Magnetanordnung so ausgebildet, dass die beiden vorgenannten Ausbildungen bzw. Anordnungen der Teilmagnete kombiniert werden, so dass sowohl der radiale Winkelfehler, als auch der Nord-Süd-Fehler kompensiert bzw. vermindert bzw. im Wesentlichen ausgeglichen sind. Zweckmäßigerweise bestehen die Teilmagnete aus gesintertem Pulver oder kunststoffgespritztem bzw. kunststoffgebundenem Magnetmaterial.
Insbesondere ist jeder Teilmagnet so ausgebildet, dass seine erste oder zweite Seite einen höheren Grad der anisotropen bzw. im Wesentlichen parallelen bzw. gleichgerichteten Ausrichtung der auf dieser Seite bzw. im Bereich dieser Seite angeordneten Magnetpartikel aufweist, als in der zweiten oder ersten Seite, also in der anderen Seite. Die Seite mit dem höheren Grad der anisotropen bzw. gleichgerichteten Ausrichtung der Magnetpartikel wird besonders bevorzugt als starker Pol der Teilmagneten bezeichnet und entsprechend die Seite mit dem niedrigeren Grad der anisotropen bzw. gleichgerichteten Ausrichtung der Magnetpartikel wird besonders bevorzugt als schwacher Pol des Teilmagneten bezeichnet. Unter diesem Grad der Ausrichtung der Magnetpartikel wird ganz besonders bevorzugt ein Maß für die Anisotropie der Magnetpartikel hinsichtlich deren gleichartiger bzw. gleichgerichteter Ausrichtung verstanden.
Es ist bevorzugt, dass die Magnetanordnung so ausgebildet ist, dass die beiden starken Pole oder die beiden schwachen Pole der zwei Teilmagnete bzw. benachbarter bzw. jeweils sämtlicher benachbarter Teilmagnete aneinander grenzen. Hierdurch kann insbesondere der Nord-Süd-Fehler der Magnetanordnung vermieden bzw. vermindert werden bzw. im Wesentlichen ausgeglichen werden.
Jeder Teilmagnet ist insbesondere so ausgebildet, dass er bezogen auf seine Länge bzw. Längenausdehnung eine dazu im Wesentlichen orthogonale bzw. eine radiale Magnetisierung oder radiale Magnetisierbarkeit oder einen radialen Winkelfehler bezüglich seiner Magnetisierung oder Magnetisierbarkeit aufweist.
Es ist bevorzugt, dass bezüglich dieser radialen Magnetisierung oder radialen Magnetisierbarkeit bzw. dieses radialen Winkelfehlers der eine Teilmagnet relativ zu dem angrenzenden anderen Teilmagneten um einen Winkel zwischen 140° und 220° oder um einen Winkel zwischen 170° und 190° oder um einen Winkel von im Wesentlichen 180° verdreht, insbesondere verdreht um die Länge oder Längsachse der Teilmagneten als Drehachse, angeordnet ist. Hierdurch kann insbesondere ein Winkelfehler bzw. radialer Winkelfehler der Magnetanordnung vermieden oder vermindert werden.
Es ist bevorzugt, dass die Magnetanordnung so ausgebildet ist, dass
sowohl die beiden starken Pole oder die beiden schwachen Pole der zwei Teilmagnete bzw. benachbarter Teilmagnete aneinander grenzen und
dass als auch bezüglich dieser/ der radialen Magnetisierung oder radialen Magnetisierbarkeit bzw. dieses radialen Winkelfehlers der eine Teilmagnet relativ zu dem angrenzenden anderen Teilmagnet um einen Winkel zwischen 140° und 220° oder um einen Winkel zwischen 170° und 190° oder um einen Winkel von im Wesentlichen 180° verdreht, insbesondere verdreht um die Länge oder Längsachse der Teilmagneten als Drehachse, angeordnet ist.
Es ist zweckmäßig, dass die Teilmagnete der Magnetanordnung bezüglich ihrer Mittelachse in Längsrichtung bzw. in Richtung ihrer Länge im Wesentlichen gemeinsam hintereinander zentriert angeordnet sind.
Die wenigstens zwei Teilmagneten der Magnetanordnung sind vorzugsweise durch einen Kleber bzw. Verkleben miteinander verbunden.
Die Magnetanordnung ist zweckmäßigerweise bipolar ausgebildet, umfasst also zwei magnetische Pole.
Das Verfahren zur Herstellung der Magnetanordnung ist vorzugsweise so ausgeprägt, dass die wenigstens zwei Teilmagnete in demselben Teilmagnet-Herstellungswerkzeug hergestellt werden.
Das Verfahren ist zweckmäßigerweise so ausgestaltet, dass das Einprägen und/oder Festigen der Ausrichtung der Magnetpartikel und/oder des magnetischen Materials dadurch erfolgt, dass dieses gepresst und/oder gesintert und/oder gebacken und/oder wärmebehandelt wird und/oder ausgehärtet und/oder abgekühlt wird.
Es ist hinsichtlich des Verfahrens bevorzugt, dass nach der Herstellung von wenigstens einem ersten und einem zweiten Teilmagneten, als benachbarte Teilmagnete in der Magnetanordnung, der erste und der zweite Teilmagnet hinsichtlich ihrer Ausrichtung im Teilmagnet-Herstellungswerkzeug und bezüglich ihrer Längsrichtung hintereinander angeordnet werden, wobei jeder Teilmagnet so ausgebildet ist, dass seine eine Seite einen höheren Grad der anisotropen und/oder gleichgerichteten Ausrichtung der in dieser Seite und/oder im Bereich dieser Seite angeordneten Magnetpartikel und/oder des entsprechenden Magnetmaterials aufweist, als seine andere Seite, wobei die Seite mit dem höheren Grad der anisotropen und/oder gleichgerichteten Ausrichtung der Magnetpartikel und/oder des entsprechenden Magnetmaterials als starker Pol des Teilmagneten definiert ist und entsprechend die Seite mit dem niedrigeren Grad der anisotropen und/oder gleichgerichteten Ausrichtung der Magnetpartikel und/oder des entsprechenden Magnetmaterials als schwacher Pol des Teilmagneten definiert ist, wobei die Magnetanordnung so ausgebildet wird, dass benachbarte Teilmagnete so zueinander ausgerichtet und angeordnet werden, dass zwei schwache Pole oder zwei starke Pole der beiden Teilmagnete aneinander grenzen und miteinander verbunden werden, und/oder jeder Teilmagnet so ausgebildet ist, dass er bezogen auf seine Hauptmagnetisierungsrichtung und/oder Hauptrichtung seiner Magnetisierbarkeit, also insbesondere bezogen auf seine Längsrichtung, eine dazu im Wesentlichen orthogonale Magnetisierung und/oder Magnetisierbarkeit aufweist, wobei bezüglich dieser orthogonalen Magnetisierung und/oder Magnetisierbarkeit der eine Teilmagnet relativ zu dem angrenzenden anderen Teilmagnet um einen Winkel zwischen 140° und 220°, insbesondere um einen Winkel von im Wesentlichen 180° verdreht angeordnet wird, bezogen auf die Längsrichtung der Teilmagnete.
Das Magnetmaterial, insbesondere als Pulver ausgebildet, wird zweckmäßigerweise nach der Ausrichtung des Magnetmaterials bzw. der Magnetpartikel durch ein extern angelegtes Magnetfeld komprimiert bzw. in Form gepresst, insbesondere durch mechanische Krafteinwirkung. Anschließend wird solch ein gepresster Rohteilmagnet bevorzugt gesintert bzw. gebacken bzw. wärmebehandelt.
Es ist zweckmäßig, dass nach der Herstellung von wenigstens einem ersten und einem zweiten Teilmagneten der erste und der zweite Teilmagnet hinsichtlich ihrer Ausrichtung im Teilmagnet-Herstellungswerkzeug und bezüglich ihrer Länge bzw. Längsachse hintereinander angeordnet werden, wobei der erste oder zweite Teilmagnet bezüglich seiner beiden Enden in Längsrichtung umgedreht wird, so dass beispielsweise sein unteres Ende zuoberst oder andersherum gedreht wird, und/oder wobei der erste und/oder zweite Teilmagnet relativ zueinander verdreht und/oder ausgerichtet werden, hinsichtlich ihrer Längsachse bzw. Länge bzw. im Wesentlichen gemeinsamer Längsachse, wobei diese relative Verdrehung und/oder Ausrichtung, wobei insbesondere die Mantelfläche rotatorisch gedreht bzw. ausgerichtet wird, um einen Winkel zwischen 140° und 220° oder um einen Winkel zwischen 170° und 190° oder um einen Winkel von im Wesentlichen 180° ausgeführt wird.
Danach werden die wenigstens zwei Teilmagneten zweckmäßigerweise miteinander verbunden.
Alternativ vorzugsweise werden die wenigstens zwei Teilmagneten jeweils durch Komprimieren bzw. in Form pressen hergestellt, wonach die relative Anordnung zwischen wenigstens dem ersten und zweiten Teilmagneten durchgeführt wird und wonach besonders bevorzugt die wenigstens beiden Teilmagneten gemeinsam gebacken bzw. gesintert werden um dauerhaft miteinander verbunden zu werden.
Es ist bevorzugt, dass der radiale Winkelfehler und/oder Nord-Süd-Fehler jedes Teilmagneten im Zuge der Herstellung nach bereits erfolgter Ausrichtung der Partikel bzw. des Magnetmaterials entsteht und/oder sich ändert und/oder verstärkt oder abgeschwächt wird, indem sich beim Pressen und/oder Sintern und/oder Backen und/oder Abkühlen der jeweilige Teilmagnet mechanisch verformt.
Es ist zweckmäßig, dass die Komponente der Hauptmagnetisierungsrichtung bzw. der Hauptrichtung der Magnetisierbarkeit eines bzw. jedes Teilmagneten stärker ist als in anderen Richtungen, insbesondere als in orthogonaler bzw. radialer Richtung, besonders bevorzugt ist das Verhältnis der Magnetisierungsstärke bzw. Stärke der Magnetisierbarkeit bzw. der magnetischen Remanenz bzw. der magnetischen Remanenz in Folge einer Magnetisierung entlang der Hauptmagnetisierungsrichtung, der Komponente in Hauptrichtung zur Komponente in orthogonaler bzw. radialer Richtung mindestens 95 zu 5.
Die Magnetanordnung ist zweckmäßigerweise als Permanentmagnet bzw. Dauermagnet ausgebildet.
Der radiale Winkelfehler wird alternativ vorzugsweise auch oder stattdessen als axialer Winkelfehler bezeichnet.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf die Verwendung der Magnetanordnung in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Positionssensoranordnungen.
Bezugszeichenliste

1: Magnetanordnung
2: erster Teilmagnet
3: zweiter Teilmagnet
4: Hauptmagnetisierungsrichtung bzw. Hauptrichtung, in welcher der Teilmagnet magnetisierbar ist
5: erste Seite des Teilmagneten bzw. starker Pol
6: zweite Seite des Teilmagneten bzw. schwacher Pol
7: magnetisches Feld der Teilmagneten bzw. der beiden Teilmagneten
8: Werkzeug, insbesondere Presswerkzeug, bzw. Teilmagnet-Herstellungswerkzeug
9: orthogonale Magnetisierung bzw. Magnetisierbarkeit bzw. Komponente des radialen Winkelfehlers
10: Stempel
11: Feldspulen des Werkzeugs
12: Länge des Teilmagneten bzw. Längsrichtung des Teilmagneten
13: Feldlinien des Magnetisierungsfelds bzw. des Magnetfelds zur Ausrichtung des Magnetmaterials bzw. der Magnetpartikel eines Teilmagneten

Es zeigen in schematischer Darstellung
1 die beispielhafte Herstellung eines Teilmagneten in einem Werkzeug gemäß dem Stand der Technik, bei dem ein Nord-Süd-Fehler erzeugt wird,
2 das Auftreten eines Winkelfehlers bzw. einer Magnetisierungs- bzw. Ausrichtungsabweichung des Magnetmaterials bei einer solchen beispielhaften Herstellung, zusätzlich zu einem Nord-Süd-Fehler,
3 eine beispielhafte Magnetanordnung, mit einem kompensierten bzw. verminderten Nord-Süd-Fehler, und
4 eine beispielgemäße Magnetanordnung, mit einem kompensierten bzw. verminderten orthogonalen bzw. radialen bzw. axialen Winkelfehler.
Stand der Technik, als beispielhafte Hintergrunderläuterung:
Viele Anwendungen zur Messwerterfassung werden mit magnetischen Sensoren durchgeführt. Dazu werden der eigentliche Sensor und ein Dauermagnet verwendet. Der Sensor detektiert das vom Magneten ausgehende Magnetfeld, beispielsweise mittels eines Hall-Effekt-Sensors, die Richtung des magnetischen Feldes, beispielsweise mittels eines AMR-Sensors, oder nutzt dessen magnetisierende Wirkung, beispielsweise mittels eines „Flux-Gate-Sensors“ oder eines induktiv wirkenden Sensors aus. Oft werden rotationssymmetrische Magnetfelder benötigt, die durch Permanentmagnete in Form von Ronden oder Ringen oder Zylindern erzeugt werden. Diese Ringe bzw. Ronden bzw. Zylinder sind dazu axial, also in ihrer Längsrichtung magnetisiert. Gewünscht bzw. notwendig ist, dass die mechanische und die magnetische Symmetrieachse bzw. Längs- bzw. Hauptrichtung deckungsgleich bzw. gleichgerichtet sind. Leider ist es herstellungsbedingt oft nicht möglich, dass die magnetische und mechanische Symmetrieachse gleichgerichtet bzw. identisch sind, wie anhand der 2 beispielhaft veranschaulicht.
Zwischen den beiden Achsen besteht ein Winkel, der sog. radiale Winkelfehler des Magneten, bzw. Teilmagneten 2, 3. Abhängig vom Herstellungsverfahren kann es zu einer breiten Verteilung der auftretenden Winkelfehler bei unterschiedlichen bzw. mehreren Magneten kommen. Dies ist dann der Fall wenn die Magnete in großen Blöcken gepresst werden. Wenn die Magnete einzeln axial gepresst werden, ist der auftretende radiale Winkelfehler bei allen Magneten etwa gleich. Als weiterer Fehler tritt häufig der sog. Nord-Süd-Fehler bei Magneten auf, der beispielhaft anhand der 1 veranschaulicht ist. Bei dem Nord-Süd-Fehler handelt es sich um die Tatsache, dass häufig die Stärke der Pole eines Magneten unterschiedlich ausgeprägt ist und dadurch die Trennungslinie zwischen Nord und Südpol des Magneten nicht genau in der geometrischen Mitte des Magneten liegt. Beide Fehler, der radiale Winkelfehler siehe 2, als auch der Nord-Süd-Fehler siehe 1, beruhen auf der mangelhaften, d.h.: nicht exakt parallelen Ausrichtung der Magnet-Partikel beim Pressen der Magnet-Rohlinge. Um möglichst hohe Remanenzen zu erzielen, wird beim Pressen des Magnetpulvers ein starkes Magnetfeld angelegt, um die Partikel des Pulvers auszurichten. Dieses Magnetfeld ist jedoch nicht homogen, sondern leicht divergent. Dadurch ergeben sich ein starker Pol auf der Unterseite und ein schwächerer, also schwacher Pol auf der Oberseite, siehe 1. Das ist der erwähnte Nord-Süd-Fehler. Der radiale Winkelfehler beruht ebenfalls auf einer fehlerhaften Ausrichtung der Partikel des Magnetpulvers. Ursache ist hier ein Winkel zwischen der Symmetrieachse des Magnetwerkzeugs und dem ausrichtenden Magnetfeld (2) Beide Fehler sind nach dem Sintern im Magneten eingeprägt und auch nicht durch ein spezielles Magnetisieren zu kompensieren.
Es folgt eine beispielhafte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit integrierten Varianten:
Dazu wird der Magnet beispielsweise durch zwei Magnete ersetzt, die die halbe Höhe aufweisen. Der zweite Magnet wird dazu „auf den Kopf gestellt“, so dass sich zwei gleichartige Pole, bezüglich ihrer Ausrichtung im Teilmagnet-herstellungswerkzeug, berühren (entweder die schwächeren oder die stärkeren). Dadurch wird der Nord-Süd-Fehler kompensiert, wie beispielhaft anhand der 3 dargestellt wird. Um den radialen bzw. axialen Winkelfehler zu kompensieren, wie anhand der 4 dargestellt, muss der obere Magnet noch so orientiert sein bzw. verdreht werden, dass die unerwünschten, radialen Komponenten der Magnetisierung in entgegengesetzte Richtung zeigen. Dadurch schwächen sich diese Komponenten und löschen sich im „Fernfeld“ praktisch aus.
Beispielhafte Vorteile:
Das hier vorgestellte Verfahren bzw. die Magnetanordnung ermöglicht es den unerwünschten Winkelfehler bzw. radialen Winkelfehler und/oder den Nord-Süd-Fehler drastisch zu reduzieren. Als beispielhafte Erläuterung: Beim axialen Pressen von Magneten, liegt die Zone in der der Magnet gepresst wird nicht in der Mitte der Spule, die das Magnetpulver vor dem Pressen ausrichtet. Das führt dazu, dass der starke Pol des Magneten immer stärker ausfällt als der schwache Pol des Magneten. Da beim Sintern der Magnete deren Magnetisierung verloren geht, gibt es beim späteren Aufmagnetisieren eine gleiche Anzahl von Magneten mit starkem Südpol und starkem Nordpol, insbesondere wenn bei den einen Teilmagneten die Magnetisierungsorientierung entgegengesetzt zu den anderen Teilmagneten ausgeprägt ist.
Durch das hier vorgestellte beispielhafte Verfahren sind beispielgemäß alle Teilmagnete und Magnetanordnungen gleich ausgebildet. Der Nord-Süd-Fehler tritt hier nicht mehr auf oder ist wesentlich vermindert. Ein sonst möglicherweise notwendiger orientierter Einbau bezüglich des starken und schwachen Pols des Magneten ist nicht notwendig.
Anhand der 1 ist die beispielhafte Herstellung eines Teilmagneten 2, 3 veranschaulicht, dessen Material in Werkzeug 8 in einer entsprechenden Kavität angeordnet ist. Feldspulen 11 erzeugen zur Ausrichtung des Magnetmaterials im Teilmagneten 2, 3 ein Magnetfeld mit den Feldlinien 13, welche eine Hauptrichtung 4 der Magnetisierbarkeit aufweisen, entlang welcher die Länge 12 des Teilmagneten, gepunktet dargestellt, ausgerichtet ist, welche eine geometrische Symmetrieachse des Körpers des Teilmagneten 2, 3 bildet. Nach Anlegen des Magnetfelds 13 zur Ausrichtung der Magnetpartikel wird das Material des Teilmagneten 2, 3 mittels Stempel 10 gepresst. Da das Magnetfeld 13 im oberen Bereich 6 des Teilmagneten weniger Felddichte aufweist, als im unteren Bereich 5, entsteht im unteren Bereich ein starker Pol 5, des Teilmagneten und im oberen Bereich ein schwacher Pol 6. Die Ausprägung dieser beiden unterschiedlich starken Pole 5, 6, hervorgerufen durch den unterschiedlichen Grad der Ausrichtung des Magnetmaterial an den beiden Enden 5 und 6, nennt man Nord-Süd-Fehler.
Bei der anhand der 2 beispielhaft dargestellten Herstellung eines Teilmagneten 2, 3 entsteht zusätzlich ein radialer Winkelfehler, durch eine radiale bzw. orthogonale Komponente des Magnetfelds 13, das zur Ausrichtung der Magnetpartikel bzw. des Magnetmaterials mittels der Feldspulen 11 erzeugt wird. Durch diese orthogonale bzw. radiale Komponente 14 ergibt sich ein Magnetfeld, dass einen Winkelversatz α zur Hauptrichtung der Magnetisierung und zur geometrischen Symmetrieachse des Teilmagneten 2, 3 sowie zu dessen Länge bzw. Längsachse 12 aufweist. Nach der Ausrichtung der Magnetpartikel wird das Material des Teilmagneten 2, 3 im Werkzeug 8 ebenfalls mittels Stempel 10 verpresst. Der Teilmagnet 2, 3 weist nun einen Nord-Süd-Fehler wegen der unterschiedlichen Felddichte an seiner Ober, und Unterseite 6, 5 sowie einen radialen Winkelfehler auf.
Anhand der 3a) bis c) wird nun beispielhaft erläutert, wie bei einer Magnetanordnung, umfassend einen ersten und einen zweiten Teilmagneten der Nord-Süd-Fehler im Wesentlichen kompensiert, zumindest wesentlich vermindert wird. 3a) zeigt einen Magneten mit Nord-Süd-Fehler, wobei die Magnetisierungsfeldlinien in 3a) bis c) jeweils mit den Pfeilen veranschaulicht sind. In 3b) sind nun zwei Teilmagnete 2, 3 abgebildet, die im selben Werkzeug hergestellt worden sind und jeweils einen starken Pol 5 und einen schwachen Pol 6 hinsichtlich ihrer Magnetisierbarkeit aufweisen. Die beiden Teilmagnete werden nun beispielhaft mit ihren schwachen Polen 6 axial aneinandergefügt und wie anhand der 3c) veranschaulicht mechanisch miteinander verbunden und gemeinsam magnetisiert. Das resultierende Magnetfeld 7 der Magnetanordnung 1 weist, zumindest in einem definierten Mindestabstand erfasst, keinen wesentlichen Nord-Süd-Fehler mehr auf.
Anhand der 4a) bis d) ist beispielhaft veranschaulicht, wie der radiale Winkelfehler in einer Magnetanordnung bestehend aus zwei Teilmagneten 2, 3 kompensiert bzw. zumindest wesentlich verringert wird. Dabei ist jeweils oben eine Seitenansicht und unten eine Draufsicht auf den Magneten bzw. die Magnetanordnung dargestellt. Neben der dominanten Komponente der erwünschten Hauptrichtung M_axial der Magnetisierbarkeit weist der Magnet in 4a) eine radiale Komponente M_radial der Magnetisierbarkeit auf, wodurch die gesamte Richtung der Magnetisierbarkeit M ausgeprägt ist, die eben einen radialen Winkelfehler aufweist. Die Ausrichtungsrichtung der Magnetpartikel ist somit nicht parallel zur geometrischen Symmetrieachse bzw. Längsachse bzw. Länge des Magneten. In 4b) sind zwei Teilmagneten 2 und 3 dargestellt, welche im selben Werkzeug hergestellt worden sind und jeweils einen gleich starken bzw. gleich ausgeprägten Winkelfehler aufweisen, jeweils mit der radialen Komponente der Magnetisierbarkeit M_radial. Diesen beiden Teilmagneten 2 und 3 werden nun so hintereinander angeordnet und so zueinander ausgerichtet bzw. dass die Radialkomponente des einen Magneten 2 um 180° zur Radialkomponente des anderen Magneten 3 verdreht ist, um die Längsachse bzw. Hauptrichtung der Magnetisierbarkeit 4. Wie in 4c) beispielhaft dargestellt, sind die beiden Teilmagnete danach mechanisch miteinander verbunden und, wie anhand der 4b) beschrieben, zueinander ausgerichtet und bilden Magnetanordnung 1. Anhand der 4d) ist beispielhaft veranschaulicht, wie zumindest in einer Mindestentfernung zur Magnetanordnung 1 der radiale Winkelfehler nun kompensiert bzw. zumindest erheblich vermindert ist.

Claims

Magnetanordnung (1), umfassend zumindest zwei Teilmagnete (2, 3), die miteinander mechanisch verbunden sind, wobei entlang der Hauptmagnetisierungsrichtung (4) jedes Teilmagnets (2, 3) und/oder der Hauptrichtung (4), in welcher ein Teilmagnet (2, 3) magnetisierbar ist oder dessen Magnetisierung vorgesehen ist, die Länge (12) jedes Teilmagneten (2, 3) verläuft und eine erste Seite (5) und eine zweite Seite (6), als gegenüberliegende Bereiche an den Enden des Teilmagnets (2, 3) bezüglich dessen Länge (12) definiert, und wobei die wenigstens zwei Teilmagnete (2, 3) bezüglich ihrer Länge (12) hintereinander angeordnet und miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Teilmagnete (2, 3) hinsichtlich ihrer Magnetisierung und/oder Magnetisierbarkeit so zueinander ausgerichtet sind, dass Abweichungen hinsichtlich der Richtung der Magnetisierung und/oder Magnetisierbarkeit des einen Teilmagneten (2) abweichend von der Hauptmagnetisierungsrichtung (4) und/oder Hauptrichtung (4) der Magnetisierbarkeit die Abweichungen hinsichtlich der Richtung der Magnetisierung und/oder Magnetisierbarkeit des anderen oder benachbarten Teilmagneten (3) abweichend von der Hauptmagnetisierungsrichtung (4) und/oder Hauptrichtung (4) der Magnetisierbarkeit vermindern und/oder im Wesentlichen ausgleichen, insbesondere bezogen auf die Magnetisierung und/oder Magnetisierbarkeit der gesamten Magnetanordnung.
Magnetanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese (1) so ausgebildet ist, dass ihr gesamtes magnetisches Feld (7) durch die Ausrichtung der wenigstens zwei Teilmagnete (2, 3) zueinander so ausgebildet ist, dass Abweichungen der durch die Teilmagneten (2, 3) erzeugten magnetischen Felder, bezogen auf magnetische Felder, die sich ausschließlich durch die Magnetisierung entlang der Hauptmagnetisierungsrichtung (4) ergeben, im Zusammenwirken der Teilmagnete (2, 3) zumindest teilweise kompensiert werden.
Magnetanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilmagnete (2, 3) hinsichtlich ihres Magnetmaterials im Wesentlichen anisotrop ausgebildet sind.
Magnetanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Teilmagnete (2, 3) mit demselben Werkzeug (8, 10, 11) hergestellt sind, insbesondere hinsichtlich ihrer Magnetisierung und/oder Magnetisierbarkeit.
Magnetanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilmagnete (2, 3) jeweils im Wesentlichen zylinderförmig oder zylindersegmentförmig oder hohlzylinderförmig oder quaderförmig oder prismaförmig mit einem Vieleck, insbesondere einem gleichseitigen Vieleck, als Grundfläche, ausgebildet sind.
Magnetanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Teilmagnet (2, 3) so ausgebildet ist, dass er bezogen auf seine Hauptmagnetisierungsrichtung (4) und/oder Hauptrichtung (4) seiner Magnetisierbarkeit, also insbesondere bezogen auf seine Länge (12), eine dazu im Wesentlichen orthogonale Magnetisierung (9) und/oder Magnetisierbarkeit (9) aufweist, wobei bezüglich dieser orthogonalen Magnetisierung (9) und/oder Magnetisierbarkeit (9) der eine Teilmagnet (2) relativ zu dem angrenzenden anderen Teilmagneten (3) um einen Winkel zwischen 140° und 220°, insbesondere um einen Winkel von im Wesentlichen 180° verdreht angeordnet ist, bezogen auf die Länge der Teilmagneten (2, 3).
Magnetanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Teilmagnet (2, 3) so ausgebildet ist, dass seine eine Seite (5) einen höheren Grad der anisotropen und/oder gleichgerichteten Ausrichtung der in dieser Seite und/oder im Bereich dieser Seite angeordneten Magnetpartikel und/oder des entsprechenden Magnetmaterials aufweist, als seine andere Seite (6), wobei die Seite mit dem höheren Grad der anisotropen und/oder gleichgerichteten Ausrichtung der Magnetpartikel und/oder des entsprechenden Magnetmaterials als starker Pol (5) des Teilmagneten (2, 3) definiert ist und entsprechend die Seite mit dem niedrigeren Grad der anisotropen und/oder gleichgerichteten Ausrichtung der Magnetpartikel und/oder des entsprechenden Magnetmaterials als schwacher Pol (6) des Teilmagneten (2, 3) definiert ist, wobei die Magnetanordnung (1) so ausgebildet ist, dass benachbarte Teilmagnete (2, 3) so zueinander ausgerichtet und angeordnet sind, dass zwei schwache Pole (6) oder zwei starke Pole (5) der beiden Teilmagnete (2, 3) aneinander grenzen und miteinander verbunden sind.
Verfahren zum Herstellen einer Magnetanordnung (1), insbesondere einer Magnetanordnung (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Magnetanordnung aus zumindest zwei Teilmagneten (2, 3) zusammengefügt wird, welche mechanisch miteinander verbunden werden, wobei während oder bei oder vor der Herstellung der Teilmagnete (2, 3) die Magnetpartikel und/oder das magnetische Material in einer Längsrichtung (12) des Teilmagneten, als Hauptmagnetisierungsrichtung (4) und/oder Hauptrichtung (4) der Magnetisierbarkeit im Wesentlichen oder hauptsächlich ausgerichtet werden, wonach die Ausrichtung der Magnetpartikel und/oder des magnetischen Materials eingeprägt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Teilmagnete (2, 3) hinsichtlich ihrer Magnetisierung und/oder Magnetisierbarkeit so zueinander ausgerichtet und angeordnet werden, dass Abweichungen hinsichtlich der Richtung der Magnetisierung und/oder Magnetisierbarkeit des einen Teilmagneten (2) abweichend von der Hauptmagnetisierungsrichtung (4) und/oder Hauptrichtung (4) der Magnetisierbarkeit die Abweichungen hinsichtlich der Richtung der Magnetisierung und/oder Magnetisierbarkeit des anderen oder benachbarten Teilmagneten (3) abweichend von der Hauptmagnetisierungsrichtung (4) und/oder Hauptrichtung (4) der Magnetisierbarkeit vermindern und/oder im Wesentlichen ausgleichen, insbesondere bezogen auf die Magnetisierung und/oder Magnetisierbarkeit der gesamten Magnetanordnung (1).
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Teilmagnete (2, 3) in demselben Teilmagnet-Herstellungswerkzeug (8) hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einprägen und/oder Festigen der Ausrichtung der Magnetpartikel und/oder des magnetischen Materials dadurch erfolgt, dass dieses gepresst und/oder gesintert und/oder gebacken und/oder wärmebehandelt wird und/oder ausgehärtet und/oder abgekühlt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Herstellung von wenigstens einem ersten und einem zweiten Teilmagneten (2, 3), als benachbarte Teilmagnete (2, 3) in der Magnetanordnung (1), der erste und der zweite Teilmagnet hinsichtlich ihrer Ausrichtung im Teilmagnet-Herstellungswerkzeug (8) und bezüglich ihrer Längsrichtung hintereinander angeordnet werden, wobei jeder Teilmagnet (2, 3) so ausgebildet ist, dass seine eine Seite (5) einen höheren Grad der anisotropen und/oder gleichgerichteten Ausrichtung der in dieser Seite und/oder im Bereich dieser Seite angeordneten Magnetpartikel und/oder des entsprechenden Magnetmaterials aufweist, als seine andere Seite (6), wobei die Seite mit dem höheren Grad der anisotropen und/oder gleichgerichteten Ausrichtung der Magnetpartikel und/oder des entsprechenden Magnetmaterials als starker Pol (5) des Teilmagneten (2, 3) definiert ist und entsprechend die Seite mit dem niedrigeren Grad der anisotropen und/oder gleichgerichteten Ausrichtung der Magnetpartikel und/oder des entsprechenden Magnetmaterials als schwacher Pol (6) des Teilmagneten (2, 3) definiert ist, wobei die Magnetanordnung (1) so ausgebildet wird, dass benachbarte Teilmagnete (2, 3) so zueinander ausgerichtet und angeordnet werden, dass zwei schwache Pole (6) oder zwei starke Pole (5) der beiden Teilmagnete (2, 3) aneinander grenzen und miteinander verbunden werden, und/oder jeder Teilmagnet (2, 3) so ausgebildet ist, dass er bezogen auf seine Hauptmagnetisierungsrichtung (4) und/oder Hauptrichtung (4) seiner Magnetisierbarkeit, also insbesondere bezogen auf seine Längsrichtung (12), eine dazu im Wesentlichen orthogonale Magnetisierung (9) und/oder Magnetisierbarkeit (9) aufweist, wobei bezüglich dieser orthogonalen (9) Magnetisierung und/oder Magnetisierbarkeit (9) der eine Teilmagnet (2) relativ zu dem angrenzenden anderen Teilmagnet (3) um einen Winkel zwischen 140° und 220°, insbesondere um einen Winkel von im Wesentlichen 180° verdreht angeordnet wird, bezogen auf die Längsrichtung (12) der Teilmagnete (2, 3).