KR102102498B1

KR102102498B1 - 영구 자석의 각도 에러의 정정

Info

Publication number: KR102102498B1
Application number: KR1020157017837A
Authority: KR
Inventors: 프랑크 그룬왈드
Original assignee: 콘티넨탈 테베스 아게 운트 코. 오하게
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2020-04-20
Also published as: KR20150092274A; US9601251B2; US20150332832A1; CN104969310B; WO2014087012A1; EP2929549A1; DE102013225291A1; CN104969310A

Abstract

서로 기계적으로 연결된 적어도 2개의 부분 자석(2, 3)을 포함하고, 각 부분 자석(2, 3)의 길이(12)는 각 부분 자석(2, 3)의 메인 자화 방향(4)으로, 및/또는 부분 자석(2, 3)이 자화될 수 있거나 또는 그 자화가 의도된 메인 방향(4)으로 이어져 있고, 그 길이(12)에 대하여 상기 부분 자석(2, 3)의 단부에서 대향하는 구역으로 제1 측면(5)과 제2 측면(6)을 정의하고, 상기 적어도 2개의 부분 자석(2, 3)은 그 길이(12)에 대하여 시퀀스로 배열되고 서로 연결되고, 상기 적어도 2개의 부분 자석(2, 3)은 상기 메인 자화 방향(4) 및/또는 자화도의 메인 방향(4)으로부터 벗어나는 상기 제1 부분 자석(2)의 자화 및/또는 자화도의 방향의 편차가 특히 상기 전체 자석 배열의 자화 및/또는 자화도에 대해 상기 메인 자화 방향(4) 및/또는 자화도의 메인 방향(4)을 벗어나는 다른 또는 인접한 부분 자석(3)의 자화 및/또는 자화도의 방향의 편차를 감소시키거나 및/또는 실질적으로 보상하는 방식으로 그 자화 및/또는 자화도에 대하여 서로를 향해 정렬된 것을 특징으로 하는 자석 배열(1)이 개시된다.

Description

영구 자석의 각도 에러의 정정{CORRECTION OF ANGLE ERRORS IN PERMANENT MAGNETS}

본 발명은 자석 배열 및 자석 배열을 제조하는 방법에 관한 것이다.

영구 자석, 특히 비등방성 영구 자석을 제조하는 동안 자석 물질의 자화(magnetization) 및/또는 배향에 각도 에러가 종종 발생한다. 이 각도 에러를 가능한 한 작게 유지하거나 또는 이 각도 에러를 회피하는 것은 상대적으로 복잡하고, 자석 물질의 자화 방향 또는 배향의 원하는 프리즘 정도에 따라 상대적으로 고비용을 초래할 수 있다. 본 발명의 배경기술은 국제공개공보 WO03/019587(2003.03.06.)에 개시되어 있다.

본 발명은 상대적으로 저비용이고 및/또는 간단하며 및/또는 전체 자석 배열의 메인 자화 방향 및/또는 메인 자화도(magnetizability) 방향에 대하여 자화 및/또는 자화도를 상대적으로 고정밀도로 가능하게 하는 자석 비열 및 자석 배열을 제조하는 방법을 제안하는 과제에 기초한다.

이 과제는 청구항 1의 자석 배열 및 청구항 8의 방법에 의해 본 발명에 따라 해결된다.

실질적으로 정정되는 이라는 용어는 바람직하게는 적어도 부분적으로 정정되고/되거나 감소되고/되거나 적어도 부분적으로 보상되는 것을 의미하는 것으로 이해된다.

부분-자석(part-magnet)의 길이라는 용어는 대안적으로 바람직하게는 부분-자석의 고체 형상(solid geometry)이 본체 형상(body geometry)에 기계적으로 대칭적인 액세스 및/또는 길이 및/또는 길이방향을 가지는 것을 의미하는 것으로 이해된다.

자화도 또는 자화의 방향 및/또는 메인 방향이라는 용어는 유리하게는 자석 물질 또는 자석 입자들이 특히 그 선호되는 배향 방향에 대하여 배향된 방향 또는 메인 방향을 의미하는 것으로 이해된다.

자석 배열의 전체 자기장은 부분-자석과 상호 작용하는 자화 방향을 따른 자화로 인해 배타적으로 초래되는 자기장에 기초하여 부분-자석에 의해 생성된 자기장의 편차가 적어도 부분적으로 보상되는 방식으로 서로에 대해서 적어도 2개의 부분-자석의 배향에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

상기 자석 배열은 바람직하게는 부분-자석이 그 자석 물질 또는 자성 입자 또는 결정체(crystal)에 대하여 실질적으로 비등방성이 되도록 설계되는 방식으로 설계된다.

적어도 2개의 부분-자석이 특히 그 자화 및/또는 자화도에 대하여 동일한 다이(die)를 사용하여 제조되는 것이 유리하다.

상기 부분-자석은 각각 실질적으로 원통형이거나 또는 다각형, 특히 등변 다각형의 베이스를 갖는 원통체 단편(cylinder segment) 또는 중공-원통형 또는 직방체(right-parallelepidal) 또는 프리즘 형상 형태인 것이 바람직하다.

상기 자석 배열은 바람직하게는 각 경우에 인접한 또는 근접한 부분-자석들이 서로 기계적으로 연결된 복수의 부분-자석을 포함한다.

바람직하게는, 각 부분-자석은 메인 자화 방향 및/또는 그 자화도의 메인 방향에 기초하여, 즉 특히 그 길이에 기초하여, 이에 대하여 실질적으로 직교 자화 및/또는 자화도를 구비하는 방식으로 설계되는데, 이 직교 자화 및/또는 자화도는 유리하게는 특히 자화 또는 자화도의 방사방향 각도 에러(radial angle error)라고 지칭되는 자화 또는 자화도의 직교 방향 성분으로 이해되고, 여기서 이 직교 자화 및/또는 자화도에 대하여, 하나의 부분-자석은 근접한 다른 부분-자석에 대해 상기 부분-자석의 길이에 기초하여 또는 그 길이 또는 길이방향 축 주위로 140°내지 220°각도만큼, 특히 실질적으로 180°각도만큼 회전되도록 배열된다.

각 부분-자석은 하나의 측면이, 이 측면이나 및/또는 이 측면의 구역에 배열된 자석 입자 및/또는 대응하는 자석 물질이 다른 측면보다 더 높은 정도의 비등방성 및/또는 정렬된 배향(특히 북-남 에러(north-south error)라고 지칭됨)을 가지는 방식으로 설계되고, 여기서 자석 입자 및/또는 대응하는 자석 물질이 더 높은 정도의 비등방성 및/또는 정렬된 배향을 가지는 측면은 상기 부분-자석의 강한 자극(strong pole)으로서 정의되고, 이에 대응하여, 상기 자석 입자 및/또는 대응하는 자석 물질이 더 낮은 정도의 비등방성 및/또는 정렬된 배향을 가지는 측면은 상기 부분-자석의 약한 자극(weak pole)으로서 정의되고, 상기 자석 배열은 상기 2개의 부분-자석들의 2개의 약한 자극과 2개의 강한 자극이 서로 근접하고 서로 연결되는 방식으로 인접한 부분-자석들이 서로에 대하여 배향되고 배열되는 방식으로 설계된다.

유리하게는, 상기 자석 배열은 상기 방사방향 각도 에러와 상기 북-남 에러 모두가 보상되거나 또는 감소되거나 또는 실질적으로 정정되도록 상기 부분-자석의 2개의 전술한 형성 또는 배열이 조합되는 방식으로 설계된다. 유리하게는, 상기 부분-자석은 소결된 분말 또는 플라스틱 사출 성형되거나 또는 플라스틱 결합된 자석 물질로 구성된다.

특히, 각 부분-자석은 그 제1 또는 제2 측면이 상기 제2 측면 또는 제1 측면에서보다, 즉 다른 측면에서보다 이 측면에 배열되거나 또는 이 측면의 구역에 배열된 자석 입자가 더 높은 정도의 비등방성 또는 실질적으로 평행한 또는 정렬된 배향을 가지는 방식으로 설계된다(본 명세서에서 제1 측면과 하부 구역은 동일한 의미로 사용되고, 제2 측면과 상부 구역은 동일한 의미로 사용되는 것으로 정의한다). 상기 자석 입자가 더 높은 정도의 비등방성 또는 정렬된 배향을 가지는 측면은 특히 바람직하게는 상기 부분-자석의 강한 자극으로 지칭되고, 이에 대응하여 상기 자석 입자가 더 낮은 정도의 비등방성 또는 정렬된 배향을 가지는 측면은 특히 바람직하게는 상기 부분-자석의 약한 자극으로 지칭된다. 상기 자석 입자의 이러한 배향 정도는 매우 특히 바람직하게는 동일하거나 정렬된 배향에 대하여 자석 입자의 비등방성의 척도를 의미하는 것으로 이해된다.

상기 자석 배열은 상기 2개의 부분-자석 또는 인접한 부분-자석 또는 각 경우에 모든 인접한 부분-자석의 2개의 강한 자극 또는 2개의 약한 자극이 서로 결합하는 방식으로 설계되는 것이 바람직하다. 그 결과, 특히 상기 자석 배열의 북-남 에러는 회피되거나 또는 감소거나 또는 실질적으로 정정될 수 있다.

각 부분-자석은, 특히 그 길이 또는 길이 크기 범위에 기초하여, 이에 실질적으로 직교하는 자화를 구비하거나 또는 자화 또는 자화도에 대하여 방사방향 자화 또는 방사방향 자화도 또는 방사방향 각도 에러를 구비하는 방식으로 설계된다.

이 방사방향 자화 또는 방사방향 자화도 또는 이 방사방향 각도 에러에 대하여, 하나의 부분-자석은 140°내지 220°각도만큼 또는 170°내지 190°각도만큼 또는 실질적으로 180°각도만큼 회전되는 방식으로, 특히 회전축으로 상기 부분-자석의 길이 또는 길이방향 축 주위로 회전되는 방식으로 근접한 다른 부분-자석에 대해 배열된다. 그 결과, 특히 자석 배열의 각도 에러 또는 방사방향 각도 에러가 회피되거나 감소될 수 있다.

상기 자석 배열은 상기 부분-자석의 2개의 강한 자극 또는 2개의 약한 자극이 서로 근접한 방식으로 설계되고, 또한 상기 방사방향 자화 또는 방사방향 자화도 또는 이 방사방향 각도 에러에 대하여, 하나의 부분-자석이 140°내지 220°각도만큼 또는 170°내지 190°각도만큼 또는 실질적으로 180°각도만큼 회전되는 방식으로, 특히 회전축으로 부분-자석의 길이 또는 길이방향 축 주위로 회전되는 방식으로 인접한 다른 부분-자석에 대해 배열되는 것이 바람직하다.

상기 자석 배열의 부분-자석은 길이방향 또는 그 길이 방향으로 상기 부분-자석의 중심 축에 대해 서로 앞 뒤로 실질적으로 함께 중심이 있게 배열되는 것이 유리하다.

상기 자석 배열의 적어도 2개의 부분-자석은 바람직하게는 접착제 또는 접착제 결합에 의해 서로 연결된다.

상기 자석 배열은 유리하게는 바이폴러(bipolar)이고, 즉 2개의 자극을 포함한다.

상기 자석 배열을 제조하는 방법은 바람직하게는 상기 적어도 2개의 부분-자석이 동일한 부분-자석 제조 다이에서 제조되는 방식으로 구현된다.

상기 방법은 유리하게는 상기 자성 물질이 가압되고/되거나 소결되고/되거나 소성되고/되거나 열처리되고/되거나 경화되고/되거나 냉각되는 것에 의해 상기 자석 입자 및/또는 상기 자성 물질의 배향을 고정시키고/시키거나 고착(cementing)시키는 것이 일어나는 방식으로 구성된다.

상기 방법에서, 적어도 하나의 제1 및 하나의 제2 부분-자석이 제조되었다면, 상기 자석 배열에서 서로 인접한 부분-자석으로서 상기 제1 및 제2 부분-자석은 부분-자석 제조 다이에서 그 배향에 있어 및 길이방향에 대해 서로 앞 뒤로 배열되고, 각 부분-자석은 하나의 측면이 이 측면 및/또는 이 측면의 구역에 배열된 자석 입자 및/또는 대응하는 자석 물질이 다른 측면보다 더 높은 정도의 비등방성 및/또는 정렬된 배향을 가지는 방식으로 설계되고, 여기서 상기 자석 입자 및/또는 대응하는 자석 물질이 더 높은 정도의 비등방성 및/또는 정렬된 배향을가지는 측면은 상기 부분-자석의 강한 자극으로서 정의되고, 이에 대응하여, 상기 자석 입자 및/또는 대응하는 자성 물질이 더 낮은 정도의 비등방성 및/또는 정렬된 배향을 가지는 측면은 상기 부분-자석의 약한 자극으로서 정의되고, 상기 자석 배열은, 상기 2개의 부분-자석의 2개의 약한 자극 또는 2개의 강한 자극이 서로 근접하고 서로 연결되는 방식으로 인접한 부분-자석이 서로에 대하여 배향되고 배열되는 방식으로 설계되고, 및/또는 각 부분-자석은 메인 자화 방향 및/또는 자화도의 메인 방향에 기초하여, 즉 특히 그 길이방향에 기초하여, 이에 대하여 실질적으로 직교 자화 및/또는 자화도를 구비하는 방식으로 설계되고, 이 직교 자화 및/또는 자화도에 대하여, 하나의 부분-자석은 상기 부분-자석의 길이방향 방향에 기초하여 140°내지 220°각도만큼, 특히 실질적으로 180°각도만큼 회전되는 방식으로 인접한 다른 부분-자석에 대해 배열되는 것이 바람직하다.

상기 자석 물질, 특히 분말 형태의 자석 물질은, 외부에서 가해지는 자기장에 의해 상기 자석 물질 또는 상기 자석 입자를 배향한 후에 특히 기계적 힘을 적용하는 것에 의해 유리하게는 형태가 압축되거나 또는 가압된다. 이후, 이러한 가압된 기계 가공되지 않은 자석 부분은 바람직하게는 소결되거나 또는 소성되거나 또는 열처리된다.

적어도 하나의 제1 및 하나의 제2 부분-자석이 제조되었다면, 상기 제1 및 제2 부분-자석은 상기 부분-자석 제조 다이 내 배향에 대하여 및 그 길이 또는 길이방향 축에 대하여 서로 앞 뒤로 배열되고, 상기 제1 또는 제2 부분-자석은 2개의 단부에 대하여 길이방향으로 선회되어, 그 결과 하부 단부는, 예를 들어, 거꾸로 반대로 뒤집어지고, 및/또는 상기 제1 및/또는 제2 부분-자석은 길이방향 축 또는 길이 또는 실질적으로 공통 길이방향 축에 대해 서로에 대해서 회전되고/되거나 배향되고, 특히 측방향 표면이 회전가능하게 회전되거나 또는 배향되는 이 상대적인 회전 및/또는 배향은, 140°내지 220°각도만큼 또는 170°내지 190°각도만큼 또는 실질적으로 180°각도만큼 회전되는 것이 유리하다.

이후, 상기 적어도 2개의 부분-자석은 유리하게는 서로 연결된다.

대안적으로 바람직하게는, 상기 적어도 2개의 부분-자석은 형태가 압축되거나 또는 가압되는 것에 의해 각각 제조되고, 이후 적어도 상기 제1 및 제2 부분-자석들 사이에 상대적인 배열이 수행되고 나서, 특히 바람직하게는 상기 적어도 2개의 부분-자석이 서로 영구적으로 연결되기 위하여 함께 소성되거나 또는 소결된다.

상기 각 부분-자석이 가압 및/또는 소결 및/또는 소성 및/또는 냉각 동안 기계적으로 변형되는 것에 의해 상기 입자 또는 상기 자석 물질의 배향이 이미 수행되었다면 각 부분-자석의 방사방향 각도 에러 및/또는 북-남 에러가 발생하고/하거나 변화하고/하거나 제조 과정 동안 강화되거나 약화되는 것이 바람직하다.

하나의 또는 각 부분-자석의 메인 자화 방향 또는 자화도의 메인 방향 성분은 다른 방향보다, 특히 상기 직교 또는 방사방향보다 더 커서, 특히 바람직하게는 상기 직교 방향 또는 방사방향 성분에 대해 메인 방향 성분의 자화 세기 또는 자화도의 세기 또는 상기 자성 잔류 자기 또는 메인 자화 방향을 따른 자화의 결과 상기 자성 잔류 자기의 비율은 적어도 95 대 5이다.

상기 자석 배열은 유리하게는 영구 자석 형태이다.

상기 방사방향 각도 에러는 바람직하게는 또는 대안적으로 축방향 각도 에러(axial angle error)로도 언급된다.

나아가 본 발명은 자동차에서, 특히 위치 센서 배열에서 자석 배열의 사용에 관한 것이다.

도 1은 북-남 에러가 발생되는 종래 기술에 따른 다이의 부분-자석을 예시적으로 제조하는 것을 도시하는 도면;
도 2는 예시적인 제조시에 북-남 에러에 더하여 자성 물질의 각도 에러 또는 자화 또는 배향 편향이 발생하는 것을 도시하는 도면;
도 3은 보상되거나 감소된 북-남 에러를 갖는 예시적인 자석 배열을 도시하는 도면; 및
도 4는 보상되거나 감소된 직교 또는 방사방향 또는 축방향 각도 에러를 갖는 예시적인 자석 배열을 도시하는 도면.

예시적인 배경 설명으로서의 종래 기술:

측정값을 획득하기 위한 많은 응용이 자성 센서를 사용하여 구현된다. 이 목적을 위해, 실제 센서와 영구 자석이 사용된다. 센서는, 예를 들어 홀 효과 센서(Hall effect sensor)에 의하여, 자석으로부터 방출되는 자기장의 방향을 검출하는데, 예를 들어 AMR 센서에 의하여 자기장의 방향을 검출하거나, 또는 예를 들어 자속-게이트 센서 또는 유도적으로 작용하는 센서에 의하여 그 자화 효과를 사용한다. 종종, 둥근 판 또는 링(ring) 또는 원통체 형태의 영구 자석에 의해 생성된 회전 대칭 자기장이 요구된다. 이 링 또는 둥근 판 또는 원통체는, 이와 축방향으로, 즉 길이방향으로 자화된다. 기계적 및 자기적 대칭축 또는 길이방향 또는 메인 방향이 일치하거나 또는 정렬되는 것이 바람직하거나 필요하다. 불리하게도, 제조 상의 이유 때문에 자기적 및 기계적 대칭축이 예로서 도 2를 사용하여 도시된 바와 같이 정렬되거나 동일한 것이 종종 가능하지 않다.

2개의 축들 사이에는 자석 또는 부분-자석(2, 3)의 각도, 소위 방사방향 각도 에러가 있다. 제조 방법에 따라, 상이한 또는 복수의 자석이 있는 경우에 발생하는 넓은 범위의 각도 에러가 발생할 수 있다. 이것은 자석이 큰 블록으로 가압될 때 그러하다. 자석이 축방향으로 개별적으로 가압될 때, 발생하는 방사방향 각도 에러는 모든 자석에 대해 대략 동일하다. 추가적인 에러로서, 소위 북-남 에러가 자석의 경우에 종종 발생하지만, 이 북-남 에러는 예로서 도 1에서 도시되어 있다. 북-남 에러는, 자석의 자극의 두께가 종종 상이하여 이에 따라 자석의 북극과 남극 사이에 분리 라인이 자석의 기하학적 중심에 정확히 있지 않다는 것과 관련된다. 두 에러, 즉 방사방향 각도 에러(도 2 참조)와 북-남 에러(도 1 참조)는, 자석 블랭크(blank)를 가압하는 동안 자석 입자에 배향이 없는 것, 즉 정확히 평행하지 않은 배향에 기초한다. 가능한 한 높은 잔류 자기를 달성하기 위하여, 분말 입자를 배향시키기 위하여 자석 분말을 가압하는 동안 강한 자기장이 인가된다. 그러나 이 자기장은 균일하지 않고, 약간 발산한다. 이것은 하부 측면에서 강한 자극을 초래하고, 상부 측면에서 더 약한, 즉 약한 자극을 초래한다(도 1 참조). 이것이 언급된 북-남 에러이다. 방사방향 각도 에러도 또한 자석 분말 입자의 에러 배향에 기초한다. 그 이유는 자석 다이의 대칭축과 배향 자기장 사이의 각도이다(도 2). 두 에러는 소결 후 자석에 고정되어서 또한 특별한 자화에 의해 보상될 필요가 없다.

통합된 변형을 갖는 예시적인 실시예의 예시적인 설명은 다음과 같다:

이런 점에서, 이 자석은, 예를 들어, 높이의 절반을 갖는 2개의 자석으로 대체된다. 제2 자석은 이 목적을 위해 부분-자석 제조 다이에서 그 배향에 대해 2개의 동일한 자극(더 약한 자극 또는 더 강한 자극 중 어느 것)이 서로 접촉하도록 "거꾸로 세워진다(upended)". 그 결과, 북-남 에러가 예로서 도 3에 도시된 바와 같이 보상된다. 도 4에 도시된 바와 같이 방사방향 또는 축방향 각도 에러를 보상하기 위하여, 상부 자석은 여전히 자화의 원치 않는 방사방향 성분들이 반대 방향을 나타내는 방식으로 배향되거나 회전될 필요가 있다. 그 결과, 이들 성분은 약화되고 실제로 "원거리"에서는 상쇄된다.

예시적인 장점:

본 명세서에서 제안된 방법 또는 자석 배열은 원치 않는 각도 에러 또는 방사방향 각도 에러 또는 북-남 에러를 크게 감소시킬 수 있다. 예로서 설명하면, 자석을 축방향으로 가압하는 동안, 자석이 가압되는 구역은 코일의 중심이 아니고, 이는 가압하기 전에 자석 분말을 배향시킨다. 이것은 자석의 강한 자극이 자석의 약한 자극보다 항상 더 강하다는 것을 의미한다. 자석의 자화는 소결 동안 손실되므로, 나중에 재자화하는 경우에 특히 일부 부분-자석의 자화 배향이 다른 부분-자석의 것과 반대일 때 강한 남극과 강한 북극을 갖는 동일한 개수의 자석이 제공된다.

본 명세서에서 제안된 예시적인 방법으로 인해, 부분-자석과 자석 배열의 전부는 예로서 동일하다. 북-남 에러는 이 경우에 더 이상 발생하지 않거나 실질적으로 감소된다. 그렇지 않은 경우에는 요구될 수 있었던 자석의 강한 자극과 약한 자극에 대해 배향되어 설치하는 것이 필요치 않다.

물질이 다이(8)에서 대응하는 공동(cavity)에 배열된 부분-자석(2, 3)을 예시적으로 제조하는 것이 도 1에 도시된다. 계자 코일(field coil)(11)은 자화도의 메인 방향(4)을 가지는 자기력선(13)에 따라 부분-자석(2, 3) 내 자석 물질을 배향하기 위한 자기장을 생성하고, 이 자기력선을 따라 점선 라인으로 도시된 부분-자석의 길이(12)가 배향되고, 그 길이는 부분-자석(2, 3)의 본체의 기하학적 대칭축을 형성한다. 자석 입자를 배향시키는 자기장(13)이 인가되었다면, 부분-자석(2, 3)의 물질은 펀치(10)에 의해 가압된다. 자기장(13)이 하부 구역(5)보다 부분-자석의 상부 구역(6)에서 더 적은 자계 밀도(field density)를 구비하므로, 부분-자석의 강한 자극(5)은 하부 구역에 형성되고, 약한 자극(6)은 상부 구역에 형성된다. 2개의 단부(5 및 6)에서 자석 물질의 배향이 상이한 정도만큼 상이한 강도의 2개의 자극(5, 6)이 발생하는 것이 북-남 에러로 언급된다.

예로서 도 2에 도시된 부분-자석(2, 3)을 제조하는 동안, 자성 입자 또는 자석 물질을 배향하기 위해 계자 코일(11)에 의해 생성된 자기장(13)의 방사방향 성분 또는 직교 성분으로 인해 추가적으로 방사방향 각도 에러가 생성된다. 이 직교 성분 또는 방사방향 성분(14)으로 인해, 부분-자석(2, 3)의 자화의 메인 방향에 대하여 및 기하학적 대칭축에 대하여 및 길이 또는 길이방향 축(12)에 대하여 각도 오프셋(α)을 가지는 자기장이 생성된다. 자석 입자들이 배향되었다면, 부분-자석(2, 3)의 물질은 펀치(10)에 의하여 다이(8)로 압축된다. 부분-자석(2, 3)은 이제 상부 측면과 하부 측면(6, 5)에서의 자계 밀도가 상이한 것으로 인해 북-남 에러와 방사방향 각도 에러를 가진다.

도 3a) 내지 도 3c)를 참조하면, 이제, 예로서, 자석 배열이 제1 및 제2 부분-자석을 포함하는 경우에, 이 북-남 에러가 실질적으로 보상되고, 적어도 실질적으로 감소되는 방식이 설명된다.

도 3a)는 자기력선이 각 경우에 화살표에 의해 도 3a) 내지 도 3c)에 도시되어 있는 북-남 에러를 가지는 자석을 도시한다. 2개의 부분-자석(2, 3)은 이제 도 3b)에 도시되고, 상기 부분-자석은 동일한 다이를 사용하여 제조되고 각 경우에 자화도에 대하여 강한 자극(5)과 약한 자극(6)을 구비한다. 2개의 부분-자석이 이제 예로서, 약한 자극(6)과 서로 축방향으로 결합되고, 도 3c)에 도시된 바와 같이 서로 기계적으로 연결되어, 함께 자화된다. 자석 배열(1)의 전체 자기장(7)은 적어도 한정된 최소 간격으로 검출될 때 실질적으로 북-남 에러를 더 이상 가지지 않는다.

도 4a) 내지 도 4d)는, 예로서, 2개의 부분-자석(2, 3)으로 구성된 자석 배열에서 방사방향 각도 에러가 보상되거나 또는 적어도 실질적으로 감소되는 방식을 도시한다. 이 경우에, 각 경우에 측면도는 상부에 도시되고, 평면도는 자석 또는 자석 배열의 아래에 도시된다. 자화도의 원하는 메인 방향(M__축방향)의 주된 성분에 더하여, 도 4a)에서 자석은 자화도의 방사방향 성분(M__방사방향)을 가지고, 그 결과 이제 방사방향 각도 에러를 가지는 자화도(M)의 전체 방향이 생성된다. 자석 입자의 배향 방향은 자석의 기하학적 대칭축 또는 길이방향 축 또는 길이와 평행하지 않다. 동일한 다이에서 제조되고 동일한 정도의 각도 에러를 각각 가지거나 각 경우에 자화도(M__방사방향)의 방사방향 성분을 갖는 동일한 방식으로 발생된 2개의 부분-자석(2 및 3)이 도 4b)에 도시된다. 이 2개의 부분-자석(2 및 3)은 이제 하나의 자석(2)의 방사방향 성분이 자화도 4의 길이방향 축 또는 메인 방향에 대해 다른 자석(3)의 방사방향 성분에 대해 180°만큼 회전되는 방식으로 서로 앞 뒤로 배열되고 서로에 대하여 배향된다. 예로서 도 4c)에 도시된 바와 같이, 2개의 부분-자석은 서로 기계적으로 연결되고, 도 4b)에 대해 설명된 바와 같이, 서로에 대해서 배향되어 자석 배열(1)을 형성한다. 도 4d)는 자석 배열(1)로부터 적어도 최소 거리에, 방사방향 각도 에러가 이제 보상되거나 또는 적어도 상당히 감소되는 방식을 예로서 도시한다.

1: 자석 배열
2: 제1 부분-자석
3: 제2 부분-자석
4: 메인 자화 방향 또는 부분-자석이 자화가능한 메인 방향
5: 부분-자석의 제1 측면 또는 강한 자극
6: 부분-자석의 제2 측면 또는 약한 자극
7: 부분-자석 또는 2개의 부분-자석의 자기장
8: 다이, 특히 가압 다이 또는 부분-자석 제조 다이
9: 직교 자화 또는 자화도 또는 방사방향 각도 에러 성분
10: 펀치
11: 다이의 계자 코일
12: 부분-자석의 길이 또는 부분-자석의 길이방향
13: 부분-자석의 자석 물질 또는 자석 입자를 배향시키기 위한 자화 자계 또는 자기장의 자기력선

Claims

서로 기계적으로 연결된 적어도 2개의 부분-자석(2, 3)을 포함하는 자석 배열(1)로서, 각 부분-자석(2, 3)의 길이(12)는 각 부분-자석(2, 3)의 메인 자화 방향(4)을 따라, 또는 상기 부분-자석(2, 3)이 자화가능하거나 자화가 제공되는 메인 방향(4)을 따라 이어져 있고, 제1 측면(5)과 제2 측면(6)은, 상기 길이(12)에 대하여 상기 부분-자석(2, 3)의 단부에서 반대 구역으로 정의되고, 상기 적어도 2개의 부분-자석(2, 3)은 상기 길이(12)에 대하여 서로 앞 뒤로 배열되고 서로 연결되되,
상기 메인 자화 방향(4)으로부터 하나의 부분-자석(2)의 자화의 방향의 편차가, 전체 자석 배열의 자화에 기초하여, 상기 메인 자화 방향(4)으로부터 다른 또는 인접한 부분-자석(3)의 자화의 방향의 편차와 상호 보상되거나, 자화도의 메인 방향(4)으로부터 하나의 부분-자석(2)의 자화도의 방향의 편차가, 전체 자석 배열의 자화도에 기초하여, 자화도의 메인 방향(4)으로부터 다른 또는 인접한 부분-자석(3)의 자화도의 방향의 편차와 상호 보상되도록, 상기 적어도 2개의 부분-자석(2, 3)은 자화 또는 자화도에 관하여 서로에 대해서 배향되고,
각 부분-자석(2, 3)은, 상기 제1 측면(5)이, 상기 제1 측면(5)에 배열된 자석 입자 또는 대응하는 자석 물질이 상기 제2 측면(6)보다 더 높은 정도의 비등방성 또는 정렬된 배향을 가지는 방식으로 설계되고,
상기 제1 측면(5)은 상기 부분-자석(2, 3)의 강한 자극(5)으로서 정의되고, 이에 대응하여, 상기 제2 측면(6)은 상기 부분-자석(2, 3)의 약한 자극(6)으로서 정의되며,
상기 자석 배열(1)은, 상기 2개의 부분-자석(2, 3)의 2개의 약한 자극(6)이 서로 인접하고 서로 연결되거나, 상기 2개의 부분-자석(2, 3)의 2개의 강한 자극(5)이 서로 인접하고 서로 연결되는 방식으로, 인접한 부분-자석(2, 3)이 서로에 대해서 배향되고 배열되는 방식으로 설계되는 것을 특징으로 하는, 자석 배열(1).
제1항에 있어서, 상기 자석 배열(1)은, 상기 부분-자석(2, 3)과 상호 작용하는 상기 메인 자화 방향(4)을 따른 자화로 인해 배타적으로 초래되는 자기장에 기초하여, 상기 부분-자석(2, 3)에 의해 생성된 자기장의 편차가 적어도 부분적으로 보상되는 방식으로 전체 자기장(7)이 상기 적어도 2개의 부분-자석(2, 3)을 서로에 대해서 배향하는 것에 의해 형성되는 방식으로 설계된 것을 특징으로 하는 자석 배열.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부분-자석(2, 3)은 상기 자석 물질이 비등방성이 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 자석 배열.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 2개의 부분-자석(2, 3)은, 자화 또는 자화도에 대하여, 동일한 다이(8)를 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 자석 배열.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부분-자석(2, 3)은 각각 원통형이거나, 또는 등변 다각형의 베이스를 갖는 원통체 단편, 중공-원통형, 직방체(right-parallelepidal) 또는 프리즘 형상의 형태인 것을 특징으로 하는 자석 배열.
제1항 또는 제2항에 있어서, 각 부분-자석(2, 3)은, 상기 메인 자화 방향(4) 또는 자화도의 메인 방향(4)에 대해 직교 자화(9) 또는 자화도(9)를 가지는 방식으로 설계되고, 이 직교 자화(9) 또는 자화도(9)에 대해, 하나의 부분-자석(2)이 상기 부분-자석(2, 3)의 길이 방향에 기초하여 140°내지 220°각도만큼 회전되도록 인접한 다른 부분-자석(3)에 대해 배열된 것을 특징으로 하는 자석 배열.
제6항에 있어서,
상기 하나의 부분-자석(2)이 상기 부분-자석(2, 3)의 길이 방향에 기초하여 180°각도만큼 회전되도록 인접한 다른 부분-자석(3)에 대해 배열된 것을 특징으로 하는 자석 배열.
자석 배열(1)을 제조하는 방법으로서, 상기 자석 배열은 서로 기계적으로 연결된 적어도 2개의 부분-자석(2, 3)으로부터 조립되고, 상기 부분-자석(2, 3)을 제조하는 동안 또는 제조하기 전에, 자석 입자 또는 자성 물질은 메인 자화 방향(4) 또는 자화도의 메인 방향(4)으로서 상기 부분-자석(2, 3)의 길이(12) 방향으로 배향되고, 이후 상기 자석 입자 또는 상기 자성 물질의 배향이 고정되며, 제1 측면(5)과 제2 측면(6)은, 상기 길이(12)에 대하여 상기 부분-자석(2, 3)의 단부에서 반대 구역으로 정의되고, 상기 적어도 2개의 부분-자석(2, 3)은 상기 길이(12)에 대하여 서로 앞 뒤로 배열되고 서로 연결되되,
상기 메인 자화 방향(4)으로부터 하나의 부분-자석(2)의 자화의 방향의 편차가, 전체 자석 배열의 자화에 기초하여, 상기 메인 자화 방향(4)으로부터 다른 또는 인접한 부분-자석(3)의 자화의 방향의 편차와 상호 보상되거나, 자화도의 메인 방향(4)으로부터 하나의 부분-자석(2)의 자화도의 방향의 편차가, 전체 자석 배열의 자화도에 기초하여, 자화도의 메인 방향(4)으로부터 다른 또는 인접한 부분-자석(3)의 자화도의 방향의 편차와 상호 보상되도록, 상기 적어도 2개의 부분-자석(2, 3)은 자화 또는 자화도에 관하여 서로에 대해서 배향되고,
각 부분-자석(2, 3)은, 상기 제1 측면(5)이, 상기 제1 측면(5)에 배열된 상기 자석 입자 또는 상기 자성 물질이 상기 제2 측면(6)보다 더 높은 정도의 비등방성 또는 정렬된 배향을 가지는 방식으로 설계되고,
상기 제1 측면(5)은 상기 부분-자석(2, 3)의 강한 자극(5)으로서 정의되고, 이에 대응하여, 상기 제2 측면(6)은 상기 부분-자석(2, 3)의 약한 자극(6)으로서 정의되며,
상기 자석 배열(1)은, 상기 2개의 부분-자석(2, 3)의 2개의 약한 자극(6)이 서로 인접하고 서로 연결되거나, 상기 2개의 부분-자석(2, 3)의 2개의 강한 자극(5)이 서로 인접하고 서로 연결되는 방식으로, 인접한 부분-자석(2, 3)이 서로에 대해서 배향되고 배열되는 방식으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 자석 배열의 제조 방법.
제8항에 있어서, 상기 적어도 2개의 부분-자석(2, 3)은 동일한 부분-자석 제조 다이(8)에서 제조되는 것을 특징으로 하는, 자석 배열의 제조 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 자성 물질이 가압되거나, 소결되거나, 소성되거나, 열처리되거나, 경화되거나, 냉각되는 것에 의해 상기 자석 입자 또는 상기 자성 물질의 배향을 고정시키는 것이 일어나는 것을 특징으로 하는, 자석 배열의 제조 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서, 각 부분-자석(2, 3)은 상기 메인 자화 방향(4) 또는 자화도의 메인 방향(4)에 대해 직교 자화(9) 또는 자화도(9)를 가지는 방식으로 설계되며, 이 직교 자화(9) 또는 자화도(9)에 대하여, 하나의 부분-자석(2)은 상기 부분-자석(2, 3)의 길이 방향에 기초하여 180°각도만큼 회전되는 방식으로 인접한 다른 부분-자석(3)에 대해 배열되는 것을 특징으로 하는, 자석 배열의 제조 방법.