KR20070074007A - The ring magnet of tilted magnetic field and it's manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 막대자석의 자력선 도면.1 is a magnetic line diagram of the bar magnet.
도 2 는 종래의 내외경1극 링자석의 자력선 도면.2 is a magnetic line diagram of a conventional inner and outer diameter monopolar ring magnet.
도 3 은 본 발명의 경사지향 내외경1극 링자석의 자력선 도면.Figure 3 is a magnetic field line of the inclination-oriented inner and outer diameter monopole ring magnet of the present invention.
도 4 는 본 발명의 경사지향 상하1극 링자석의 자력선 도면.Figure 4 is a magnetic field line of the inclination-oriented upper and lower one-pole ring magnet of the present invention.
도 5 는 본 발명의 제1실시예에 따른 경사지향 내외경1극 착자기 상면도.5 is a top view of the inclination-oriented inner and outer diameter 1 pole magnetizer according to the first embodiment of the present invention.
도 6 은 도 5의 링자석 착자기의 사시도.6 is a perspective view of the ring magnet magnetizer of FIG.
도 7 은 도 5의 착자기의 착자요크 사시도.7 is a perspective view of the magnetizing yoke of the magnetizer of FIG. 5;
도 8 은 도 5의 착자기에서 착자요크 부분의 (A-A)단면도.FIG. 8 is a cross-sectional view (A-A) of the magnetizing yoke portion of the magnetizer of FIG. 5; FIG.
도 9 는 도 5의 착자기에서 자석재료 설치부 부분의 (B-B)단면도.FIG. 9 is a cross-sectional view (B-B) of a magnet material mounting portion of the magnetizer of FIG. 5; FIG.
도 10 는 본 발명의 제2실시예에 따른 경사지향 상하1극 착자기 상면도.10 is a top view of the inclined orientation up-down one pole magnetizer according to the second embodiment of the present invention.
도 11 은 도 10의 경사지향 상하1극 링자석 착자기의 사시도.FIG. 11 is a perspective view of the inclined upward and downward polarity ring magnet magnetizer of FIG. 10; FIG.
도 12 는 도 10의 착자기에서 착자요크가 자재 로딩-언로딩 위치인 상면도.12 is a top view of the magnetizing yoke in the magnetizer of FIG. 10 in the material loading-unloading position;
도 13 은 도 10의 착자기의 착자요크 사시도.FIG. 13 is a perspective view of a magnetizing yoke of the magnetizer of FIG. 10; FIG.
도 14 는 이방성 부분자석들을 원주로 배열하여 링자석을 구성한 도면.FIG. 14 is a view illustrating a ring magnet by arranging anisotropic partial magnets in a circumference; FIG.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
1; 일반 막대자석 One; General bar magnet
2; 종래의 링자석2; Conventional ring magnet
11; 경사지향 내외경1극 링자석11; Slope-oriented internal / external diameter 1 pole ring magnet
21; 경사지향 상하1극 링자석21; Slope-oriented up and down 1 pole ring magnet
10; 링자석 내외경 착자기10; Ring magnet internal and external diameter magnetizer
20; 링자석 상하 착자기20; Ring magnet up and down magnetizer
12a,12b,22a,22b; 착자요크12a, 12b, 22a, 22b; Magnetized yoke
13; 착자코어13; Magnetized core
14a,14b; 착자코일14a, 14b; Magnet coil
19,29; 착자기 베이스19,29; Magnetizer base
31; 조립식 링자석의 부분자석31; Partial magnet of prefabricated ring magnet
본 발명은, 경사지향각을 갖는 링자석 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 착자요크가 자석재료 표면에 일정한 경사 각도를 가지는 착자기를 사용하여, 자장이 없는 링 형상의 영구자석 재료를 착자기에 투입하고, 코일에 임펄스 전류를 흘려서 영구자석 재료를 착자시켜서 잔류자장이 자석표면에 대하여 일정한 경사각을 이루는 링자석 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a ring magnet having an inclination orientation angle and a method of manufacturing the same, and more particularly, a ring-shaped permanent magnet material having no magnetic field, using a magnetizer having a fixed inclination angle on the surface of a magnet yoke. The present invention relates to a ring magnet and a method of manufacturing the same, in which a magnetic field is formed by injecting a magnet into the magnetizer, and a permanent magnet material is magnetized by flowing an impulse current through the coil.
종래에는, 주된 자력선 방향이 링의 중심부에서 외부로 향하는 래디얼 배향 링자석 및 상하 착자 링자석은 자기 특성이 우수하고, 자유로운 착자가 가능하기 때문에 각종 모터에 사용되고 있다. 그러나 경사지향각을 갖는 내외경1극 및 상하1극 링자석은 산업계의 요구가 없었기 때문에 그 생산 방법이 제안되지 않았다. Conventionally, the radially oriented ring magnet and the up-and-down magnetizing ring magnet whose main direction of magnetic lines are directed from the center of the ring to the outside are used in various motors because of their excellent magnetic properties and free magnetization. However, since the inner and outer diameter monopole and the upper and lower monopole ring magnets having an inclination angle were not required by the industry, a production method was not proposed.
이에, 본 발명인이 제안한 "자력을 이용한 동력 발생장치"(대한민국 출원번호 10-2005-0129230)의 핵심 부품인 경사지향각을 갖는 링자석 및 그 제조방법을 제안 한다.Accordingly, the present invention proposes a ring magnet having a tilting angle, which is a key component of the "power generator using magnetic force" (Korean Application No. 10-2005-0129230), and a manufacturing method thereof.
본 발명은, 상기 과제에 감안하여 안출된 것으로 경사지향각을 갖는 링자석(상하1극, 내외경1극) 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a ring magnet (upper and lower pole, inner and outer diameter pole 1) and a manufacturing method thereof having an inclination orientation angle in view of the above problems.
본 발명의 링자석은 경사지향각을 갖고 있으며, 이것을 이루기 위하여 일련의 연속된 착자가 행하여지는 것이 특징이다. The ring magnet of the present invention has an inclination angle, and is characterized by a series of continuous magnetizations to achieve this.
좀더 상세하게는 착자요크가 자석재료 표면에 일정한 경사 각도를 가지는 착자기에 링 형상의 자석재료를 얹어놓는 제1공정, 자계를 발생하여 착자하는 제2공정, 상기 착자기에서 소정의 각도만큼 상기 자석재료를 회전하는 제3공정으로 이루어지며, 상기 제2공정과 제3공정을 링자석재료의 원주 360도 전체를 자화할 때까지 반복하여 행하는 회전 단속착자법 또는 착자기상의 자석재료를 소정의 속도로 회전하면서 소정의 각도만큼 회전할 때마다 착자코일에 전류를 흘려서 자계를 발생하여 자화 시키는 회전 연속착자법으로 구성된다. 여기서 착자 대상물에 접하는 착자코아면의 형상은 코아와 착자 대상물이 접하는 형상대로 제작되는 것이 바람직하다.More specifically, the first step in which the magnetizing yoke puts a ring-shaped magnet material on a magnetizer having a predetermined inclination angle on the surface of the magnet material, a second step of generating a magnetic field and magnetizing the magnetizer by a predetermined angle in the magnetizer. A third step of rotating the magnet material, wherein the second step and the third step is repeatedly performed until the entire circumference of 360 degrees of the ring magnet material is magnetized. It consists of a rotating continuous magnetizing method which generates a magnetic field by applying a current to the magnetizing coil every time it rotates by a predetermined angle while rotating at a speed. Here, the shape of the magnetized core surface in contact with the magnetizing object is preferably produced in a shape in which the core and the magnetizing object are in contact.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 착자기 및 그 착자방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a magnetizer and a magnetization method according to preferred embodiments of the present invention will be described.
먼저, 도1 및 도2를 참조하여 종래자석의 자력선 방향을 설명한다. First, the magnetic force line direction of a conventional magnet will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
도 1a는 일반적인 막대자석(1)의 자력선 방향을 도시한 것이고, 도 1b는 상기 막대자석의 대표자력선을 도시한 것이다. 이하 본 발명의 도면에서는 대표자력선으로 도시한다.FIG. 1A shows the direction of the magnetic lines of the general bar magnet 1, and FIG. 1B shows the representative lines of the magnetic field of the bar magnets. In the drawings of the present invention are shown as representative magnetic lines.
도 2는 종래의 내외경1극 링자석(2)의 대표자력선을 도시한 것이다. 도 2에서 대표자력선의 특징을 살펴보면, 자력선의 연장선이 링자석(2)의 내부 중심점에서 외부 쪽으로 발산하고 있다는 것이다. 기존의 내외경1극 링자석은 일반적으로 래디얼착자 링자석이라고 불리며, 그 제조 방법은 대한민국 특허 공개번호 10-2005 -0059102호 및 10-2004-0015032호 등에서 제안하고 있으며 특수 착자방법으로 분류되어 있다. FIG. 2 shows a representative magnetic field line of a conventional inner and outer diameter
다음으로, 도 3 및 도4를 참조하여 본 발명인이 제안한 경사지향각을 갖는 링자석(이하, 경사지향 링자석이라 부름)에 대하여 설명한다. 도 3은 경사지향각을 갖는 내외경1극 자석(이하, 경사지향 내외경1극 자석이라고 부름)의 자력선을, 도 4는 경사지향각을 갖는 상하1극 자석(이하, 경사지향 상하1극 자석이라고 부름)의 대표자력선을 도시한 것이다. 도 3a 및 도 4a는 링자석(11)(21)을 정면에서 바라본 대표자력선을 도시한 것이며, 도 3b는 링자석(11)을 측면에서 바라본 대표자력선 이고, 도 4b는 링자석(21)의 C-C 단면에서 바라본 대표자력선이다. 경사지향 링자석에서는 대표자력선의 연장선이 링의 중심을 지나지 않고, 대표자력선이 자석의 표면으로 들어올 때와 나갈 때 자석표면에 직각이지 않고, 자석표면의 수직선과 일정한 경사각(TA: Tilt Angle)(Ta)을 가지고 있다. 이러한 일정한 경사각을 가지는 자석과 그 제조방법이 본 발명이 이루고자 하는 과제이다.Next, a ring magnet having an inclination orientation angle (hereinafter, referred to as an inclination orientation ring magnet) proposed by the inventor will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a line of magnetic force of an inner and outer diameter monopole magnet (hereinafter, referred to as an inclined orientation inner and outer pole magnet) having an inclination orientation angle, and FIG. 4 is an upper and lower one pole magnet having an inclination orientation angle (hereinafter, referred to as an inclined orientation up and down pole) The representative magnetic field lines of magnets). 3A and 4A show the representative magnetic field lines viewed from the front of the
다음으로, 도 5에서 도 9를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 경사지향 내외경1극 링자석 착자기(10) 및 그 착자방법에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 경사지향 내외경1극 링자석 착자기(10)로써, 그 구조는 도 5 및 도 7에 도시한 바와 같이 착자기에 전류를 흐르게 하는 외경 착자코일(14a) 및 내경 착자코일(14b) 과 상기 코일들에서 발생한 자속을 착자될 자석재료(11)(예를 들면 희토류 재질)에 공급하는 통로인 코아(13)로 구성되어 있는 매우 간단한 구조이다.Next, the inclination-oriented inner and outer diameter monopole
도 7에 도시한 착자요크(12a)에서, 상기 착자코일(14a)(14b)은 전기적으로 직렬로 결선하여 하나의 전류로 자속을 발생하는 것이 바람직하다. 내경 착자코일(14b)은 자석재료(11)의 내경이 작아서 설치가 곤란한 경우에는 생략할 수 있으나, 내경쪽 코아는 자장유도체로써 내경쪽 자로 형성에 도움을 주는 때문에 생략하지 않는 것이 바람직하다. 그리고 상기 착자기(10)의 코아(13)에서 자석재료(11)에 접하여 자속을 공급하는 착자코아면(15)은 도 5 및 도 7에 도시한 바와 같이 자석재료(11)에 접하는 형상대로 제작하는 것이 바람직하다. In the
도 6은 상기 경사지향 내외경1극 링자석 착자기(10)를 비스듬히 바라본 도면이며, 착자 생산성을 높이기 위하여 착자요크(12a)(12b)가 두개 설치되어 잇다. 상기 두 착자요크(12a)(12b)간의 최단거리가 착자물의 착자 두께보다 4내지 5배 이상인 경우에는 착자요크(12a)(12b)에 감겨있는 코일을 모두 전기적으로 직렬로 연결하여 하나의 전류로 자속을 발생시켜서 착자를 실시하는 것이 바람직하다. 이것은 자력의 세기는 거리 자승에 반비례 하므로, 착자부위의 자력이 인접 착자부위에 16배 이상 감소된 크기로 영향을 끼치므로 현실적으로 가능하다.FIG. 6 is an oblique view of the inclination-oriented inner and outer diameter
도 5의 단면도들이 도 8 및 도 9에 도시되어 있다. 도 8은 착자요크(12a) 설치부분의 단면도(A-A)이고, 착자요크(12a)가 착자기 본체기구물(19) 위에 설치되어 있으며 링자석재료(11)가 착자요크(12a)의 착자부위에 놓여 있다. 여기서 착자 대상물에 접하는 착자코아면(15)의 형상은 코아(13)와 착자 대상물(11)이 접하는 형상대로 제작된 것이 바람직하다.Cross-sectional views of FIG. 5 are shown in FIGS. 8 and 9. 8 is a cross-sectional view AA of the installation portion of the magnetizing
도 9는 자석재료 장착부분의 단면도(B-B)이고, 착자기 본체기구물(19)위에 링자석재료(11)의 위치를 잡아주는 서포터(18)가 놓여 있고, 그 위에 링자석재료(11)가 놓여 있다. 상기 서포터(18)는 착자요크(12a)와 결합하여 하나의 기구물로 만들 수 있음은 당연하다. Fig. 9 is a sectional view BB of the magnet material mounting portion, on which the
또한 본 발명의 제1실시예인 도 5에서는 착자요크(12a)(12b)가 두개만 도시되어 있으나 링자석재료(11)의 크기에 따라 착자요크 개수가 증가될 수 있음은 물론이다.In addition, although only two magnetizing
다음으로, 도 5에서 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 경사지향 내외경1극 링자석 회전 착자방법에 대하여 설명한다. 먼저 자석재료(11)를 착자기(10)에서 위치를 잡아주는 서포터(18)위에 올려놓는 제1공정, 그리고 상기 링자석재료(11)에 강한 자속을 흐르게 하여 착자를 하는 제2공정, 그리고 상기 착자기(10)에서 소정의 각도(예를 들면 1회 착자로 가능한 각도)만큼 상기 링자석재료(11)를 회전하는 제3공정으로 이루어지며, 상기 제2공정과 제3공정을 링자석재료(11)의 원주 360도 전체를 자화할 때까지 반복하여 행하는 회전 단속착자법을 수행한다. Next, with reference to Figures 5 to 9 will be described in the inclination-oriented inner and outer diameter monopole ring magnet rotation magnetizing method according to the present invention. First, the first step of placing the
상기 회전 단속착자법에서는 제3공정인 회전동작이 간헐적이었으나, 회전하면서 연속적으로 착자(이하, 회전 연속착자법이라 부름)하는 것도 가능하다. 즉, 매 각도 10도마다 링자석재료(11)을 착자하는 경우, 예컨대 충전시간이 대략 4초이고, 방전시간이 2밀리초인 콘덴서식 착자전원장치를 사용 했을 경우, 상기 충전시간 4초에 링자석재료(11)가 회전하는 각도가 10도가 되도록 회전속도를 설정하면 된다. 이 경우 상기 방전시간 내에 링자석재료(11)가 회전하는 각도는 0.005도가 된다. 이때 상기 방전시간내의 회전에 의한 착자부위 자속밀도의 변화는 거의 없기 때문에 1회 착자 각도를 10도 이상으로 하면 링자석재료(11)를 회전하면서 연속착자를 할 수 있다. In the rotation intermittent magnetization method, the rotation operation as the third process is intermittent, but it is also possible to continuously magnetize while rotating (hereinafter, referred to as rotation continuous magnetization method). That is, when magnetizing the
여기서 자석재료(11)에 착자된 대표자력선의 방향을 도 5를 예를 들어 설명하면, 착자요크(12a)(12b)가 놓여진 방향이 대표자력선 방향이 되며, 착자된 자극의 방향은 착자코일(14)에 흐르는 전류의 방향에 의하여 결정된다. Here, the direction of the representative magnetic force line magnetized to the
본 발명의 회전 착자방법에 의해 착자된 링자석은 소정의 각도마다 착자가 행하여지기 때문에 링 전반에 걸친 대표자력선의 각도균일성은 1회착자에의한 착자각도가 작을수록 우수해진다.Since the ring magnet magnetized by the rotary magnetizing method of the present invention is magnetized at a predetermined angle, the angular uniformity of the representative lines of magnetic force throughout the ring is better as the magnetizing angle by the single magnet is smaller.
다음으로, 도 10에서 도 13을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 경사지향 상하1극 링자석 착자기(20)에 대하여 설명한다. 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 경사지향 상하1극 링자석 착자기(20)로써, 그 구조는 본 발명의 제1실시예와 대부분 동일하므로 그에 대한 설명은 생략하고, 부가 및 변경된 부분에 대해서 설명한다. Next, the inclination-oriented up-down one-pole
먼저, 착자요크가 상하 착자에 적합하도록 좌우 착자요크(12a)(12b)에서 상하 착자요크(22a)(22b)로 변경되었고, 착자요크(22a)(22b)의 위치 및 각도를 설정하여주는 착자요크 서포터(22s)가 부가되었으며, 링자석재료(21)를 착자기에 올려놓는 제1공정을 수행 하기위하여 착자요크 이동가이드(27)를 추가하였다. 상기 이동가이드(27)를 통하여 착자요크(22a)(22b)가 착자위치(27a)와 제품 로딩(Loading) -언로딩(Unloading) 위치(27b)로 움직일 수 있다. 상기의 추가된 착자요크 이동가이드(27)는 착자요크가 3개 이상일 경우 자석재료(21)의 로딩-언로딩을 수행하기 위하여 꼭 필요하다. 물론 착자요크가 2개 이하일 경우는 자석재료(21)의 로딩-언로딩을 좌우로 행할 수 있으므로 상기 착자요크 이동가이드(27)는 생략 할 수 있다.First, the magnetizing yoke was changed from left and right magnetizing
도 10은 착자요크(22a)(22b)가 착자위치(27a)에 있는 착자기(20)의 상면도 이고, 도 11은 상기위치에서 착자기(20)의 사시도 이며, 도 12는 착자요크(22a) (22b)가 자석재료 로딩-언로딩위치(27b)에서의 착자기(20) 상면도 이다. FIG. 10 is a top view of the
본 발명의 제2실시예인 경사지향 상하1극 착자기를 이용한 착자방법은 상기에 설명한 제1실시예와 동일한 방법에 의하여 이루어지므로 그에 대한 설명은 생략한다. Since the magnetization method using the tilt-oriented up-down one-pole magnetizer, which is the second embodiment of the present invention, is made by the same method as the first embodiment described above, description thereof will be omitted.
다음으로, 이방성 자석재료를 사용하여 경사지향 링자석을 제작하는 방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 경사지향 링자석의 자력선 방향이 단순하지 않아 프레스 금형내부에 배향코일을 많이 설치하여야하는데, 금형내부의 공간제약과 배향코일들간의 자장 간섭문제로 인하여 종래의 특정한 자장 중에서 프레스로 압출성형을 행하여 자기배향하는 1회성형법으로는 제작이 곤란하다. 이에 본 발명에 적합한 이방성 링자석재료의 제작은 도 14에 도시된 것처럼 링자석의 일부분(31)을 경사지향각을 갖는 특정 자장중에서 프레스로 1차성형을 하고, 상기 링의 부분자석재료(31)들을 원주방향으로 배열하여 링 형상으로 조립하고, 프레스로 2차성형을 실시하여 본 발명에 적합한 이방성 링자석재료를 제작한다. 그 후 본 발명에서 제안한 방법으로 착자를 실시하면 본 발명이 이루고자하는 이방성 경사지향 링자석을 제조할 수 있다. 상기 이방성 링자석에서는 성형장비를 프레스로 설명하였으나 사출성형도 가능함은 당연하다.Next, a method of producing an inclined oriented ring magnet using an anisotropic magnetic material will be described. Since the direction of the magnetic lines of the inclination-oriented ring magnet of the present invention is not simple, many alignment coils must be installed in the press mold. It is difficult to manufacture by the one-time molding method which carries out the self-orientation by performing the process. Accordingly, the anisotropic ring magnet material suitable for the present invention may be formed by pressing a
한편, 본 발명은 앞에서 설명한 대표적인 실시예들에만 제한된 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 변형, 대체, 개량 또는 추가 하여 실시할 수 있는 것임은 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 변형, 대체, 개량 또는 추가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.On the other hand, the present invention is not limited to the exemplary embodiments described above, but can be practiced by changing, replacing, improving or adding within the scope not departing from the gist of the present invention. It will be easy to understand. If the implementation by such modifications, substitutions, improvements or additions fall within the scope of the appended claims, the technical spirit should also be regarded as belonging to the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하여 경사지향각을 갖는 링자석(상하1극, 내외경1극) 및 그 제조방법을 제공하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, there is an effect of providing a ring magnet having a tilting angle (upper and lower poles, inner and outer diameter poles) and a manufacturing method thereof.
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- 2006-01-06 KR KR1020060001530A patent/KR20070074007A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2022265260A1 (en) * | 2021-06-14 | 2022-12-22 | 박광돈 | Ring-shaped permanent magnet |
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