TW201320125A - 磁性組件 - Google Patents

Abstract

一種磁性組件，其係包含有磁力元件及導磁元件；該磁力元件係設有為不同磁極之二端部，且於內部設有軸向之穿槽，而於該磁力元件之內、外部形成以不同方向環繞之磁場，另該導磁元件係設有貼合於磁力元件一端之板片，且於該板片上設有套合於磁力元件穿槽內之凸柱，而藉由該導磁元件之板片及凸柱導引集中磁力元件之磁場環繞路徑，即可於磁力元件與導磁元件間產生磁通密集區域；藉此，利用磁力元件及導磁元件之組合方式，即可大幅提高磁性組件於局部區域之磁通密度，以加強磁性組件之磁場強度，進而達到強化磁力及節省磁性材料之實用效益。

Description

磁性組件

本發明係提供一種利用磁力元件及導磁元件之組合方式，以提高磁性組件之磁通密度，及增加磁性組件之磁通量，進而可強化磁力及節省材料之磁性組件。

按，永久磁鐵的應用相當廣泛，一般係利用永久磁鐵產生之磁力，以達成各種不同的功效；以稀土材料為例，由於稀土材料所製作之永久磁鐵係具有相當高之矯頑力及磁能積，而於筆電、手機、發電機及電動車等各種產品上，皆需仰賴稀土永久磁鐵提供足夠的磁力，以發揮最高的磁力效應，然而，稀土材料的產量稀少，且價格不斷的高漲，相對使各種產品的生產成本居高不下，因此，如何能節省磁性材料，又能達到所需之磁力，甚至提昇磁力，實為目前相關業者重要的課題。

請參閱第1圖所示，其係一般習用之實心磁鐵10，該實心磁鐵10係呈實心圓盤形狀，且一端為N極，另端則為S極，而於該實心磁鐵10外部產生以相同方向環繞的磁場；請參閱第2圖及附件1、2所示，其係擷取該實心磁鐵10之1/2截面，並對該實心磁鐵10之磁通密度(Magnetic Flux Density)及磁勢(Magnetic Potential)分佈進行分析，於附件1中顯示，該實心磁鐵10外周側處之磁通量較為密集，其磁通密度之最大值為0.695 Wb/m²，另附件2中顯示，該實心磁鐵10外部產生以相同方向環繞之磁力線，且相對於磁通量較為密集處所形成的磁場強度最高，其磁勢之最大值為1.62e^-3 Wb/m；另請參閱第3圖所示，係習用另一形狀之環型磁鐵20，該環型磁鐵20之中央處設有軸向之穿槽201，且一端為N極，另端則為S極，而於該環型磁鐵20內部及外部分別產生以不同方向環繞的磁場；請參閱第4圖及附件3、4所示，其係擷取該環型磁鐵20之1/2截面，並對該環型磁鐵20之磁通密度(Magnetic Flux Density)及磁勢(Magnetic Potential)分佈進行分析，於附件3中顯示，該環型磁鐵20之內周側及外周側處之磁通量較為密集，其磁通密度之最大值為0.695 Wb/m²，另附件4中顯示，該環型磁鐵20內部產生以第一方向(逆時針方向)環繞之磁力線，且相對於第一方向之磁通量較為密集處形成較高的磁場強度，其磁勢值為-8.719e^-4 Wb/m(負數值代表第一方向)，另該環型磁鐵20外部則產生以第二方向(順時針方向)環繞之磁力線，且相對於第二方向之磁通量較為密集處形成較高的磁場強度，其磁勢值為1.399e^-3Wb/m(正數值代表第二方向)，如上所述，該環型磁鐵20磁勢之最大值(1.399e^-3 Wb/m)係小於實心磁鐵磁勢之最大值(1.62e^-3 Wb/m)，因此，該環型磁鐵20之穿槽201雖可節省磁性材料，卻也影響其磁場強度；請參閱第5圖所示，另有業者於該環型磁鐵20之一端面設有對應形狀且具導磁性之鐵片21，以提昇磁場強度；請參閱第6圖及附件5、6所示，其係擷取該環型磁鐵20及鐵片21之1/2截面，並對該環型磁鐵20及鐵片21之磁通密度(Magnetic Flux Density)及磁勢(Magnetic Potential)分佈進行分析，於附件5中顯示，該環型磁鐵20及鐵片21之內周側及外周側處之磁通量較為密集，其磁通密度之最大值為0.695 Wb/m²，另附件4中顯示，該環型磁鐵20及鐵片21內部產生以第一方向(逆時針方向)環繞之磁力線，且相對於第一方向之磁通量較為密集處形成較高的磁場強度，其磁勢值為-1.272e^-3 Wb/m(負數值代表第一方向)，另該環型磁鐵20外部則產生以第二方向(順時針方向)環繞之磁力線，且相對於第二方向之磁通量較為密集處形成較高的磁場強度，其磁勢值為1.537e^-3 Wb/m(正數值代表第二方向)，如上所述，該環型磁鐵20於結合鐵片21後，其磁勢之最大值(1.537e^-3 Wb/m)雖可高於原磁勢之最大值(1.399e^-3 Wb/m)，卻仍低於永久磁鐵磁勢之最大值(1.62e^-3 Wb/m)；因此，該環型磁鐵20結合鐵片21的方式，雖可節省磁性材料，卻相同無法達到所需之磁場強度，進而影響應用於各種產品上之磁力效應。

有鑑於此，本發明人遂以其多年從事相關行業的研發與製作經驗，針對目前所面臨之問題深入研究，經過長期努力之研究與試作，終究研創出一種磁性組件，並藉以大幅改善習式之缺弊，此即為本發明之設計宗旨。

本發明之目的一，係提供一種磁性組件，其係包含有磁力元件及導磁元件；該磁力元件係設有為不同磁極之二端部，且於內部設有軸向之穿槽，而於該磁力元件之內、外部形成以不同方向環繞之磁場，另該導磁元件係設有貼合於磁力元件一端之板片，且於該板片上設有套合於磁力元件穿槽內之凸柱，而藉由該導磁元件之板片及凸柱導引集中磁力元件之磁場環繞路徑，即可於磁力元件與導磁元件間產生磁通密集區域；藉此，利用磁力元件及導磁元件之組合方式，即可大幅提高磁性組件於局部區域之磁通密度，以加強磁性組件之磁場強度，進而達到強化磁力之實用目的。

本發明之目的二，係提供一種磁性組件，其中，該磁力元件係設有為不同磁極之二端部，且內部係設有軸向之穿槽，以供套合導磁元件之凸柱，而藉由該導磁元件之板片及凸柱導引集中磁力元件之磁場環繞路徑，即可於磁力元件與導磁元件間產生磁通密集區域，以加強磁性組件之磁場強度，進而達到節省磁性材料之實用目的。

為使貴審查委員對本發明有更進一步之瞭解，茲舉一較佳實施例並配合圖式，詳述如后：請參閱第7、8、9圖所示，本發明之磁性組件30係包含有磁力元件31及導磁元件32；該磁力元件31係為一以磁性材料製作成型之環型磁鐵，且設有為不同磁極之二端部；於本實施例中，該磁力元件31係以鐵、鈷、鎳或稀土等磁性材料製作成型，且設有為N極之第一端部311，以及為S極之第二端部312；另該磁力元件31於內部設有軸向且可為圓型或方型之穿槽313，而於該磁力元件31之外部及穿槽313之內部產生以不同方向環繞之磁場；於本實施例中，該磁力元件31之穿槽313係為圓型；另該導磁元件32係以具導磁性之金屬材料製作成型，該導磁元件32設有板片321，該板片321係對應磁力元件31之外緣形狀，以供貼合於磁力元件31之第二端部312，另於該板片321上延伸設有凸柱322，該凸柱322係對應磁力元件31之穿槽313形狀，並使該凸柱322套合於導磁元件32之穿槽313內，而藉由該導磁元件32之板片321及凸柱322導引集中磁力元件31磁場之環繞路徑，使該磁力元件31與導磁元件32間產生磁通密集區域。

請參閱第9圖及附件7、8所示，其係擷取該磁性組件30之1/2截面，並對該磁性組件30之磁通密度(Magnetic Flux Density)及磁勢(Magnetic Potential)分佈進行分析，於附件7中顯示，當磁力元件31所產生磁場之磁力線通過導磁元件32之板片321及凸柱322時，該磁場之磁力線即受到板片321及凸柱322之導引，而往磁力元件31與導磁元件32之接合處集中，而於該磁力元件31與導磁元件32間產生磁通密集區域，其磁通密度之最大值為5.422 Wb/m²，另附件8中顯示，該磁力元件31與導磁元件32內部產生以第一方向(逆時針方向)環繞之磁力線，且相對於第一方向之磁通量較為密集處形成較高的磁場強度，其磁勢值為-3.527 e^-3 Wb/m(負數值代表第一方向)，另該磁力元件31與導磁元件32外部則產生以第二方向(順時針方向)環繞之磁力線，且相對於第二方向之磁通量較為密集處形成較高的磁場強度，其磁勢值為1.231 e^-3 Wb/m(正數值代表第二方向)，如上所述，該磁性組件30相對於磁通密集區域形成的磁場強度最高，其磁勢之最大值為-3.527 e^-3 Wb/m(負數值代表第一方向)，而大於習知實心、環型或結合鐵片等型式之磁鐵；另由於該導磁元件32內係具有複數個磁域，且各磁域之磁矩方向並不相同，當磁力元件31所產生之磁場密集通過導磁元件32之板片321及凸柱322時，該導磁元件32係受到磁力元件31之磁場作用而磁化，使該導磁元件32內各磁域之磁矩方向與磁力元件31之磁場方向一致，進而加強磁性組件30之磁場強度。

藉此，本發明之磁性組件係利用導磁元件之板片及凸柱導引集中磁力元件磁場之環繞路徑，使該磁力元件與導磁元件間產生磁通密集區域，同時，利用導磁元件之磁化作用，以加強磁性組件之磁場強度，且對本發明之磁性組件所分析之磁通密度最大值及磁勢最大值皆明顯高於習用實心圓盤形狀之永久磁鐵，而達到強化磁力及節省磁性材料之實用效益。

據此，本發明實為一深具實用性及進步性之設計，然未見有相同之產品及刊物公開，從而允符發明專利申請要件，爰依法提出申請。

習知部份：

10．．．實心磁鐵

20．．．環型磁鐵

201．．．穿槽

21．．．鐵片

本發明部份

30．．．磁性組件

31．．．磁力元件

311．．．第一端部

312．．．第二端部

313．．．穿槽

32．．．導磁元件

321．．．板片

322．．．凸柱

第1圖：習用實心磁鐵之外觀示意圖。

第2圖：習用實心磁鐵之剖視圖。

第3圖：習用環型磁鐵之外觀示意圖。

第4圖：習用環型磁鐵之剖視圖。

第5圖：習用環型磁鐵結合鐵片之外觀示意圖。

第6圖：習用環型磁鐵結合鐵片之剖視圖。

第7圖：本發明之分解示意圖。

第8圖：本發明之組合示意圖。

第9圖：本發明之之組合剖視圖。

附件1：習用實心磁鐵之磁通密度分佈數值表。

附件2：習用實心磁鐵之磁勢及磁力線分佈數值表。

附件3：習用環型磁鐵之磁通密度分佈數值表。

附件4：習用環型磁鐵之磁勢及磁力線分佈數值表。

附件5：習用環型磁鐵結合鐵片之磁通密度分佈數值表。

附件6：習用環型磁鐵結合鐵片之磁勢及磁力線分佈數值表。

附件7：本發明之磁通密度分佈數值表。

附件8：本發明之磁勢及磁力線分佈數值表。

30．．．磁性組件

31．．．磁力元件

311．．．第一端部

312．．．第二端部

32．．．導磁元件

321．．．板片

322．．．凸柱

Claims (7)

1. 一種磁性組件，其係包含有：磁力元件：係設有為不同磁極之二端部，且內部設有軸向之穿槽，而於外部及穿槽內部產生以不同方向環繞之磁場；導磁元件：係具有導磁性，且設有板片，以供貼合於磁力元件一端，另於該板片上設有凸柱，以供套合於該磁力元件之穿槽。
2. 依申請專利範圍第1項所述之磁性組件，其中，該磁力元件係為環型磁鐵。
3. 依申請專利範圍第1項所述之磁性組件，其中，該磁力元件之穿槽係圓型。
4. 依申請專利範圍第1項所述之磁性組件，其中，該磁力元件之穿槽係方型。
5. 依申請專利範圍第1項所述之磁性組件，其中，該磁力元件係設有為N極之第一端部，以及為S極之第二端部。
6. 依申請專利範圍第1項所述之磁性組件，其中，該導磁元件之板片係對應磁力元件之外緣形狀。
7. 依申請專利範圍第1項所述之磁性組件，其中，該導磁元件之凸柱係對應磁力元件之穿槽形狀。