TWI712056B

TWI712056B - 磁化裝置及磁化方法

Info

Publication number: TWI712056B
Application number: TW109117758A
Authority: TW
Inventors: 岸修一
Original assignee: 日商大東工業股份有限公司
Priority date: 2019-10-01
Filing date: 2020-05-28
Publication date: 2020-12-01
Also published as: CN112103025B; KR102272599B1; TW202115750A; JP6664767B1; CN112103025A; KR20210041067A; JP2021057537A; WO2021065057A1

Abstract

本發明提供一磁化裝置。在使例如用來將磁體驅動泵加以驅動的磁耦合器機構那樣較小的磁體材料予以磁化時，不進行多次磁化以壓低成本，亦能提高被磁化物的磁化程度。磁化裝置包括：中空圓筒形外部磁軛；磁體材料，其為被磁化物，在外部磁軛內面且於同一圓周上等間隔配置偶數個；磁化器，包括與磁體材料相同數量的磁場產生部，前述磁場產生部配置於磁體材料內側，具有與磁體材料內側長度大致相同的外周長，並且對相向的磁體材料，使相鄰者產生異極的磁場；以及電源裝置，與磁化器連接，藉由使電流在磁場產生部僅流動1次而產生磁體材料磁化所需磁場；在外部磁軛內部周向上，一個磁體材料中心與相向之磁場產生部的中心偏離360°除以磁體材料個數的2倍而得到的角度以下。

Description

磁化裝置及磁化方法

本發明關於對磁體驅動的泵中的構成磁耦合器機構的磁體進行磁化的技術。

近年來，具有藉由磁性作用驅動齒輪等驅動體之磁耦合器（磁耦合器）機構的泵的市場需求有進一步提高的趨勢。在具有這樣的磁耦合器機構的泵業界中，由於用於磁耦合器的磁體的高性能化，齒輪泵在各種流體中被採用。特別是在高黏度流體的定量轉移、計量轉移、油壓動力傳輸裝置中，作為高壓力產生器在各種旋轉速度區域使用。

另外，關於使在電動機、發電機等旋轉設備的驅動機構中使用的磁體高效率磁化的方法，在以前進行了大量的研究和開發，其成果被申請多項專利。

例如，在專利文獻1中，提出了「對固定在轉子上的多個稀土磁體以高磁化率進行磁化的方法」，在專利文獻2中，提出了「利用簡單的方法得到將無磁化部分盡可能減少的高性能磁體、且藉由採用粗線的激磁線圈，而能夠防止磁軛的熔斷的磁化裝置」。［先前技術文獻］［專利文獻］

專利文獻1：日本特開2002-124414號公報專利文獻2：日本特開2002-204542號公報

［發明所欲解決之問題］

但是，上述現有技術是大型旋轉設備的驅動機構中的技術，存在難以應用於使相對小的磁體材料磁化的動作的問題。

此外，上述現有技術中的任何一個都還存在這樣的問題，即，就基於進行多次磁化操作而使磁體材料磁化的整體工作而言成本變高。

因此，鑒於上述問題，在本發明中，目的在於提供一種磁化裝置，在使如將磁體驅動泵加以驅動的磁耦合器機構那樣相對小的磁體材料磁化時，不進行多次磁化動作以壓低成本、亦能提高被磁化物的磁化程度。［解決問題之方式］

本說明書的磁化裝置的一型態的特徵在於，該磁化裝置具有：中空圓筒形的外部磁軛，其由鐵磁性體形成；第一磁體材料，其為異方性磁體之被磁化物，在前述外部磁軛的內面且於同一圓周上等間隔地配置偶數個；第一磁化器，其包括與前述第一磁體材料相同數量的第一磁場產生部，前述第一磁場產生部配置於前述第一磁體材料的內側，具有與前述第一磁體材料的內側的長度大致相同的外周長，並且，由鐵芯和捲繞在該鐵芯周圍的線圈構成，藉由電流在該線圈中流動而對相向的前述第一磁體材料產生磁場，其中，使相鄰者產生異極的磁場；以及磁化電源裝置，其與前述第一磁化器連接，藉由使電流在前述線圈中僅流動1次而產生前述第一磁體材料的磁化所需的磁場；前述磁化裝置，在前述外部磁軛內部的周向上，一個前述第一磁體材料的中心與一個相向於前述一個第一磁體材料的前述第一磁場產生部的中心，偏離360°除以前述第一磁體材料的個數的2倍而得到的角度以下，由前述第一磁體材料及前述外部磁軛構成的外部磁體用於藉由與內部磁體的磁耦合而形成使泵的驅動體驅動的磁耦合器機構。［發明之效果］

本說明書所公開的磁化裝置在使如將磁性驅動泵加以驅動的磁耦合器機構那樣相對小的磁體材料磁化時，不進行多次磁化動作以壓低成本，亦能提高被磁化物的磁化程度。

［實施發明之較佳形態］

參照附圖說明用於實施本發明的方式。

（本實施型態的磁化裝置的構成）使用圖1至圖7說明本實施型態的磁化裝置1的構成。圖1是示出外部磁體24（包括外部磁軛2及第一磁體材料4）的剖視圖，圖2是示出第一磁化器6的圖。圖3是示出內部磁體26（包括內部磁軛16及第二磁體材料18）的剖視圖。圖4及圖5是示出磁化動作中的磁體材料4、18與磁場產生部8、22的位置關係的圖，圖6是表示磁化裝置1的磁化性能的測量結果例的圖。圖7是示出磁體驅動的泵30的剖面構造的圖。

磁化裝置1包括外部磁軛2、第一磁體材料4、第一磁化器6、磁化電源裝置14、內部磁軛16、第二磁體材料18、第二磁化器20。如圖1中所示，外部磁軛2由如碳鋼的鐵磁性體形成、是形成中空圓筒形或杯形形狀的部位。

如圖1中所示，第一磁體材料4是由釹磁體、釤鈷磁體等異方性磁體構成之作為磁化裝置1的磁化對象之被磁化物。第一磁體材料4在外部磁軛2的內面上且於同一圓周上等間隔地配置偶數個。各第一磁體材料4雖然有細微差別，但形狀大致相同。第一磁體材料4可以是長方體的形狀，並且，可以形成沿著外部磁軛2的內面之同心圓形狀，此時，大致相同形狀的第一磁體材料4宜彼此連接配置。

如圖2中所示，第一磁化器6包括與第一磁體材料4相同數量的第一磁場產生部8。第一磁場產生部8由鐵芯10和纏繞在鐵芯10周圍的線圈12構成，是藉由電流在線圈12中流動而對相向的第一磁體材料4產生磁場的部位。第一磁場產生部8配置在第一磁體材料4的內側，具有與第一磁體材料4的內側的長度大致相同的外周長。此外，相鄰的第一磁場產生部8分別使異極的磁場產生。

如圖3中所示，內部磁軛16由碳鋼那樣的鐵磁性體形成、是形成圓筒形（圓柱形）形狀的部位。但是，內部磁軛16也可以配合磁體的形狀呈多邊形。

如圖3中所示，第二磁體材料18是由釹磁體、釤鈷磁體等異方性磁體構成之成為磁化裝置1的磁化對象之被磁化物。第二磁體材料18在內部磁軛16的外表面上且於同一圓周上等間隔地配置偶數個。各第二磁體材料18雖然有細微差別，但形狀大致相同。第二磁體材料18可以是長方體的形狀，並且亦可以形成沿著內部磁軛16的外表面之同心圓形狀，此時，大致相同形狀的第二磁體材料18宜彼此連接配置。

第二磁化器20包括與第二磁體材料18相同數量的第二磁場產生部22。第二磁場產生部22由鐵芯10和纏繞在鐵芯10周圍的線圈12構成，是藉由電流在線圈12中流動而對相向的作為被磁化物的第二磁體材料18產生磁場的部位。第二磁場產生部22配置在第二磁體材料18的外側，具有與第二磁體材料18的外側的長度大致相同的內周長。此外，相鄰的第二磁場產生部22分別使異極的磁場產生。

磁化電源裝置14連接於第一磁化器6，藉由使大的電流在線圈12中僅流動1次，而產生第一磁體材料4的磁化所需的大磁場。此外，磁化電源裝置14與第二磁化器20連接，藉由使大的電流在線圈12中僅流動1次，而產生第二磁體材料18的磁化所需的大磁場。

磁化電源裝置14，將交流電源利用充電電路控制、並利用變壓器升壓，之後，利用整流電路轉換為直流，將電荷積蓄在電容器組中。然後，磁化電源裝置14對於該積蓄了的能量，將放電電路設定為ON（導通），使大的電流瞬間流至線圈12，產生磁化所需的高磁場。

如圖4所示，在磁化裝置1中，在外部磁軛2內部的周向上，第一磁體材料4的中心與相向於第一磁體材料4的第一磁場產生部8的中心偏離360°除以第一磁體材料4的個數的2倍而得到的角度以下。即，在磁化裝置1中，在外部磁軛2內部的周向上，第一磁場產生部8的端部與各個第一磁體材料4的端部不對齊，具有偏離，兩端部的周向的偏離角為360°÷“第一磁體材料4的個數”÷2以下。

如圖5所示，在磁化裝置1中，在內部磁軛16的周向上，第二磁體材料18的中心和相向於第二磁體材料18的第二磁場產生部22的中心偏離360°除以第二磁體材料18的個數的2倍而得到的角度以下。即，在磁化裝置1中，在內部磁軛16的周向上，第二磁場產生部22的端部與各個第二磁體材料18的端部不對齊，具有偏離，兩端部的半徑方向的偏離角為360°÷“第二磁體材料18的個數”÷2以下。

如上前述，說明下述理由：磁體材料4、18的中心與磁場產生部8、22的中心在周向上偏離，藉此，磁化裝置1不進行多次磁化動作以壓低成本，還能夠提高被磁化物4、18的磁化程度。

如現有的磁化裝置那樣，在周向上，使磁場產生部的端部與各個磁體材料的端部對齊，藉由磁化電源裝置進行磁化動作時，相鄰的磁體材料之間（間隙）成為未磁化區域。在存在該未磁化區域的情況下，在相鄰的磁體材料之間形成去磁場區域，再者，容易在那裡出現異極，成為損失。

另一方面，如磁化裝置1那樣，當在周向上，磁場產生部8、22的端部與各個磁體材料4、18的端部不對齊而偏離配置時，在1個磁體材料4、18中出現N極的區域和S極的區域。而且，在這種情況下，相鄰的磁體材料4、18的連接部位成為同極，在現有方法中，由於磁場不易向去磁場區域外洩漏之狀態，而使產生在連接部位的相斥磁場產生更強的磁場。

圖6示出測量下者的結果：當使上述偏離的角度改變時，與全磁化（圖中的100%基準線）相比，磁化裝置1所成之磁體材料4、18的磁化程度如何變化。另外，在圖6中，第一磁體材料4的個數設定為8個。

在圖6所示的測量結果中，隨著上述偏離的角度變大，磁化的程度得到改善，當偏離的角度為22.5°（=360°÷“第一磁體材料4的個數=8個”÷2）時，磁化的程度成為峰值，成為超過全磁化的狀態的結果。另外，藉由在空心線圈內對磁體單體施加足夠強的磁場來進行全磁化，吾人認為此時的磁體幾乎達到飽和磁化。

如圖7所示，將由磁化器1磁化的第一磁體材料4和外部磁軛2、以及第二磁體材料18和內部磁軛16使用作為泵30的驅動體。外部磁軛2及第一磁材料4的組合被稱為外部磁體24，內部磁軛16及第二磁材料18的組合被稱為內部磁體26。

如圖7所示，泵30是驅動體由磁耦合器機構28所驅動的構成，前述磁耦合器機構由外部磁體24與內部磁體26的磁耦合形成。

基於上述構成，當磁化裝置1磁化如將磁體驅動泵30加以驅動的磁耦合器機構28那樣比較小的磁體材料4、18時，不進行多次磁化動作以壓低成本，亦能提高被磁化物4、18的磁化程度。

（本實施型態的磁化裝置的使用方法）使用圖4、圖5和圖6說明磁化裝置1所成之磁化方法。如圖4所示，在磁化裝置1中，在外部磁軛2內部的周向上，第一磁體材料4的中心與相向於第一磁體材料4之第一磁場產生部8的中心偏離360°除以第一磁體材料4的個數的2倍而得到的角度以下，而在第一磁化器6設置外部磁軛2及第一磁體材料4。即，在磁化裝置1中，在外部磁軛2內部的周向上，第一磁場產生部8的端部與各個第一磁體材料4的端部不一致，彼此偏離，兩端部的周向的偏離角為360°÷“第一磁體材料4的個數”÷2以下。

在磁化電源裝置14中，將交流電源利用充電電路控制，並利用變壓器升壓，之後，利用整流電路轉換為直流，在電容器組中積蓄電荷。並且，在磁化電源裝置14中，關於該積蓄了的能量，將放電電路設定為ON，瞬間向線圈12通電，使大的電流流向線圈12，產生磁化所需的高磁場。對於由外部磁軛2及多個第一磁體材料4形成的1組外部磁體24，該磁化動作僅進行1次。

此外，如圖5所示，在磁化裝置1中，在內部磁軛16的周向上，第二磁體材料18的中心和相向於第二磁體材料18的第二磁場產生部22的中心偏離360°除以第二磁體材料18的個數的2倍而得到的角度以下，在第二磁化器20中設置內部磁軛16及第二磁體材料18。即，在磁化裝置1中，在內部磁軛16的周向上，第二磁場產生部20的端部與各個第二磁體材料18的端部不對齊，具有偏離，兩端部的半徑方向的偏離角為360°÷“第二磁體材料18的個數”÷2以下。

在磁化電源裝置14中，將交流電源利用充電電路控制，並利用變壓器升壓，之後，利用整流電路轉換為直流，在電容器組中積蓄電荷。並且，在磁化電源裝置14中，關於該積蓄了的能量，將放電電路設定為ON，瞬間向線圈12通電，使大的電流流向線圈12，產生磁化所需的高磁場。對於由內部磁軛16及多個第二磁體材料18形成的1組外部磁體26，該磁化動作僅進行1次。

如圖6所示，藉由如上前述的磁化裝置1所成之磁化方法，相較於不偏離地設置磁體材料4、18和磁場產生部8、22的情況，至少能夠提高磁體材料4、18的磁化程度。此外，在如上前述的磁化裝置1所成之磁化方法中，當磁體材料4、18與磁場產生部8、22的偏離的大小是特定範圍時，能夠使磁體材料4、18的磁化程度比全磁化狀態更高。

因此，磁化裝置1所成之磁化方法，當磁化如將磁體驅動泵30加以驅動的磁耦合器機構28那樣比較小的磁體材料4、18時，不進行多次磁化動作以壓低成本，亦能提高被磁化物4、18的磁化程度。

以上，對本發明的實施方式進行了詳細說明，但本發明不限於特定實施方式，能夠在申請專利範圍記載的本發明主旨的範圍內進行各種變形、變更。

1:磁化裝置 2:外部磁軛 4:第一磁體材料 6:第一磁化器 8:第一磁場產生部 10:鐵芯 12:線圈 14:磁化電源裝置 16:內部磁軛 18:第二磁體材料 20:第二磁化器 22:第二磁場產生部 24:外部磁體 26:內部磁體 28:磁耦合器機構 30:磁體驅動泵

圖1（a）～（c）是示出本實施型態的外部磁體的構成例的圖。圖2是示出本實施型態的第一磁化器的構成例的圖。圖3（a）～（c）是示出本實施型態的內部磁體的構成例的圖。圖4是說明本實施型態的第一磁體材料與第一磁場產生部的位置關係的圖。圖5是說明本實施型態的第二磁體材料與第二磁場產生部的位置關係的圖。圖6（a）～（b）是示出本實施型態的磁化裝置的磁化性能的測量結果示例的圖。圖7是示出本實施型態的磁體驅動泵的一例的圖。

4:第一磁體材料

8:第一磁場產生部

Claims

一種磁化裝置，包括：中空圓筒形的外部磁軛，由鐵磁性體形成；第一磁體材料，其為異方性磁體之被磁化物，在該外部磁軛的內面且於同一圓周上等間隔地配置偶數個；第一磁化器，包括與該第一磁體材料相同數量的第一磁場產生部，且該第一磁場產生部配置於該第一磁體材料的內側，具有與該第一磁體材料的內側的長度大致相同的外周長，並且係由鐵芯和捲繞在該鐵芯周圍的線圈構成，藉由使電流流過該線圈而令相向的該第一磁體材料產生磁場，且使相鄰的該第一磁場產生部彼此產生異極的磁場；以及磁化電源裝置，與該第一磁化器連接，藉由使電流僅在該線圈流過1次而產生該第一磁體材料的磁化所需的磁場；其特徵為：一個該第一磁體材料的中心與一個相向於該第一磁體材料的該第一磁場產生部的中心，在該外部磁軛內部的周向上偏離了用360°除以該第一磁體材料個數的2倍而得到的角度以下，由該第一磁體材料與該外部磁軛所構成的外部磁體用於藉由與內部磁體的磁耦合而形成使泵的驅動體驅動的磁耦合器機構。
如請求項1之磁化裝置，其中，該第一磁體材料彼此形狀相同。
如請求項1或2之磁化裝置，其中，該第一磁體材料形成為沿著該外部磁軛的內面之同心圓形狀，大致相同形狀的該第一磁體材料係彼此連接配置。
一種磁化方法，其係為使用磁化裝置之磁化方法，該磁化裝置包括：中空圓筒形的外部磁軛，由鐵磁性體形成；第一磁體材料，其為異方性磁體之被磁化物，在該外部磁軛的內面且於同一圓周上等間隔地配置偶數個；第一磁化器，包括與該第一磁體材料相同數量的第一磁場產生部，且該第一磁場產生部配置於該第一磁體材料的內側，具有與該第一磁體材料的內側的長度大致相同的外周長，並且係由鐵芯和捲繞在該鐵芯周圍的線圈構成，藉由使電流流過該線圈而令相向的該第一磁體材料產生磁場，且使相鄰的該第一磁場產生部彼此產生異極的磁場；以及磁化電源裝置，與該第一磁化器連接，藉由使電流在該線圈流過而產生該第一磁體材料的磁化所需的磁場；於該磁化方法中，一個該第一磁體材料的中心與一個相向於該第一磁體材料的該第一磁場產生部的中心，在該外部磁軛內部的周向上偏離了用360°除以該第一磁體材料個數的2倍而得到的角度以下，將產生該第一磁體材料磁化所需磁場之電流從該磁化電源裝置僅在該線圈流過1次，以使相鄰的該第一磁場產生部彼此成為異極，藉此方式進行該第一磁體材料的磁化，藉由該第一磁體材料與該外部磁軛所構成的外部磁體與內部磁體的磁耦合，而形成使泵的驅動體驅動之磁耦合器機構。
如請求項4之磁化方法，其中，該第一磁體材料彼此形狀相同。
如請求項4或5之磁化方法，其中，該第一磁體材料形成為沿著該外部磁軛的內面之同心圓形狀，大致相同形狀的該第一磁體材料係彼此連接配置。