專利名稱：硬磁件和用于調(diào)整磁矢量的方向和位置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1和10前序部分所述的一種硬磁件和一種用于調(diào)整硬磁件的磁矢量的方法。
已知硬磁件用于不同的機(jī)械、技術(shù)和醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域。另外硬磁件用于測(cè)量?jī)x表和磁性軸承。磁性軸承，特別是用于作為心臟輔助泵的血液泵的磁性泵被植入人體內(nèi)，與通常的軸承相比這種磁性泵是無(wú)磨損的并且不會(huì)造成對(duì)血液的損傷。
在有些應(yīng)用時(shí)需要對(duì)硬磁件的磁矢量進(jìn)行更為精確的幾何定向，此種定向的精確度已經(jīng)超出通常的北-南定向。特別是在血液泵的軸承中為保持磁性軸承的間隙，精確的定向和對(duì)硬磁的物件的磁矢量的方向和位置的修正是非常重要的。
軸承通常的特性是軸承的剛度、軸承間隙和耐磨特性。在一個(gè)磁性軸承中穿在軸承中的部件不會(huì)發(fā)生與設(shè)備的其它部件機(jī)械接觸并且不受機(jī)械幾何形狀的影響圍繞或沿一沖壓入的磁軸移動(dòng)。在緩慢移動(dòng)時(shí)分別視應(yīng)用也可以容許較小的軸承剛度和精確度。首先在快速旋轉(zhuǎn)和/或大的移動(dòng)質(zhì)量的情況下，由于出現(xiàn)的不平衡和被移動(dòng)部件的慣性在很窄的容限范圍內(nèi)需要很高的軸承剛度。在一個(gè)作為人工心臟輔助系統(tǒng)采用的軸流血液泵中在尺寸很小的情況下為實(shí)現(xiàn)輸送效率需要很高的轉(zhuǎn)速。為了將血液負(fù)荷保持在必要的極限范圍內(nèi)，在最佳的內(nèi)部泵幾何形狀的情況下例如必須保持葉輪與泵管之間的最大的間隙0.01mm。機(jī)械軸承(例如滾珠軸承)很容易滿足機(jī)械要求，但在機(jī)械軸承與血液直接接觸將會(huì)對(duì)血液物質(zhì)造成很大的傷害。當(dāng)為此應(yīng)用，密封插入這種機(jī)械軸承時(shí)，根據(jù)目前的已有技術(shù)不能保證針對(duì)此應(yīng)用所需的長(zhǎng)期的密封性。另外在軸與密封之間的過(guò)渡段將會(huì)出現(xiàn)對(duì)血液的損傷并且在密封的邊界處將存在增大的血栓-危險(xiǎn)。無(wú)磨損的磁懸浮的泵飛輪將最大限度地克服這些缺點(diǎn)。但飛輪的磁性軸承的軸承強(qiáng)度將隱含軸承間隙有限的缺點(diǎn)，在有限的結(jié)構(gòu)空間和泵壓力所需的流體動(dòng)力負(fù)荷情況下不得低于該有限的間隙。由于不平衡造成的附加的軸承負(fù)荷將擴(kuò)大了該軸承間隙。為了最大限度地減少不平衡，磁性的軸承軸應(yīng)盡可能精確地與被驅(qū)動(dòng)的泵飛輪的幾何軸承軸一致。在應(yīng)用于血液泵的情況時(shí)為限制不平衡和保持間隙尺寸，軸承磁鐵的合磁矢量的角偏差必須小于0.3°。但對(duì)磁性軸承的功率參數(shù)必要的市售的非均勻的高頑磁性的磁鐵具有的對(duì)應(yīng)于極平面的法線的測(cè)出的平均偏差達(dá)約3°，所述磁鐵根據(jù)原材料的基本定向以統(tǒng)計(jì)方式作為以平均值為基準(zhǔn)的概率曲線分布定向。通常采用標(biāo)準(zhǔn)材料一體制成的磁鐵只能獲得非常少的具有對(duì)應(yīng)于極法線少于0.3°的合磁矢量偏差的磁鐵。
這就是為什么用型件的磁矢量的最佳的或所需的方向和大小克服所有未被補(bǔ)償?shù)淖孕慕y(tǒng)計(jì)分布的理由，此點(diǎn)對(duì)磁性能是致關(guān)重要的。只有在無(wú)缺陷的結(jié)晶時(shí)才能有不具有統(tǒng)計(jì)分布的單范圍區(qū)段。由于材料性能的不適用(例如產(chǎn)生的能量太小)，所以不適用于制造磁性軸承或其它技術(shù)相關(guān)的裝置。而且在具有明顯非勻質(zhì)特性的原材料中未補(bǔ)償?shù)男D(zhuǎn)的明顯的統(tǒng)計(jì)分布具有大大受限的變化寬度。此點(diǎn)在特定的容限范圍內(nèi)將宏觀地作用于合磁矢量的統(tǒng)計(jì)方向變化。在永磁鐵大多數(shù)的技術(shù)應(yīng)用中，由于加工造成的磁矢量的變化被限定在所需的零位左右范圍內(nèi)，所以此點(diǎn)只起著次要的作用。
在一些應(yīng)用中，例如在植入體內(nèi)的血液泵中應(yīng)用時(shí)，由于采用永磁鐵，所述永磁鐵的磁矢量偏離所需的方向，該該統(tǒng)計(jì)方向變化是不利的，將導(dǎo)致很大的不平衡并隨之導(dǎo)致過(guò)大的軸承間隙。
所以對(duì)這些應(yīng)用必須改變或修正在一開放的磁路中的基本為硬磁的件的磁矢量的方向和位置?？梢砸愿鞣N方式實(shí)現(xiàn)這種改變和修正。
一種簡(jiǎn)單的方法是采用一種均勻的硬磁材料，所述材料可以在所需的方向和以所需的強(qiáng)度被磁化。目前針對(duì)此方法僅已知硬磁材料，所述材料在最大的能量密度的情況下僅能覆蓋技術(shù)上有待實(shí)現(xiàn)的最大值的低段。但由于不能達(dá)到所要求的軸承剛度，所以具有較小的能量密度的材料是不能用于上述的磁性軸承的。
在需要較高的能量密度的情況下，則可以通過(guò)選擇適用于高能量密度的磁性材料和幾何形狀實(shí)現(xiàn)所需磁矢量的幅度。然后在精確地了解基礎(chǔ)磁鐵上的合磁矢量的位置的情況下通過(guò)有針對(duì)性的“斜切”對(duì)磁矢量對(duì)構(gòu)件的幾何形狀的所需的取向的靠近。但這種方法的缺點(diǎn)是增加了加工代價(jià)和材料消耗，并且僅能在一定的偏差的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)磁矢量的方向的精度。
另外還已知可以通過(guò)對(duì)硬磁件的部分段或整體進(jìn)行有針對(duì)性的消磁或充磁實(shí)現(xiàn)磁矢量的變化。這種消磁或充磁可以通過(guò)局部磁場(chǎng)、非對(duì)稱磁場(chǎng)、加以改變的磁場(chǎng)梯度或其它方法實(shí)現(xiàn)磁矢量的變化。這種方法的缺點(diǎn)在于，通常不能充分地利用磁鐵的能量。此點(diǎn)也適用于當(dāng)通過(guò)利用磁能與溫度關(guān)系，即通過(guò)局部或非對(duì)稱的加熱或冷卻實(shí)現(xiàn)磁矢量的變化時(shí)的情況。另外還已知，可以用相應(yīng)形狀的和定向的線圈的耦合進(jìn)行主動(dòng)的影響，其中對(duì)所述線圈通過(guò)激勵(lì)的變化實(shí)現(xiàn)不同的修正。但此點(diǎn)需要結(jié)構(gòu)空間和附加的能量。
在GB777315、CH304762、US4777464、US2320632、DE2106227A和DE2607197A1中披露了其它硬磁件的實(shí)施和實(shí)現(xiàn)磁-設(shè)置的方法。
在US2320632中披露了一種采用對(duì)磁材料的鑄造實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁和軟磁部件的連接的方法和作為連接成一體的磁部件的實(shí)施，所述磁部件的熱成型在冷卻過(guò)程中將出現(xiàn)一個(gè)縫隙。其中永磁部分在軟磁磁極件之間。因此在上述技術(shù)應(yīng)用中是不可能對(duì)永磁部分的磁場(chǎng)方向施加影響的。
在US777315和CH304762中披露了一種連接永磁鐵部件和軟磁鐵部件的磁軛鐵。軛鐵是閉合磁路，例如在電氣測(cè)量?jī)x表中的一個(gè)部件。永磁件位于軟磁的磁極件之間。因此不可能影響永磁件磁場(chǎng)的方向。
在DE2106227A和在DE2607197A1中披露了一種空隙磁系統(tǒng)。其中在一磁路中永磁部件嵌入軟磁部件。所述發(fā)明的目的并不在于影響永磁件的磁場(chǎng)的方向并且也不可能實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁件磁場(chǎng)方向的影響，因?yàn)樗鲇绊憣⒈毁N靠的軟磁件變?yōu)榱恪?br> 在US4777464中同樣披露了一種具有閉合磁路的空隙磁系統(tǒng)。兩個(gè)相對(duì)的永磁件的內(nèi)側(cè)同極單側(cè)地接在一個(gè)外面的軟磁軛鐵上，所述永磁件分別由兩種磁材料組成。在這兩個(gè)永磁鐵的相對(duì)的側(cè)上用一個(gè)本發(fā)明設(shè)計(jì)的極靴構(gòu)成工作-空隙。該裝置的目的在于在工作-空隙中的盡可能均勻的磁場(chǎng)分布。影響永磁件的磁場(chǎng)的方向并不是本發(fā)明的目的。所采用的磁鐵應(yīng)具有相同的方向。任何方向的變化將會(huì)在軟磁磁軛和極靴上變?yōu)榱?。在典型的意義上通過(guò)對(duì)所采用的不同的磁鐵種類的幾何關(guān)系和尺寸的變化可以實(shí)現(xiàn)磁矢量的幅度。
綜上所述可以確定，已知的方法中沒有一種可以對(duì)硬磁件的磁場(chǎng)的方向施加影響。上述方法的核心在于，通過(guò)閉合的磁路將利用已有的磁鐵(或線圈)實(shí)現(xiàn)的磁通最大限度地輸入這些發(fā)明的工作領(lǐng)域(US2320632、DE2106227和DE2607197中的空隙和在US777315以及CH304762中的軟磁的檢驗(yàn)件)，或在US4777464中強(qiáng)調(diào)的是，在數(shù)值確定的情況下在磁路的空隙中實(shí)現(xiàn)盡可能均勻的磁場(chǎng)分布。
所以采用已知的方法是不能實(shí)現(xiàn)對(duì)磁場(chǎng)的方向的矯正的。這是因?yàn)?，?duì)一個(gè)硬磁件的磁場(chǎng)方向的影響將在采用上述方法中設(shè)置的具有閉合磁路的設(shè)備中立刻被貼靠在硬磁件上的軟磁部件所消除。因此將把任何預(yù)先對(duì)磁場(chǎng)方向的改變或調(diào)整變?yōu)榱?。工作在不飽和狀態(tài)的軟磁件根據(jù)導(dǎo)磁率的不同，而不是根據(jù)方向?qū)⒋磐性谂c硬磁件的接觸面上。在這些部件上的磁通根據(jù)磁勢(shì)差的梯度分布。磁場(chǎng)由軟磁部件垂直于表面的位置處出來(lái)，在此處將發(fā)生導(dǎo)磁率向環(huán)境或向相鄰的部件的變化。磁力線的最外面的分布將根據(jù)已有的外部磁場(chǎng)條件。在上述的方法中磁力線主要在預(yù)定的磁路內(nèi)分布。利用這類設(shè)置方案不能實(shí)現(xiàn)對(duì)磁矢量的影響。
所以本發(fā)明的目的在于提出一種硬磁件和制造硬磁件的方法，其中不必由外部的磁路施加影響，所述硬磁物件即可具有所需的合磁矢量，所述磁矢量根據(jù)預(yù)定的容限范圍移動(dòng)，從而使硬磁件高于已有技術(shù)的最大能量密度。
本發(fā)明的目的通過(guò)權(quán)利要求1和10的特征部分的特征得以實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中對(duì)本發(fā)明的有益的進(jìn)一步設(shè)計(jì)做了描述本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)尤其在于，采用已知的材料以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)了基本為硬磁的件的磁矢量的方向和位置的調(diào)整或修正。
根據(jù)本發(fā)明硬磁件的磁矢量在一開放的磁路內(nèi)以很大的幅度在預(yù)定的容限范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，所述硬磁件由至少一個(gè)硬磁型件和至少另一個(gè)型元構(gòu)成，所述型件和型元相互組合在一起，從而通過(guò)型件和型元的成型、組合和方向矯正實(shí)現(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)預(yù)定側(cè)上的硬磁件的磁矢量的預(yù)定方向和位置。硬磁件的磁矢量是硬磁型件和型元的合磁矢量。
也可以在一個(gè)具有空隙或沒有空隙的閉合的磁路中采用定向的硬磁件。定向的磁矢量在磁路的定向側(cè)不能被相鄰的不處于飽和狀態(tài)的軟磁部分(極靴、磁軛等)完全消除。
根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)計(jì)，另外的型元由諸如鐵磁、鐵氧體、反鐵磁、順磁、超順磁的或反磁材料等材料構(gòu)成。
根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)計(jì)硬磁型件和/或型元是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體。
權(quán)利要求4提出一種硬磁型件和型元的非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的設(shè)計(jì)。
根據(jù)權(quán)利要求5和6，硬磁型件和型元是實(shí)心體或中空體。
根據(jù)權(quán)利要求7硬磁型件和型元最好是可相對(duì)移動(dòng)的和/或相互固定的設(shè)置的。
根據(jù)權(quán)利要求8的本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)計(jì)，硬磁型件和型元相互固定連接。尤其可以采用將部件粘接的方法。
根據(jù)權(quán)利要求9的本發(fā)明的進(jìn)一步設(shè)計(jì)，型元為硬磁型件內(nèi)形成的空腔。
本發(fā)明的用于調(diào)整硬磁件的磁矢量的方法，其特征在于，通過(guò)對(duì)硬磁型件和型元的組合和方向矯正實(shí)現(xiàn)對(duì)硬磁型件的合磁矢量(20、20a)和型元磁矢量的方向和位置的調(diào)整。
根據(jù)權(quán)利要求11的進(jìn)一步設(shè)計(jì)，本發(fā)明的方法的特征在于，就硬磁型件以及型元的磁矢量的方向和位置進(jìn)行預(yù)先確定并接著通過(guò)形狀的改變并結(jié)合型元的組合和方向矯正實(shí)現(xiàn)在預(yù)定側(cè)上的合磁矢量的預(yù)定的方向和位置。
本發(fā)明的型件的磁矢量的有針對(duì)性的疊加將導(dǎo)致在預(yù)定的容限范圍內(nèi)的合磁矢量。
根據(jù)權(quán)利要求12的本發(fā)明的方法的進(jìn)一步的設(shè)計(jì)，通過(guò)在對(duì)硬磁件的組裝期間或組裝后和在根據(jù)合成磁矢量的變化對(duì)該組裝反復(fù)進(jìn)行的有針對(duì)性的變化期間和變化后對(duì)合成磁矢量的確定和控制進(jìn)行在預(yù)定側(cè)的硬磁件的合成磁矢量的方向和位置的調(diào)整。
采用鐵磁、鐵氧體、反鐵磁、順磁、超順磁的材料可以實(shí)現(xiàn)硬磁型件的磁矢量與多個(gè)型元的磁矢量的本發(fā)明的有針對(duì)性的疊加。其中型件可以并列地、重疊地、完全或部分地套裝地、完全平面相抵地、部分平面相抵地、以變化的軸為基準(zhǔn)對(duì)稱地或非對(duì)稱地、相互反向旋轉(zhuǎn)地、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱和相互反向旋轉(zhuǎn)地、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱和傾斜地、傾斜或成直線并伴隨有間隔地、采用中間板改變或不改變磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向地、斜切地、楔形或任意相抵地、型面配合連接地、粘接地或采用其它固定方式地被設(shè)置。
本發(fā)明的硬磁件尤其可以作為磁性軸承的構(gòu)件。
下面將對(duì)照實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)地說(shuō)明。圖中示出

圖1示出硬磁型件的旋轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)；圖2示出另一硬磁型件的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的設(shè)計(jì)；圖3示出本發(fā)明的硬磁件，所述硬磁件由一個(gè)硬磁型件和一個(gè)型元構(gòu)成；圖4a示出本發(fā)明的硬磁件，所述硬磁件由一個(gè)硬磁型件和兩個(gè)型元構(gòu)成；圖4b為本發(fā)明的硬磁件的俯視圖，所述硬磁件由一個(gè)硬磁型件和兩個(gè)型元構(gòu)成；圖5示出本發(fā)明的硬磁件，所述硬磁件由一個(gè)硬磁型件和兩個(gè)型元構(gòu)成；圖6和7示出本發(fā)明的硬磁件，所述硬磁件由一個(gè)硬磁型件、一個(gè)型元和一個(gè)軟磁型元構(gòu)成，和圖8至17示出硬磁件的其它實(shí)施例。
圖1和2示出一個(gè)硬磁型件1和一個(gè)型元11，所述硬磁型件和型元是軸向磁化的型件并旋轉(zhuǎn)對(duì)稱成型。型件1的對(duì)稱軸2和型元11的對(duì)稱軸12分別與端面3和13垂直，所述端面例如在此為北極。
圖3示出本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的硬磁件，所述硬磁件由一個(gè)硬磁型件1和一個(gè)型元11構(gòu)成。型件1具有一個(gè)帶有強(qiáng)度5(矢量的長(zhǎng)度)的磁矢量4。型元11具有一個(gè)帶有強(qiáng)度15的磁矢量14。角度6和16表示對(duì)應(yīng)于所需的位置(在此對(duì)應(yīng)于對(duì)稱軸)的磁矢量4的錯(cuò)位。由于磁矢量4和14的疊加產(chǎn)生一個(gè)合磁矢量20，其中例如可以通過(guò)對(duì)型件1或型元11的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)磁矢量4、14疊加的調(diào)整，以便調(diào)整到磁矢量20的預(yù)定的容限范圍內(nèi)。
圖3中所示的對(duì)角度6和16的補(bǔ)償并不是簡(jiǎn)單地采用圖像相加實(shí)現(xiàn)的。所以在圖1至3中所示的強(qiáng)度5和15以及角度6和16僅用于對(duì)本發(fā)明的方法的理解。在圖3中僅標(biāo)注出上面北側(cè)的磁矢量。南側(cè)的合矢量在對(duì)稱軸的外面。
在圖3中合磁矢量20的取向與對(duì)稱軸2和12重合。對(duì)磁矢量20有針對(duì)性的取向需要對(duì)部件的磁矢量的位置和幅度進(jìn)行精確的測(cè)量。例如首先測(cè)量型件1的磁矢量4的精確的位置。對(duì)磁矢量4在北極側(cè)的投影，例如用在端面13上的線標(biāo)示出。型件1的磁矢量4的垂直于作用于磁極法線的分量被作用于型件1表面的、幅度相同但偏移180°的型元11的磁矢量14的分量補(bǔ)償。要指出的是，并不是型元11的被測(cè)出的垂直作用于磁極法線的磁矢量分量，而是在將磁件組裝后作用于型件1表面的磁矢量14分量的幅度。也就是說(shuō)，在與型件1類似的測(cè)量條件下測(cè)出的垂直于型元11的磁矢量14的磁極法線的分量的量度必須比型件1的分量大一個(gè)取決于材料和幾何尺寸的配合系數(shù)。與此相反，直接在磁極法線方向上的磁矢量的幅度的大小與方向的補(bǔ)償是無(wú)關(guān)，而是僅與硬磁件的合磁矢量的幅度的量度有關(guān)?？梢杂?jì)算出配合系數(shù)，或者通過(guò)試驗(yàn)采用下述的結(jié)果檢驗(yàn)近似求出?？梢岳缬啥鄠€(gè)經(jīng)過(guò)測(cè)量并與型件1類似的標(biāo)志有偏轉(zhuǎn)方向的磁材料選出具有用于補(bǔ)償?shù)脑试S角度值的型元11。型元11的角度值只允許在通過(guò)型件1的偏移角乘以無(wú)量綱的配合系數(shù)計(jì)算出的角度值的允許的變化寬度的范圍內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)在本例中實(shí)現(xiàn)合成的磁矢量對(duì)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸的方向，選出的型元11其端面13的北極定位在型件1南極的中間，其中所述型元具有與型件1的定向?qū)?yīng)的偏轉(zhuǎn)180°的表示投影14a的標(biāo)志。
圖4a示出一個(gè)硬磁件，所述硬磁件由硬磁型件1和型元11、21組裝而成。其中下面的兩個(gè)型元11和21產(chǎn)生對(duì)型件1的磁矢量21對(duì)應(yīng)于需要的位置的角度偏移的補(bǔ)償。型元21采用磁矢量24進(jìn)行修正。下面的合磁矢量27不平行于旋轉(zhuǎn)軸。在圖4b的對(duì)硬磁型件1和型元11、21的俯視圖中示出了在硬磁型件1端面3平面上的磁矢量4a、14a、24a的投影并對(duì)磁矢量定位取向的原理做了說(shuō)明。箭頭的長(zhǎng)度與作用于垂直于旋轉(zhuǎn)軸的硬磁型件1的平面3的各個(gè)型件的磁矢量4、14、24的分量相符(4a為型件1的磁矢量4的分量；14a為型元11的磁矢量14的分量；24a為型元21的磁矢量24的分量)。分量14a和24a大小相同并且至少具有分量4a的一半幅度，然后可以通過(guò)對(duì)型元11和21圍繞旋轉(zhuǎn)軸的相對(duì)旋轉(zhuǎn)將對(duì)應(yīng)于型件1的磁矢量的偏轉(zhuǎn)在零與最大可能的力之間調(diào)整補(bǔ)償量度并與有待補(bǔ)償?shù)牧慷冗m配。在本實(shí)施例中下面的合磁矢量27在旋轉(zhuǎn)軸的外面。
圖5示出一個(gè)硬磁件，所述硬磁件由設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸上的硬磁型件1和型元11和21構(gòu)成。在矢量4、14、24的這種設(shè)置中，上面的合矢量20以及下面的合矢量27與旋轉(zhuǎn)軸對(duì)準(zhǔn)。中間的帶有磁矢量14的型元11利用其長(zhǎng)度和定向?qū)崿F(xiàn)對(duì)矢量4和24的補(bǔ)償。
圖6示出一個(gè)硬磁件，所述硬磁件由設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸上的型件1、型元11和一個(gè)軟磁型元21構(gòu)成。在矢量4、14的這種設(shè)置中，上面的合磁矢量20對(duì)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)軸。中間的具有磁矢量14的型元11通過(guò)其長(zhǎng)度和方向產(chǎn)生對(duì)矢量4的補(bǔ)償。下面的軟磁型元21不處于磁性飽和狀態(tài)并使記憶的角位置中性化。磁力線21在法線方向上由軟磁型元21的表面出來(lái)并接著根據(jù)外部磁場(chǎng)進(jìn)行分布。
圖7示出一個(gè)硬磁件，所述硬磁件由一軟磁型元21和設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸1上型件1和型元11構(gòu)成。在矢量4、14的這種設(shè)置中，上面的合磁矢量20對(duì)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)軸。中間的具有磁矢量4的型件1通過(guò)其位置和方向?qū)崿F(xiàn)對(duì)型元11的矢量14的補(bǔ)償。軟磁型元21對(duì)硬磁型件1和型元11的磁矢量幅度的微量的平面的變化進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)型元21處于飽和狀態(tài)時(shí)，則預(yù)先通過(guò)磁矢量4和14的疊加產(chǎn)生的磁矢量20(沒有型元21時(shí)的合磁矢量)的方向不被中性化。與型元21的合磁矢量20a的方向大致保持磁矢量20的方向并且同時(shí)幅度發(fā)生變化。
圖8a和8b示出硬磁件，所述硬磁件由設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸上的型件1和型元11構(gòu)成。在該矢量4和14的設(shè)置中上面的合磁矢量20和下面的合磁矢量27都在對(duì)稱軸的外面。
圖9a至9f舉例示出旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的硬磁件，所述硬磁件由一個(gè)硬磁型件1和一個(gè)或多個(gè)型元11、21、31構(gòu)成，其中型元11、21、31是硬磁型件1內(nèi)形成的空腔。其中矢量的定向例如通過(guò)上面的合磁矢量20與對(duì)稱軸重合實(shí)現(xiàn)的。
圖9g和9h示出硬磁件，所述硬磁件由一個(gè)型件1和一個(gè)型元11構(gòu)成。
圖10a和10b舉例示出圖9g和9h的硬磁件，為吸收排斥力用一非磁性的型元21(例如鋁)對(duì)所述硬磁件進(jìn)行覆蓋。
圖11a至11f舉例示出旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的硬磁件，所述硬磁件分別由一硬磁型件1和一型元11組成。所述圖另外形象地示出嵌合位置的舉例。
圖12a至12s舉例示出矩形的硬磁件，所述硬磁件分別由一個(gè)硬磁型件1和一個(gè)型元11組成。所述圖另外形象地示出部件組裝的舉例。
圖13a至13b示出矩形硬磁件的兩個(gè)舉例，所述硬磁件由一個(gè)硬磁型件和多個(gè)型元11、21、31組成，以便獲得在特定位置和方向上的合磁矢量20。
圖14a和14b舉例示出任意形狀的硬磁件，在舉例中所述硬磁件分別由一個(gè)硬磁型件1和一個(gè)型元11組成。例中在磁性中心合磁矢量20對(duì)準(zhǔn)法線方向。硬磁型件1和型元11還可以具有任意形狀的上側(cè)和下側(cè)(不同于例中所示的形狀)。這些型件可以在任意的位置型面配合連接或也可以不用上表面相互并列配合或也可以相互以一定的距離配合(例如粘接或澆鑄等)，從而通過(guò)附加型元的磁矢量實(shí)現(xiàn)合磁矢量20的位置和方向。
圖15b舉例示出一個(gè)硬磁件，所述硬磁件由一個(gè)硬磁型件1和一個(gè)型元11和一個(gè)“非磁性的”(例如順磁或反磁的)型元21組成并且其上面的合矢量20與旋轉(zhuǎn)軸重合。出于說(shuō)明目的，圖15a示出一種虛構(gòu)的基礎(chǔ)狀況，其中硬磁型件1和型元11相互無(wú)間隔地以與圖15b和15c相同的取向被直接相互疊置。在該虛構(gòu)的基礎(chǔ)位置，硬磁型件1和型元11產(chǎn)生一個(gè)向上的合磁矢量20，所述合磁矢量不與旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸重合。當(dāng)在該基礎(chǔ)位置在型件1的表面上垂直作用于磁極法線的的型元11的矢量分量大于型件1的矢量分量時(shí)，則可以采用加大間隔的方式實(shí)現(xiàn)所需的方向矯正。在圖15b和15c中采用的硬磁件1和型元11，垂直作用于磁極法線的型件1和型元11的矢量分量的極性相同，但位移180°的取向，將合矢量20a修正到例如所需的磁矢量的法線取向上，確切地說(shuō)利用一“非磁性的”型元21或空腔38(真空，充注氣體或液體)增大間隔，所述增大的間隔被一個(gè)間隔保持件37固定。
圖16b舉例示出一個(gè)硬磁件，所述硬磁件由硬磁型件1和型元11和一非磁性的(順磁或反磁的材料)型元21組成。圖16a中形象地示出與圖16b相符的虛構(gòu)的硬磁件的基礎(chǔ)狀況。基礎(chǔ)型件1和基礎(chǔ)型元11在圖16a中以向上的磁化產(chǎn)生合磁矢量20的取向，所述合磁矢量與旋轉(zhuǎn)軸重合。在圖16b中省去了用“非磁的”型元21充填的型件1的分量和型元11的分量。如圖16b所示，在合磁矢量中沒有這些部分的貢獻(xiàn)。由于沒有這些部分，因而減少了合磁矢量20a的幅度。對(duì)極平面的方向基本保持不變。在型件組裝完畢后也可以改變方向。
圖17b舉例示出硬磁件，所述硬磁件由一硬磁型件1和型元11和一個(gè)非磁的(順磁或反磁的材料)型元21組成。出于說(shuō)明的目的，圖17a示出與圖17b相符的硬磁件的虛構(gòu)的基礎(chǔ)狀況?；A(chǔ)型件1和基礎(chǔ)型元11在圖17a中以向上的磁化產(chǎn)生合磁矢量20的取向，所述合磁矢量位于中間，但不與旋轉(zhuǎn)軸重合。在圖17b中去掉了用“非磁的”型元21對(duì)型件1的充填部分。如圖17bb所示在合磁矢量20a中也沒有該型元的貢獻(xiàn)。由于去掉了這一部分，因而合磁矢量20a的幅度將減小，位置將移至旋轉(zhuǎn)軸外面的新的磁中心并且其方向例如將向磁極法線變化。
在圖1至17中的部件也可以由更多的部件構(gòu)成。
本發(fā)明并不僅限于上述的實(shí)施例。換句話說(shuō)，通過(guò)對(duì)所述手段和特征的組合和改型可以實(shí)現(xiàn)其它的實(shí)施方案，而不會(huì)背離本發(fā)明的范圍。
附圖標(biāo)記對(duì)照表1 硬磁型件2 對(duì)稱軸3 端面4 上面的磁矢量4a 矢量的投影5 強(qiáng)度6 磁矢量與對(duì)稱軸之間的角度11 型元12 對(duì)稱軸13 端面14 上面的磁矢量14a矢量14的投影15 強(qiáng)度16 磁矢量與對(duì)稱軸之間的角度20 上面的合磁矢量20a上面的合磁矢量21 型元24 型元21的上面的磁矢量24a矢量24的投影27 下面的合磁矢量31 型元34 上面的磁矢量37 間隔保持件38 空腔(例如空氣)
權(quán)利要求
1.硬磁件，由各個(gè)組成在一起的部分構(gòu)成，其特征在于，至少一個(gè)硬磁型件(1)與至少一個(gè)型元(11、21、31)相互組合在一起，從而通過(guò)對(duì)型件(1)和型元(11、21、31)的成型、組合和取向?qū)崿F(xiàn)在預(yù)定側(cè)上硬磁型件(1)的磁矢量(4)和型元(11、21、31)的磁矢量(14、24、34)的合磁矢量(20、20a)的預(yù)定的方向和位置。
2.按照權(quán)利要求1所述的硬磁件，其特征在于，型元(11、21、31)由鐵磁的、鐵氧體的、反鐵磁的、順磁的、超順磁的或抗磁性的材料構(gòu)成。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的硬磁件，其特征在于，硬磁型件(1)和型元(11、21、31)是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的硬磁件，其特征在于，硬磁型件(1)和/或型元(11、21、31)是非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體。
5.按照權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的硬磁件，其特征在于，硬磁型件(1)和/或型元(11、21、31)是實(shí)心體。
6.按照權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的硬磁件，其特征在于，硬磁型件(1)和/或型元(11、21、31)是中空體。
7.按照權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的硬磁件，其特征在于，硬磁型件(1)和型元(11、21、31)相互移動(dòng)地和/或固定地設(shè)置。
8.按照權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的硬磁件，其特征在于，硬磁型件(1)和型元(11、21、31)相互固定連接。
9.按照權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的硬磁件，其特征在于，型元(11)是硬磁型件(1)中的空腔。
10.一種用于調(diào)整硬磁件的磁矢量的方法，其特征在于，通過(guò)對(duì)硬磁型件(1)和型元(11、21、31)的結(jié)合和取向在預(yù)定側(cè)上實(shí)現(xiàn)對(duì)硬磁型件(1)和型元(11、21、31)的合磁矢量(20、20a)的方向和位置的調(diào)整。
11.按照權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，通過(guò)對(duì)型元(11、21、31)的形狀的改變并結(jié)合將型元(11、21、31)對(duì)硬磁型件(1)的定向?qū)崿F(xiàn)對(duì)硬磁型件(1)以及型元(11、21、31)的磁矢量(4、14、24、34)的方向和位置等的預(yù)確定，在預(yù)定側(cè)上實(shí)現(xiàn)合磁矢量(14、24、34)的預(yù)定方向和位置。
12.按照權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，通過(guò)在對(duì)硬磁件組合期間或組合后對(duì)合磁矢量的確定和檢測(cè)和根據(jù)合磁矢量的變化反復(fù)進(jìn)行有針對(duì)性的組合的變化，實(shí)現(xiàn)硬磁件在預(yù)定側(cè)的合磁矢量的方向和位置的調(diào)整。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬磁件用于作為磁性軸承的構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硬磁件和一種用于調(diào)整硬磁件的磁矢量的方法。本發(fā)明的目的在于提出一種硬磁件和一種用于制備硬磁件的方法，所述方法不必由外部磁路施加影響即可具有所需的合磁矢量，所述合磁矢量在預(yù)定的容限范圍內(nèi)，并且另外硬磁件具有高于已有技術(shù)的最大的能量密度。根據(jù)本發(fā)明，硬磁件的磁矢量在預(yù)定的容限范圍內(nèi)，由至少一個(gè)硬磁型件(1)和至少另一個(gè)型元(11)構(gòu)成，所述硬磁型件和型元相互組合在一起，從而通過(guò)型件(1)和型元(11)的成型、組合和取向?qū)崿F(xiàn)硬磁件的磁矢量的預(yù)定方向和位置。硬磁件的磁矢量是硬磁型件(1)和型元(11)的磁矢量(4、14)的合磁矢量。
文檔編號(hào)H01F3/10GK1466768SQ02802705
公開日2004年1月7日 申請(qǐng)日期2002年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月24日
發(fā)明者彼得·尼塞爾, 康拉德·考費(fèi)爾特, 維爾納·諾伊曼, 庫(kù)特·格萊伊辛, 安德烈亞斯·阿恩特, 考費(fèi)爾特, 諾伊曼, 亞斯 阿恩特, 彼得 尼塞爾, 格萊伊辛 申請(qǐng)人:柏林心臟公開股份有限公司