永磁体磁化装置及永磁体磁化方法

专利名称：永磁体磁化装置及永磁体磁化方法
技术领域：
本发明涉及用于磁化永磁体的装置及用于磁化永磁体的方法。
技术背景典型地，为了对装入到例如径向间隙型永^兹体步进马达中的环形 永磁体转子进行多极磁化，使用线圏通电式磁化装置。这种磁化装置，例如，其结构如下所述 -磁轭设置有磁化对象物容纳孔，环形永》兹体 --磁化对象物--可以插入该磁化对象物容纳孔和从该磁化对象物 容纳孔中取出；在该磁化对象物容纳孔的内壁面上，形成多个沿着轴 向方向延伸的槽；在所述槽内分别埋设绝缘被覆导线，并将邻接的绝 缘被覆导线连接起来，以便形成连续的之字形线圏。在这种磁化装置 中，按照以下方式进行磁化。将磁化对象物置于磁化对象物容纳孔内， 使储存在电容器中的电荷瞬时放电，从而脉冲电流通过所述线圏，以 便产生磁场，将磁化对象物磁化。同时，众所周知，近来，电子器件的显著的小型化已经促使在这 种电子器件中使用的步进马达的尺寸和直径减小。在对作为马达使用 的环形永磁体进行多极》兹化时，利用上述类型的线圏通电磁化装置施 加大的脉沖电流。但是，由于环形永磁体的直径减小，所以，磁化间 距(磁化极之间的间距)变窄，这又导致设置在i兹化装置内的线圏的 导线直径变小。结果，只能提供有限的电流，导致难以获得足够的磁 化特性的问题。作为解决这一问题的途径，提出了一种利用至少4个磁极进行多 极磁化的方法，通过呈放射状地配置多个永,兹体，从而在中心部形成 多个交替的磁极，并将磁化对象物置于中心部，实现多极磁化(参见 专利文献1)。通过使用这种利用永磁体的磁化装置，确实可以使在
题的磁化不充分得到一定程度的改善。但是，近年来，对于进一步使步进马达小型化(减小直径)和高 性能化的要求日益增大。例如，对于便携式成像装置的自动聚焦机构， 为了获得高分辨率的图像，采用被磁化成具有节距狭窄的多个极的环 形永磁体、从而能够以高精度控制透镜驱动器的步进马达，已经成为 重要的电子部件。对于构成用于这种目的的转子的环形永磁体，需要满足如下所述的一些要求实现狭窄节距结构--例如，直径等于或 小于3mm且有IO个或更多个磁化极--同时，获得饱和磁化水平的 磁化特性。包括利用永磁体的上述磁化方法在内的传统磁化方法，不 足以实现这种磁化结构；不能满足所要求的磁化水平，在表面磁通密 度峰值之间的起伏会导致很大的问题。作为改善磁化不足的技术，提出了一种对磁化对象物进行磁化的 方法，所述方法利用了在高温气氛或者液体中达到饱和所需要的磁化 力减少的现象(例如，参照专利文献2)。专利文献2所揭示的内容 如下所述。例如，对于作为一种稀土永磁体的Pr-Fe-B磁体，在摄氏 100度时所需要的磁化力小于在25摄氏度对所需的磁化力。从而，在 这温度范围内的磁化可以利用比较弱的磁化力达到稳定的饱和磁化。但是，在利用这种方法进行实际磁化时发现，在制备前面所述的 在极小的直径上磁化有多个极的具有狭窄磁化节距的环形永磁体时， 尽管将所有极的平均表面磁通密度峰值被改善到一定的程度，但是， 表面磁通密度峰值之间的起伏仍然很显著，从而很难获得高的磁化质 量。专利文献1:日本专利申请〃>开No.2001-268860 专利文献2:日本专利申请/〉开No.6-140248发明内容本发明目的是提供一种磁化装置和磁化方法，所述装置和方法， 即使在制备在极小的直径上磁化有多个极的具有狭窄的磁化节距的环 形永磁体时，也可以实现足够的磁化和高的磁化质量，并且能够以低 成本有效而且迅速地进行强有力的磁化。
用于达到上述目的的本发明的第 一 个方面是一种永磁体磁化装置，包括加热部；磁化部，该磁化部作为独立于加热部的结构沿着 轴向方向配置；保持构件，用于保持磁化对象物，该保持构件能够相 对于加热部和磁化部移动；其中，将在加热部中被加热的磁化对象物 移送到磁化部，并在该处进行磁化。本发明的第二个方面是根据第 一 个方面的永磁体磁化装置，其中， 前述加热部利用用于容纳磁化对象物的加热空间的内表面作为加热表化表面，前述保持构件采取贯通前述加热和磁化部的棒的形式并且被 配置成能够沿着轴向方向移动。本发明的第三个方面是根据第 一 个方面的永磁体磁化装置，其中， 前述加热部和磁化部被支承着，从而使得前述加热部和磁化部中的至 少一个能够向着或者远离另一个移动，当前述磁化部和前述加热部处 于相互分离的关系时，在前述加热部中对磁化对象物加热，在磁化对 向物仍然处于被加热的状态时，使磁化部和加热部相互靠近，然后将 磁化对象物移送到磁化部以便在该处被磁化，然后，使磁化部和加热 部成为相互分离的关系。本发明的第四个方面是根据第一或第二个方面的永磁体磁化装 置，其中，磁化部包括温度控制机构，磁化对象物在加热部中被加热 之后，被移送到温度受到控制的磁化部，在该处进行磁化。本发明的第五个方面是一种第一或第二个方面的永磁体磁化装 置，其中，将前述加热部的温度设定成等于或高于磁化对象物的居里 点的温度，将磁化部的温度设定成低于磁化对象物的居里点的温度， 在前述加热部中对磁化对象物加热，然后将磁化对象物移送到磁化部， 并在该处进行磁化。本发明的第六个方面是根据第三个方面的永磁体磁化装置，其中， 前述加热部具有圆筒形结构，并利用其内表面作为加热表面，前述磁 化部具有与前述加热部同轴配置的圆筒形结构，并利用其内表面作为 磁化表面，前述保持构件采取贯通前述加热部和磁化部的棒状的形式，
并被设置成能够相对于加热部和磁化部沿着轴向方向运动。本发明的第七个方面是根据第四个方面的永磁体磁化装置，其中， 加热部具有圆筒形结构，并利用其内表面作为加热表面，磁化部包括 温度控制部，具有圆筒形结构，利用其内表面作为磁化表面，并与加 热部同轴地配置，使得其相对于加热部的位置关系是不变的，保持构 件采取贯通加热部和磁化部的棒状的形式，并纟皮配置成能够在轴向方 向上相对于加热部和磁化部运动。本发明的第八个方面是根据第一或第二个方面的永磁体磁化装 置，其中，加热部具有圆筒形结构，并利用其内表面作为加热表面， 磁化部具有圓筒形结构，并利用其内表面作为磁化表面，前述磁化部 与前述加热部同轴地配置在加热部的上方，从而^f吏加热部和》兹化部沿 着竖直方向配置，并且加热部与磁化部之间的距离是可变的，从而， 磁化部被来自于加热部的对流加热，通过调节距离控制磁化部的温度。本发明的第九个方面是根据第五个方面的永磁体磁化装置，其中， 对加热部和磁化部进行支承，使得它们的位置关系是不变的，并且在 它们之间夹装隔热构件。本发明的第十个方面是根据第五个方面的永磁体磁化装置，其中， 磁化部包括非磁性块，在所述非磁性块的中心设有作为磁化空间的磁 化对象物容纳孔，所述磁化对象物容纳孔允许将磁化对象物插入其中 和从其中取出，从所述磁化对象物容纳孔的内表面向外等角地呈放射 状设置多个槽，将磁化永磁体埋设在各个槽内。本发明的第十一个方面是根据第三或第四个方面的永磁体磁化装 置，其中，磁化部包括非磁性块，在所述非磁性块的中心设有作为磁 化空间的磁化对象物容纳孔，所述磁化对象物容纳孔允许将磁化对象 物插入其中和从其中取出，从所述磁化对象物容纳孔的内表面向外等 角地呈放射状设置多个槽，将每一个居里点比磁化对象物的居里点高 的磁化永磁体埋设在各个槽内。本发明的第十二个方面是根据第五个方面的永磁体磁化装置，其 中，磁化部包括温度控制单元，所述温度控制单元能够将温度控制为
等于或者高于室温并低于磁化对象物的居里点的温度。本发明的第十三个方面是根据第十二个方面的永磁体磁化装置，其中，在磁化部内，设置有多个磁化永》兹体，每一个所述磁化永磁体的居里点高于磁化对象物的居里点，在温度控制单元内，将磁化永磁体不会发生永久退磁的温度设定为上限温度。本发明的第十四个方面是根据第十二个方面的永磁体磁化装置，其中，在磁化部中，配置Nd型的烧结^兹体，在温度控制单元中，将本发明的第十五个方面是根据第九个方面的永磁体磁化装置，其 中，前述加热部具有圆筒形结构，利用其内表面作为加热表面，磁化 部具有与前述加热部同轴地设置的圆筒形结构，利用其内表面作为磁 化表面，保持构件采取贯通前述加热部和磁化部的棒状的形式，并被 配置成能够在轴向方向上相对于前述加热部和石兹化部移动，并采用竖 直布置，以便将前述加热部配置在前述磁化部的上方且其轴线竖直地 延伸。本发明的第十六个方面是根据第五个方面的永磁体磁化装置，其 中，磁化装置采用竖直布置，在这种布置中，加热部和磁化部竖直地 布置并且其轴线竖直地延伸。本发明的第十七个方面是根据第十六个方面的永磁体磁化装置， 其中，磁化装置釆用竖直布置，在这种布置中，加热部和磁化部竖直 地布置并且其轴线竖直延伸。本发明的第十八个方面是根据第五个方面的永磁体磁化装置，其 中，磁化装置采用水平布置，在这种布置中，加热部和磁化部并排地 布置并且其轴线水平延伸。本发明的第十九个方面是根据第六个方面的永磁体磁化装置，其 中，磁化装置采用水平布置，在这种布置中，加热部和磁化部并排地 布置并且其轴线水平延伸。进而，本发明的第二十个方面是永磁体磁化方法，所述方法包括 利用磁化部向作为磁化对象物的永磁体施加磁化磁场，以及将磁化对
象物从等于或高于磁化对象物的居里点的温度冷却到低于该居里点的 温度，在该冷却过程中，利用磁化部继续向磁化对象物施加磁化》兹场， 其中，将当从磁化部取出磁化对象物时的磁化部温度控制到比装入了 磁化对象物的电磁器件的工作温度上限或者保证温度高的温度，以便 防止初期退磁，并且利用热退磁效应，根据磁化部的温度，调整磁化 对象物的表面磁通密度。更优选地，在上述磁化方法中，在高于100摄氏度、等于或者低 于居里点Tc以下50摄氏度(居里点Tc-50摄氏度)的温度范围内， 将磁化部的温度控制在恒定的温度，这种磁化方法是本发明的第二十 一个方面。


图l表示本发明的第一个实施例的磁化装置。图2是表示包含在磁化装置内的磁化部的内部结构例子的水平剖 视图。图3表示第一个实施例的磁化装置是如何工作的。 图4表示第一个实施例的磁化装置的改型。 图5表示第一个实施例的磁化装置的另外一种改型。 图6表示本发明的第二个实施例的磁化装置。 图7表示第二个实施例的磁化装置是如何工作的。 图8表示第二个实施例的磁化装置的改型。 图9表示本发明的第三个实施例的磁化装置。 图10是表示"Bo (平均)"和"Bo变动"相对于磁化部的温度的关 系的曲线图。图11是表示"Bo (平均)"和"Bo变动"相对于在磁化部中保持的 时间的关系的曲线图。图12表示由本发明的磁化装置磁化的环形永磁体的多极磁化状态。图13是表示在磁化对象物经历了热履历之后、磁化对象物的特性 在多大程度上根据磁化部的温度而变化的曲线图。
附图标记说明1， lb，lc 磁化装置2， 2b磁化装置3磁化装置10力口热部12磁化部16冷却部20磁化对象物22保持构件24加热部驱动机构26保持构件驱动机构28控制部60温度控制部62磁化部的热传递部具体实施方式
===第一个实施例===图l表示根据本发明的第一个实施例的磁化装置。磁化装置1包括圆筒形加热部10，该圆筒形加热部10具有能够作为加热表面工 作的内表面；以及圆筒形磁化部12，该圆筒形磁化部12具有能够作 为磁化表面工作的内表面。加热部10和》兹化部12是相互独立的，并 且沿着轴向方向配置(沿着轴线的方向)。本实施例采用竖直布置， 在这种布置中，轴线竖直地延伸。从而，加热部10和磁化部12竖直 地布置，加热部IO位于下侧，石兹化部12位于上侧。对加热部10和磁 化部12进行支承，使得部分10和12中的至少一个可以向着和远离另 一个运动。当加热部10和i兹化部12处于相分离的关系时，它们之间 的空间足够宽，以便防止磁化部12被过分加热。优选地，在加热部 10的顶面上设置薄的隔热构件14。围绕磁化部12的外表面设置冷却 部16。用于保持磁化对象物(永磁体)20的棒状保持构件22贯通加 热部10和》兹化部12配置，4吏之可以相对于部分10和12沿轴向方向
运动。在本实施例中，磁化部12被固定，同时，加热部10被上下驱 动机构24驱动以便在竖直方向上运动，从而可以向着和远离/f兹化部 12运动。保持着磁化对象物20的保持构件22 ;陂上下驱动机构26驱 动，以便在竖直方向上运动，使得位于其上的磁化对象物20相对于加 热部10和》兹化部12运动。因为保持构件22重量较轻，所以，可以更 快地移动构件22。在一些实施例中，保持构件可以被固定，并且加热 部和》兹化部可以;故驱动机构驱动，以便相对于》兹化对象物运动。控制 部28控制加热部10的温度，并控制用于加热部10的上下驱动机构 24以及用于保持构件22的上下驱动机构26的操作(例如，位置和停 止时间)等。图2表示磁化部的内部结构的例子。所示的实施例釆用永磁体方 法，在该方法中，磁化对象物在永磁体产生的磁场的作用下被f兹化。 图2是沿着图1的x-x线剖开的水平剖视图。在所示的实施例中，磁 化对象物20是环形永磁体，并将被磁化成10极万兹体。磁化部12包括 非/P兹性块30 (例如不锈钢块)，在块30的中心设有圆形磁性对象物 容纳孔32，》兹化对象物20可以插入所述孔32和从该孔32中取出； 10个等角配置的槽34，所述槽34具有矩形横截面并从磁化对象物保 持孔32的内壁面呈放射状延伸；以及埋设在各个槽34内的棒状^f兹化 永磁体36，每一个棒状磁化永磁体36具有四边形的横截面以及比磁 化对象物的居里点高的居里点。从而，磁化部12的内表面用作^f兹化表 面。加热部10包括设置在其外侧的加热部主体40和配置在其内侧的 热传递部42。多个沿着轴向方向延伸的装有护套的加热器(电阻加热 器)以圆周状配置在主体40上。在加热部主体40上产生的热通过热 传递部42向内传递，所述热传递部42是由诸如黄铜等具有良好导热 性的材料制成的。从而，热传递部42的内表面用作加热表面。加热部 10能够将位于磁化对象物容纳孔44内的磁化对象物加热到等于或高 于所述对象物的居里点的温度，并保持在预定的恒定温度。保持环形磁化对象物20的棒状保持构件22包括下部支承部46
和上部保持器48，并制成从上面和下面保持磁化对象物20的结构。 应当理解，也可以只用下部支承部保持对象物20。当加热部10加热 对象物20时，周围的空气也被加热，被加热的空气上升，从而/f兹化部 12会,皮加热。隔热构件14起着防止位于加热部10上方的》兹化部12 被加热的作用，否则磁化部12会被自然对流等加热。隔热构件14可 以用任何一种耐热和隔热材料制成。冷却部16起着冷却》兹化部12的 作用，并将磁化部12的温度保持基本恒定。加热部10的温度被控制 在恒定温度，冷却部16通过自然冷却对磁化部12进行冷却，从而， 使磁化部12的温度基本上保持恒定。应当理解，也可以对冷却部16 的温度进行控制。图3表示磁化装置如何动作。A:安装磁化对象物图3A表示其上装有磁化对象物20的保持构件22。磁化对象物 20被夹在下部支承部46与上部保持器48之间。 B:加热磁化对象物将保持构件22降低，以便将磁化对象物20置于加热部10中，然 后，将对象物20加热到等于或者高于对象物的居里点的预定温度。例 如，如果i兹化对象物20是NdFeB各向同性磁体(居里点约为350 摄氏度)的话，在加热部10内，将对象物20加热到380摄氏度左右。C:移动加热部将保持构件22保持在同一位置(即，不改变磁化对象物20的位 置)，同时将加热部10上升，使得加热部10的顶面(尽管图3中未 示出，但隔热材料被配置该顶面的上方，如图1中的参考标号14所示) 紧密地与磁化部12的底面接触。D:磁化使保持构件22上升，使得磁化对象物20进入磁化部12，在该磁 化部12内，对象物20经受磁化永磁体产生的预定的磁化磁场而被》兹 化。E:冷却
一旦将磁化对象物20移送到磁化部12内，立即降低加热部10。 从而，磁化部12 ,皮冷却部16冷却。在冷却过程中，磁化对象物20 持续经受磁化部12中的磁化磁场。以这种方式，将磁化对象物20冷 却到低于其居里点的温度，同时将其保持在磁化部12内。(实验结果 发现，优选将温度降低到等于或者低于Tc以下50摄氏度的温度(Tc -50度)。这样，可以将磁化对象物的磁化最大化，并可以将对象物 完全磁化，从而，当将磁化对象物冷却到低于其居里点的温度时，可 以获得足够强的磁力。F:取出/f兹化对象物在完成磁化时，进一步升起保持构件22，使得磁化对象物20从 磁化部12中退出，然后将其取出，完成磁化循环。当磁化对象物20 具有极小的直径和小的热容量时，尽管与对象物的尺寸有关，只需要 几秒钟就可以完成石兹化循环。一般地，当》兹化对象物被从加热部移送到》兹化部时，对象物的温 度迅速降低。从而，优选地，尽可能地减小移动到磁化部的距离和移 动时间。在第一个实施例中，加热部10能够相对于磁化部12移动， 并且能够和磁化部12紧密地接触。当加热部10与磁化部12紧密接触 时，/磁化对象物20纟皮从加热部10移送到》兹化部12。这样，由于加热 部10和磁化部12紧密接触，所以，能够防止在移送对象物时，磁化 对象物20的温度过分降低。进而，由于对象物20移动距离短，所以， 移动时间减少，从而可以加快操作速度，可以提高生产率。进而，在 初始位置，加热部IO与磁化部12分离。因此，磁化部12不会被过分 力口热。图4和5是表示根据第一个实施例的磁化装置的改型的纵剖视图。 基本上，这些改型具有和图1所示的磁化装置l相同的结构。从而， 将相同的参考标号赋予所述改型的对应的构件、机构等。因此，图4 所示的磁化装置lb和图5所示的磁化装置lc包括；圆筒形的加热部 10，所述加热部IO具有能够作为加热表面工作的内表面；圆筒形磁化 部12,所述磁化部12具有能够作为磁化表面工作的内表面。加热部 IO和磁化部12是相互独立的，并沿着轴向方向配置。图4所示的实施例采用水平布置，在这种布置中，轴线水平地延 伸。这样，加热部10和》兹化部12并列地配置。对加热部10和磁化部 12进行支承，使得部分10和12中的至少一个朝着和远离另外一个移 动。冷却部16围绕磁化部12的外表面设置。用于保持磁化对象物20 的棒状保持构件22贯通加热部10和磁化部12设置，以便能够相对于 部分10和12在轴向方向上移动。在本实施例中，》兹化部12和加热部 IO水平地配置。从而，在它们之间不需要宽的空间，以便防止磁化部 例如^:自然对流加热。^磁化对象物20在加热部10内^L加热，加热部 IO移位，从而与磁化部12紧密接触，然后将加热的对象物20水平向 左移送以便在磁化部12内械〃磁化。在图4中省略了用于磁化对象物和 控制部的水平移动的驱动机构。图5所示的磁化装置包括圆筒形的加热部10，所述加热部10 具有能够作为加热表面工作的内表面；圆筒形磁化部12，所述磁化部 12具有能够作为磁化表面工作的内表面。加热部10和^f兹化部12是相 互独立的，并沿着轴向方向配置。本实施例也采用竖直配置，在这种 配置中，轴线竖直地延伸，但是，在本实施例中，磁化部12配置在下 侧，加热部IO位于上侧。对加热部IO和磁化部12进行支承，使得部 分10和12中的至少一个能够朝着和远离另外一个移动。冷却部16 围绕磁化部12的外表面设置。用于保持磁化对象物20的棒状的保持 构件22贯通加热部10和磁化部12配置，以便能够相对于部分10和 12在轴向方向上移动。在本实施例中，因为磁化部位于加热部的下方， 所以，磁化部不会被诸如自然对流等加热。从而，在本实施例中，在 》兹一化部12和加热部IO之间，也不需要宽的空间，可以将部分12和 IO相互靠近配置，使装置小型化。磁化对象物20在加热部10中被加 热，然后加热部10和磁化部12相互紧密接触，将加热的对象物20 降低，以便在磁化部12内被磁化。如上所述，在第一个实施例中，将加热部IO和磁化部12制成相 互独立的，并对它们进行支承，使得部分10和12中的至少一个能够
朝着和远离另外一个移动，用于磁化对象物20的保持构件22可以相 对于加热部IO和磁化部12移动。在这种装置中，可以连续并且容易 地进行下述操作在加热部10中进行将磁化对象物20加热到等于或 高于其居里点的温度，将对象物20迅速地移送到磁化部12并且将对 象物20冷却到低于其居里点的温度，同时向对象物施加磁化磁场。从 而，可以改进磁化的可实施性。其结果是，即使在具有窄的磁化节距、 在极小的直径上磁化有多个极的环形永磁体的制备中，也可以实现充 分的磁化和高的磁化质量，并且以低成本有效地进行强有力的磁化。 ===第二个实施例=====图6表示根据本发明的第二个实施例的磁化装置。在图6中，对 于和图1的实施例1所示的磁化装置1对应的构件、机构等，赋予相 同的参考标号。图6所示的磁化装置2包括圆筒形加热部IO，所述 加热部具有能够作为加热表面工作的内表面；圆筒形的磁化部12，所述磁化部12具有能够作为磁化表面工作的内表面。加热部10和》兹化 部12是相互独立的，并且轴向地(沿着轴向方向)配置。本实施例采 用竖直布置，在这种布置中，轴线竖直延伸，加热部10和》兹化部12 竖直布置，部分10位于下侧，部分12位于上侧。加热部10和^兹化部 12以相互分离的关系配置，使得它们之间的位置关系是不能改变的。 加热部10的结构和图2中所示的结构一样。在第二个实施例的^兹化装置2中，在加热部10和》兹化部12之间 夹装隔热构件14。围绕磁化部12的外表面配置温度控制部60。用于 保持磁化对象物(永磁体)20的棒状保持构件22贯通加热部10和磁 化部12配置，以便能够相对于部分10和20在轴向方向上移动。在本 实施例中，加热部IO和磁化部12是固定的，保持构件22被上下驱动 机构26驱动，以便在竖直方向上移动，使得磁化对象物20与之一起 运动。因为保持构件22重量轻，所以，可以更快速地移动构件22。 在有些实施例中，保持构件22可以是固定的，加热部和》兹化部10和 12可以被驱动才几构驱动而进行移动。控制部28控制着加热部10的温 度和温度控制部60的温度，并控制着上下驱动机构26的动作(例如，^磁化对象物的位置和停止时间)等。保持环形磁化对象物20的棒状保持构件22包括下部支承部46 和上部保持器48，并制成从上部和下部保持磁化对象物20的结构。 应当理解，对象物20可以只用下部支承部保持。当加热部10加热对 象物20时，周围空气也被加热，被加热的空气上升，这样，磁化部 12将会纟皮加热。隔热构件14起着防止位于加热部10的上方的；兹化部 12被加热，否则磁化部将会被自然对流等加热。只要隔热构件14是 耐热和隔热的，该隔热构件14可以用任何材料制成，可以具有任何结 构和形状(厚度)。温度控制部60将磁化部12的温度控制到高于100 摄氏度、并等于或低于居里点Tc以下50摄氏度的温度(更优选地， 等于或者低于200摄氏度)的任何温度。根据所需要的表面磁通密度 预置该温度。图7表示磁化装置2如何工作。具体地说，图7A表示加热工艺， 图7B表示磁化工艺。如图7A所示，磁化对象物20被置于加热部10 内，并被加热到等于或者高于对象物的居里点的温度。例如，如果磁 化对象物是NdFeB各向同性磁体(居里点约350摄氏度)的话，则 在加热部10内将对象物20加热到约380摄氏度的温度。然后，如图 7B所示，迅速驱动保持构件22,以便将磁化对象物20置于磁化部12 内。在磁化部12内，用磁化永磁体36将预定的磁化》兹场施加到对象 物20上。在将》兹化对象物20保持在》兹化部12内的同时，将磁化对象 物20冷却到低于居里点的温度。(实验结果表明，优选地，将温度降 低到等于或者低于居里点Tc以下50摄氏度的温度)。利用温度控制部60将》兹化部的温度控制到任意的预定温度。这 样，可以将磁化对象物的磁化最大化，能够完全将对象物磁化，从而， 当把磁化对象物冷却到低于其居里点的温度时，可以产生足够的磁力。 之后，将磁化对象物20从磁化部12中取出。这样，获得具有对应于 磁化部温度(对象物被取出时的温度)的表面磁通密度的被磁化的磁 化对象物20。如果磁化对象物20具有极小的直径和小的热容量的话， 则尽管与对象物的尺寸有关，但只需要几秒钟就可以完成磁化循环。
图8是根据第二个实施例的磁化装置的改型的纵剖视图。在图8 中，和图1和图6中分别所示的磁化装置1和2的构件、机构相对应 的构件、机构等被赋予相同的标号。图8所示的磁化装置2b，具有和 图1中第一个实施例所示的磁化装置l基本上类似的结构，从而，加 热部10和》兹化部12中的至少一个可以朝着和远离另外一个移动。但 是，在磁化装置2b中，代替冷却部16或者温度控制部60,围绕磁化 部12的外表面i殳置热传递部62。进而，在加热部10和f兹化部12之 间不夹装隔热构件。而且，控制部28不控制用于驱动加热部IO相对 于^f兹化部12移动的机构，但是，设有只负责提升和降低加热部10的 可移动的4几构64。在磁化装置2b中，由于磁化部12处于自然冷却状态，所以部分 12的温度稳定地转变到基本上恒定的平衡温度。该平衡温度由加热部 10和磁化部12之间的距离决定。当加热部10靠近磁化部12时，磁 化部的温度变得更高，而当加热部10移动远离》兹化部12时，》兹化部 12的温度变低。这样，调整加热部IO和磁化部12之间的距离，以便 控制》兹化部12的温度。在加热部10中纟皮加热之后，将》兹化对象物10 移送到温度受到控制的磁化部12中，并被磁化。然后，在磁化部的预 定温度下将》兹化对象物20取出，从而可以制备具有所需要的表面磁通 密度的永磁体。===第三个实施例===图9表示根据本发明的第三个实施例的磁化装置3。磁化装置3 具有和图6中的第二个实施例所示的磁化装置2基本上类似的结构。 在图9中，对于和图6所示的磁化装置2对应的构件、机构等，赋予 相同的参考标号。与第二个实施例的不同点在于，代替磁化装置2的 温度控制部60，将冷却部16配置在》兹化部12的外侧。冷却部16起 着冷却磁化部12的作用，并将磁化部12的温度基本上保持恒定。在 有些实施例中，也可以控制冷却部16的温度。第三个实施例的磁化装 置，以和图7所示相同的方式对磁化对象物20进行磁化。应当注意， 和第二个实施例类似，第三个实施例可以采用竖直布置，在这种布置 中，圆筒形加热部和》兹化部沿着竖直方向同轴地布置，也可以采用水 平布置，在这种布置中，所述各部同轴地并列布置。 ===磁化特性===现在，评价根据本发明的磁化装置的磁化性能。该评价根据利用图6所示的第二个实施例的磁化装置2、以十极的形式对磁化对象物 进行磁化的结果来进行。这里，磁化对象物是环形Nd型粘结磁体， 其外径为1.6mm,内径为0.6mm，高度为3.8mm。从而，在这种情况 下，磁化节距将为0.5mm。这里使用的磁化磁体是Nd型烧结磁体(居 里点320摄氏度)。由于这些》兹化/磁体的永久退》兹(不可逆退》兹) 发生在120摄氏度，所以将被温度控制部60控制的温度上限预先设定 在100摄氏度。然后，开始磁化。加热温度为380摄氏度，在磁化对 象物已经被加热之后，立即将其移送到温度受到控制的磁化部，然后 被磁化。图IO表示磁化特性的评价结果。应当注意，由于和磁化对象 物相比，磁化部具有大的热容量，所以，即使将被加热到380摄氏度 的磁化对象物插入到磁化空间内，对永磁体进行磁化的温度也不会增 高很多。如可以从图10理解的那样，尽管节距为0.5mm,即，太短、以 至很难获得足够的磁化特性，但是，"Bo (平均)"值大于100mT，而 "Bo起伏，，很小，可以被认为是足够的磁化特性。应当注意，这里的"Bo" 表示表面磁通密度(开路)，"Bo (平均)"表示所有极的Bo峰值的 平均值。另外，"Bo起伏"由下式定义Bo起伏={Bo ( max ) - Bo ( min ) } /Bo (平均)其中，"Bo (max)"是所有极的Bo峰值的最大值，"Bo (min)" 是所有极的Bo峰值的最小值。从而，大的Bo (平均)值表示高的磁化特性(磁力特性)，小的 Bo起伏表示高的磁化质量。根据图IO所示的特性，根据本发明的磁 化装置能够提供有效的磁化能力。进行了另外一种磁化试验。这里，磁化对象物是环形Nd型粘结 》兹体(居里点350摄氏度)，其外径为2.9mm，内径为1.0mm，高 度3.0mm。利用图6所示的磁化装置，以10极的方式对该>磁化对象 物进行磁化。这时，所使用的磁化磁体是Sm-Co烧结磁体。将加热 温度设定在400摄氏度，将磁化部的温度设定在80摄氏度。同样，在 磁化对象物已经被加热之后，立即将其移送到磁化部，以便被磁化， 并且在磁化部中保持预定的时间，然后从磁化部中取出。图11表示磁化特性与磁化对象物在磁化部中保持的时间之间的 关系。图11中的曲线图表明，由于磁化对象物被加热到高于其居里点 Tc的温度，所以Bo起伏很小，并且表明可以精密调节磁化特性。图 11中用虚线圏起来的范围是磁化特性可以被调节的区域。在本例中， 改变磁化对象物被保持在磁化部内的时间，可以在从Bo峰值到小于 峰值大约8%的数值的范围内，恰当地调整Bo。进而，通过利用设置在磁化部中的温度控制单元，可以解决安装 到诸如马达等驱动器件中的永磁体的热退磁的问题。像传统的方法中 那样，在于室温下进行磁化的情况下，当马达温度升高时，磁体发生 热退磁，因此，其磁特性发生变化。这种不希望有的特性变化，通过 事先进行热退磁来加以防止。根据本发明，利用磁化部的温度控制单 元，将磁化对象物的温度从等于或者高于居里点的温度降低到低于居 里点、并等于或高于马达保证温度的温度。当降低温度时，磁化磁场 继续施加到磁化对象物上，并在等于或高于马达保证温度的温度下将 其取出。例如，在马达保证温度是120摄氏度的情况下，施加磁化磁 场， 一直到温度降低到140摄氏度为止，然后除去磁化磁场，将温度 进一步降低到室温。在利用这种方法制备的永磁体中，只要温度在马 达保证温度的范围内，即使当马达的温度升高时，也不会发生热退磁。 从而，可以稳定地获得高的转矩。===用于^f兹化的永磁体和^f兹化对象物的居里点===在上面的实施例中，磁化永磁体具有比作为磁化对象物的永磁体 的居里点高的居里点，从而，磁化永磁体可以在热的气氛中产生对磁 化对象物进行磁化的磁场。将加热温度设定成高于作为磁化对象物的 永磁体的居里点，以便使用于对磁化对象物进行磁化所需的磁场最小
化。并且，将加热温度设定成低于磁化永磁体的居里点，从而磁化永 磁体仍然保持磁化能力，即，保持产生磁场以便对磁化对象物进行磁 化的能力。如果磁化对象物20是NDFeB各向同性磁体(居里点约350至 390摄氏度，视材料而定)的话，优选使用Sm-Co烧结磁体(居里 点约850摄氏度)作为磁化永磁体36。在这种情况下，要求加热部 10具有将磁化对象物加热到等于或者高于磁化对象物的居里点Tc的 温度(根据实验结果，优选地，等于或者高于约Tc + 30摄氏度)的 能力。===磁化状态===在上面所述的实施例中，在环形永磁体的外表面上产生对应于磁 化磁极的磁极，所述环形永磁体是被磁化装置磁化的磁化对象物，并 且，被f兹化的永磁体在室温可以提供足够的磁场。图12表示环形永磁 体产品50如何被/磁化以^便具有多个极。===力口热===在上述实施例中，通过电阻加热使磁化对象物被加热。然而，可 以利用任何其它加热方法，例如，高频加热、激光加热、热气流加热 以及热液体加热等。冷却可以采用自然冷却方式，或者采用强制冷却 方式，例如水冷和空气冷却。在有些操作应当在惰性气氛中进行的情 况下，可以添加惰性气体流。可以根据作为/f兹化对象物的永》兹体的直 径、尺寸和材料、磁化磁极的数目以及其它因素，改变用于磁化部的 /磁化方法和》兹化部的结构。 磁化方法==根据本发明的永磁体磁化方法，包括向被磁化部磁化的作为磁 化对象物的永磁体上施加磁化磁场；将磁化对象物从等于或高于对象 物的居里点的温度冷却到低于居里点的温度，同时由磁化部继续对磁 化对象物施加磁化磁场。所述方法的特征在于，当将磁化对象物从磁 化部中取出时，将磁化部的温度被控制到高于工作温度的上限或者其 中装入了磁化对象物的电磁器件的保证温度。优选地，将磁化部的温
度控制在高于100摄氏度并等于或者低于居里点Tc以下50摄氏度的 温度(更优选地，等于或者低于200摄氏度)。利用这样的温度，可 以防止初始退磁，另外，通过利用热退磁效应，可以根据磁化部的温 度调节磁化对象物的表面磁通密度。图13表示表面磁通密度Bo[mTl及表面磁通密度起伏Bo[ - I相对 于磁化部温度(取出对象物时的温度)[摄氏度I的示例关系。这时的 磁化对象物是NdFeB各向同性磁体(居里点约350摄氏度)，在加 热部内将磁化对象物加热到380摄氏度，然后，将其移送到其温度被 控制在预定的温度的磁化部，并在该处被磁化。在本例中，磁化部的 温度从35摄氏度(接近于室温)变化到200摄氏度，对于每一温度， 进行上述磁化，利用磁强计测量从磁化部取出的磁化对象物的表面磁 通密度Bo。然后，计算表面磁通密度Bo峰值的平均值，获得表面磁 通密度Bo,并计算表面磁通密度Bo峰值的起伏。此外，执行同样的 过程，以便搞清楚在磁化对象物于130摄氏度经历过一小时的热履历 之后，磁化对象物的特性会如何变化。图14表示其结果。首先，不管在磁化后是否有热履历，磁化部的温度(磁化对象物 取出时的温度)越高，表面i兹通密度Bo越低。这表明，通过将》兹化 部的温度控制到任何合适的温度，可以在它的10%左右的范围内精密 调整表面磁通密度。其次，在磁化部的温度(取出对象物时的温度)低于100摄氏度 的情况下，根于是否增加热履历，表面磁通密度会发生显著的变化(例 如，在取出时的温度为35摄氏度的情况下，表面磁通密度的变化约为 4.5%)。另一方面，在取出温度超过100摄氏度的情况下，不管是否 增加热履历，表面磁通密度几乎不变化。换句话说，当在低温(例如 室温)从磁化部中取出对象物时，会发生不可逆初始退磁，从而其特 性恶化。另一方面，当在高温(例如，等于或者高于IOO摄氏度)从 磁化部取出对象物时，产生一种类似于"热时效"的效应(磁稳定化)， 从而防止产生退磁。这种磁化方法是特别优异的，因为这种方法能够使永磁体的制造
变得容易，只需控制磁化部的温度，不要求磁化对象物的材料或者(一 个或多个)磁化磁场的任何变化，就可以达到所需要的表面磁通密度。
另外，通过将取出时的温度设定在ioo摄氏度以上，可以产生类似于 "热时效，，(磁稳定化)的效应，从而在电磁器件中，可以防止由初始 退磁造成的特性恶化。最后的但并非最不重要的，与取出时的温度(从大致室温到200摄氏度左右)无关，表面磁通密度的起伏很小，磁特 性很稳定。
权利要求
1.一种永磁体磁化装置，包括加热部；磁化部，该磁化部作为与加热部相独立结构，沿着轴向方向配置；保持构件，用于保持磁化对象物，该保持构件能够相对于前述加热部和前述磁化部移动；其特征在于，将在前述加热部中被加热的磁化对象物移送到前述磁化部，并在该处进行磁化。
2. 如权利要求1所述的永磁体磁化装置，其特征在于， 前述加热部利用容纳磁化对象物的加热空间的内表面作为加热表面；面；以及前述保持构件采取贯通前述加热部和磁化部的棒的形式，并且能 够沿着轴向方向移动地配置。
3. 如权利要求1所述的永磁体磁化装置，其特征在于，对前述加热部和磁化部进行支承，使得前述加热部和磁化部中的至少一个能够朝着和远离另外一个移动；以及当前述磁化部和前述加热部处于相互分离开的关系时，在前述加 热部中将前述磁化对象物加热，在磁化对向物仍然处于被加热的状态 下，使前述磁化部和前述加热部相互靠近，然后将磁化对象物移送到 前述磁化部，使之在该处磁化，然后，使前述》兹化部和前述加热部变 成相互分离的关系。
4. 如权利要求1或2所述的永磁体磁化装置，其特征在于， 前述万兹化部包括温度控制机构；以及磁化对象物在前述加热部被加热之后，被移送到其温度受到控制 的前述磁化部，在该处进行磁化。
5. 如权利要求1或2所述的永磁体磁化装置，其特征在于，将前述加热部的温度设定成等于或高于磁化对象物的居里点的温度；将前述磁化部的温度设定成低于磁化对象物的居里点的温度；以及在前述加热部中对磁化对象物加热，然后移送到前述磁化部，并 在该处进行磁化。
6. 如权利要求3所述的永磁体磁化装置，其特征在于， 前述加热部具有圆筒形结构，并利用其内表面作为加热表面； 前述磁化部具有与前述加热部同轴配置的圆筒形结构，并利用其内表面作为》兹化表面；以及前述保持构件采取贯通前述加热部和磁化部的棒状的形式，并被 设置成能够相对于前述加热部和前述,兹化部沿着轴向方向运动。
7. 如权利要求4所述的永磁体磁化装置，其特征在于， 前述加热部具有圆筒形结构，并利用其内表面作为加热表面； 前述磁化部包括温度控制部，具有圆筒形结构，利用其内表面作为磁化表面，并与前述加热部同轴地配置，使得其相对于前述加热部 的位置关系是不变的；以及前述保持构件采取贯通前述加热部和前述磁化部的棒状的形式， 并^L配置成能够在轴向方向上相对于前述加热部和前述^f兹化部运动。
8. 如权利要求1或2所述的永磁体磁化装置，其特征在于， 前述加热部具有圆筒形结构，并利用其内表面作为加热表面； 前述磁化部具有圆筒形结构，并利用其内表面作为磁化表面；以及前述万兹化部与前述加热部同轴地配置在加热部的上方，从而^f吏前 述加热部和前述/P兹化部沿着竖直方向配置，前述加热部与前述万兹化部 之间的距离是可变的，从而，前述磁化部被来自于加热部的对流加热， 并且，通过调节前述距离控制前述/f兹化部的温度。
9. 如权利要求5所述的永磁体磁化装置，其特征在于， 对前述加热部和前述磁化部进行支承，使得它们的位置关系是不变的，在它们之间夹装隔热构件。
10. 如权利要求5所述的永磁体磁化装置，其特征在于， 前述磁化部包括非磁性块，在所述非磁性块的中心设有作为磁化空间的磁化对象物容纳孔，所述磁化对象物容纳孔允许将磁化对象物 插入其中和从该孔取出，从所述磁化对象物容纳孔的内表面向外等角 地呈放射状设置多个槽，将磁化永磁体埋设在各个槽内。
11. 如权利要求3或4所述的永磁体磁化装置，其特征在于， 前述磁化部包括非磁性块，在所述非磁性块的中心设有作为磁化空间的磁化对象物容纳孔，所述磁化对象物容纳孔允许将磁化对象物 插入其中和从该孔取出，从所述磁化对象物容纳孔的内表面向外等角 地呈放射状设置多个槽，将每一个具有高于磁化对象物的居里点的居 里点的磁化永磁体埋设在各个槽内。
12. 如权利要求5所述的永磁体磁化装置，其特征在于， 前述磁化部包括温度控制单元，所述温度控制单元能够将温度控制为等于或者高于室温并低于磁化对象物的居里点的温度。
13. 如权利要求12所述的永磁体磁化装置，其特征在于， 在前述磁化部内，设置有多个磁化永磁体，每一个所述磁化永磁体的居里点高于磁化对象物的居里点；以及在前述温度控制单元内，将磁化永磁体不会发生永久退磁的温度 设定为上限温度。
14. 如权利要求12所述的永磁体磁化装置，其特征在于， 在前述磁化部，配置Nd型的烧结磁体；以及 在前述温度控制单元内，将用于磁化的Nd型烧结磁体不会发生永久退磁的温度设定为上限温度。
15. 如权利要求9所述的永磁体磁化装置，其特征在于， 前述加热部具有圆筒形结构，利用其内表面作为加热表面； 前述磁化部具有与前述加热部同轴地设置的圆筒形结构，利用其内表面作为》兹化表面；前述保持构件采取贯通前述加热部和磁化部的棒状的形式，并被配置成能够在轴向方向相对于前述加热部和磁化部运动；以及采用竖直配置，以便将前述加热部配置在前述磁化部的上方并且 轴线竖直延伸。
16. 如权利要求5所述的永磁体磁化装置，其特征在于， 前述磁化装置采用竖直配置，在这种配置中，前述加热部和前述磁化部竖直地配置，其轴线竖直延伸。
17. 如权利要求6所述的永磁体磁化装置，其特征在于， 前述磁化装置采用竖直配置，在这种配置中，前述加热部和前述》兹化部竖直地配置并且轴线竖直延伸。
18. 如权利要求5所述的永磁体磁化装置，其特征在于， 前述磁化装置采用水平配置，在这种配置中，前述加热部和前述磁化部并排地配置并且轴线水平延伸。
19. 如权利要求6所述的永磁体磁化装置，其特征在于， 前述^f兹化装置采用水平配置，在这种配置中，前述加热部和前述磁化部并排地配置并且轴线水平延伸。
20. —种7lO 兹体》兹化方法，包4舌利用f兹化部向作为磁化对象物的永f兹体施加磁化磁场；以及 将磁化对象物从等于或高于磁化对象物的居里点的温度冷却到 低于该居里点的温度，在该冷却过程中，利用前述磁化部继续向》兹化 对象物施加》兹化/P兹场，其特征在于，当将磁化对象物从前述磁化部取出时，将前述磁化 部的温度控制到高于其中装入了磁化对象物的电磁器件的工作温度上 限或者保证温度的温度，以便防止初始退磁，并且利用热退》兹效应， 根据前述磁化部的温度，调整磁化对象物的表面磁通密度。
21. 如权利要求20所述的永磁体》兹化方法，其特征在于，在100摄氏度以上、等于或者低于居里点Tc以下50摄氏度的温 度的范围内，将前述磁化部的温度控制在恒定的温度。
全文摘要
本发明提供一种永磁体磁化装置，包括加热部(10)沿着轴向方向与加热部(10)独立配置的磁化部(12)，磁化对象物的保持构件(22)，该保持构件可以相对于加热部和磁化部位移。将被加热部加热的磁化对象物移送到磁化部，以便被磁化。根据本发明的永磁体磁化装置，即使在诸如微小的直径和多磁极等具有窄的磁化间距的环形永磁体的情况下，也能够以低的成本有效而迅速地完成强有力的磁化工作，而且提高磁化质量。
文档编号H01F13/00GK101160634SQ20068001261
公开日2008年4月9日 申请日期2006年3月16日 优先权日2005年3月17日
发明者北冈干雄, 大桥郁夫, 幸村治洋, 新村佐知子, 清宫照夫, 铃木增太郎 申请人:Fdk株式会社