专利名称：永久磁铁组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种永久磁铁组件，其包含一基本为管形的沿径向磁化的磁铁元件；由磁性材料构成的内侧和外侧元件，它们分别贴靠磁铁元件的内侧面和外侧面；以及一环形顶板，置于外侧元件的一端并连同内侧元件的端部形成一环形气隙，该顶板沿轴向与磁铁元件分开并经过其使磁铁元件的磁道沿径向延伸，内侧元件具有多边形外表面，磁铁元件沿轴向分成一些分立的磁铁分段，它们的内表面固定到内侧元件各对应外表面上。
本发明涉及的该类型的磁铁装置特别针对具有可动线圈的直线电动装置，例如扬声器。这些磁铁装置已按不同方式设计，如在附
图1-4中所示。在所有实例中的目的是得到在环形气隙中均匀的沿径向导引的磁通分布，使得与气隙同轴放置的载流线圈受轴向力作用。
图1表示一磁铁装置，它主要由一沿轴向磁化的通常由铁磁材料构成的环形磁铁1构成。一内管2连同在磁铁1各一侧的环形盘状元件3、4将磁通导向环形气隙5。这种设计结构已发现具有十分广泛的用途，这是由于该磁铁材料便宜，还由于该组件及其磁化以简单方式实现。必须指出其缺点是漏磁通大。这势必不利于磁铁的推广使用，例如，可能导致在附近使用这种磁铁装置的PC和TV设备的显示屏上的图像质量下降。此外，该磁铁装置的横截面积(与对称轴相垂直)较大，带来的某些问题是，在锥形扬声器中可能会产生本不希望产生的声能反射，或者具有伞形膜的扬声器具有大的物理尺寸。
图2表示一主要由轴向磁化的线圈或通常由NdFeB材料构成的盘形磁铁7构成的装置。这种结构是一种得到十分良好应用的磁铁。然而，由于该磁铁的面积受到线圈直径的限制，还使可以得到多大的磁通受到限制。为了通风可能有一贯通该组件的轴向中心孔，这也另外降低了该磁通。该装置其具有相对于线圈直径适中的深度和横截面积，这在某些应用场合下是十分便利的。
图3表示一以径向磁化的管形磁铁8为主体的装置，公开于5434458号美国专利。该磁铁的使用也是良好的，其横截面小。该装置的缺点是磁铁面积与气隙面积相同。这样就导致在气隙9处的磁通密度下降，这种结构仅适于在相对大的气隙面积的情况下使用。这种装置的实际使用是十分有限的。
图4表示一种属于在引言部分中所介绍类型的原理的装置，这种装置公开于3979566号美国专利。这种装置以一径向磁化的管形磁铁10为主体，连同管形内磁铁11和外磁铁12以及环形顶板13构成一将磁通沿径向导向通过气隙14的磁路。由于磁铁的面积比气隙面积大得多，所以可以消除图3中所示装置存在的缺点。然而，该磁铁使用情况更不佳，这是因为在面向气隙的磁铁端部由气隙向外的漏磁道15出现。据了解所述专利未投入实际应用，即使在该具有高能量密度的磁铁已投放市场之后也如此。对此可以说明的可能的原因是该径向磁化的管形磁铁销售价格高，在一对软磁性管之间的组装复杂。
3478289号美国专利公开了一种磁铁装置，其与图4中所示装置基本原理相同，但是其中的管形元件10由4个矩形的彼此邻近的磁铁块代替。该装置中的内侧元件11由一实体磁极元件构成，下部具有一矩形截面的延伸部。外侧元件12由4个矩形的相邻磁轭板替换。顶板13具有对应的方形形状。在顶板和各磁铁之间形成有一内腔，该内腔经过4个沿各磁轭板两两相靠形成的角边沿延伸的通道可通风。这些通道明显长而窄，是产生谐振现象的根源，可能导致由对应的扬声器发出的声音质量下降。
本发明的目的是提供一种具有沿径向磁化的磁铁类型的磁铁装置，其中该装置以价廉的磁铁和元件为主体，另外，其中在顶板和各磁铁之间的所述内腔以高效方式朝周围环境可通风而不会产生负面影响。
上述目的的实现是利用根据本发明的如在引言部分中所述类型的磁铁组件来实现的，其特征在于，该外侧元件沿轴向被分成一些相互分开的磁轭，它们对应于并固定到各对应磁铁分段的外表面上和相邻的顶板的下侧，使得在气隙和顶板以及各磁铁分段的相邻端部之间形成的内腔与由相互邻近的各对磁铁分段和磁轭之间限定的朝外开通的通风通道相连通。
使用分立的磁铁和磁轭势必会使在气隙和各磁铁相邻端部之间形成的内腔能有效地通风或换气，而在公知装置中的所述内腔是封闭的或以不适当的方式通风。因此由于这些内腔所引起的空气密度(stiffness)和腔谐振等问题可以避免。根据本发明的装置中的各元件可以利用公知的方法按简单方式例如粘接进行组装。
该磁铁装置似乎复杂和价格贵，但是在其中对重现的精确性要求很高的扬声器应用场合是适用的，在形成谐振自由度方面以及极少反射连同高磁输出方面的优点使得相对其价格花费是可接受的。
下面参照附图结合几个举例性的实施例对本发明进一步进行介绍。
图1-4表示如上所述的在先技术的磁铁装置的几个实例；图5表示从下侧观看的根据本发明的磁铁组件的一个实施例的平面图；图6是表示沿图5中的断面线Ⅵ-Ⅵ所取的轴向断面图；图7和8是根据图5和6所示实施例的透视图，是分别由下方斜向和由上方斜向观看时绘出的；图9是与图6相对应的根据本发明的磁铁组件改进的实施例的轴向断面图；图10是分别沿图6和图9中的断面线Ⅹ-Ⅹ所取的横断面图；以及图11和12是图9所示实施例的透视图，是分别由下方斜向和上方斜向观看时绘出的。
利用根据图4所示装置为代表的现有技术作为起点，根据本发明的磁铁组件也可以说包含一基本为管形的沿径向磁化的磁铁元件。然而由图5 8可明显看出，在这一组件中的整体用20标注的磁铁元件轴向上被分成一些分立的的磁铁分段21，磁铁分段21的内表面22固定到一形成组件的磁路的一部分的内侧元件24的对应外表面23上。与已知的装置相似。该组件也可以说包含一构成该组件的磁路的一部分的外侧基本上为管形的元件。在图5中这一外侧元件总体用25来标注。然而，在根据本发明的组件中，外侧元件也沿轴向分成一些分立的部分。更具体地说，分成一些磁轭26，它们的内表面27固紧到各对应的磁铁分段21的外表面28上。
在所述实施例中，内侧元件24是一环形元件，它的横断面呈现则的多边形，它的中心孔沿轴向的形状由图6可以看出。如图6和8所示，内侧元件24的上端部具有一构成装置中的环形气隙30的内表面的圆柱形外表面，而气隙的外表面是由在环形顶板31中的孔的内表面形成的，板的下侧贴靠并固定到各磁轭26的相邻上端部的表面上。
将会认识到，磁通被导引近于沿径向通过磁铁分段21、沿轴向通过内侧元件24，沿径向通过气隙30和顶板30以沿轴向通过磁轭26返回到磁铁分段21。
在所述实施例中是具有矩形横断面的平整方块的磁铁分段21可以全由可市售的永磁材料来制造，但是利用高储能的磁体例如NdFeB使本发明显示出更突出的优点。内侧元件24，磁轭26和顶板31由具有适当软磁特性的材料例如铁制造。该装置的各个元件可以利用公知的技术例如粘接连接起来。
如上所述，使用分立的磁铁和磁轭会使在气隙30和顶板31以及各磁铁分段21的相邻端部之间形成的内腔能有效地通风或换气，该内腔与由相互邻近的各对磁铁分段21和磁轭26形成的向外开口的通风通道33相连通。如上所述，其优点是避免了在这些封闭内腔中会遇到的空气密度和腔谐振等问题。
在所述实施例中，该多边形内侧元件24是六边形的，这样该装置包含6个磁铁和6个磁轭。然而，本发明并不局限于这种方式。磁铁的数目(以及在多边形的边)必须进行选择，以便在产品价格和由磁铁到该装置的内部漏磁场的磁通漏损之间进行综合平衡。
已经发现，其产生的漏磁场不会对TV/PC显示器产生明显的干扰。如果想进一步减少漏磁场，按照图9-12中的实施例就可作到。在这一实施例中，该装置的内侧元件34是由一具有底部35的杯形件构成的，使得在该元件中的孔36不是贯通的。一个具有与底部35相同形状的轴向磁化的附加磁铁元件37固定在该底部和磁轭板38之间，该板38又磁遇合到磁轭26上。在这里气隙磁通增加，是因为磁铁面积和重新导向的漏磁通增加。
存在的缺点是内侧元件是封闭的，在某些应用场合下，相对于各个优点被认为是可以接受的。
在上述实施例中，磁铁分段21是按照平整方块构成的，磁轭26具有对应的平整表面，还具有一起构成圆形外形的弯曲外表面。在另一实施例中，磁铁和磁轭可以按照弯曲的板(未表示)构成，磁铁和磁轭的数目可以减少，例如由6个减少到3个。即使每个磁铁和每个磁轭变得较昂贵，由于具有的元件数减少、组装简化和内侧元件的低价格的优点，也可导致这种设计结构仍然是有吸引力的。
权利要求
1．一种永久磁铁组件，包含沿径向磁化的基本上为管形的磁铁元件(20)；由磁性材料构成的内外侧元件(24,25)，它们分别贴靠磁铁元件(20)的内外侧；以及环形顶板(31)，置于在外侧元件(25)的一端上并与内侧元件(24)的端部形成环形气隙(30)，顶板与磁铁元件(20)沿轴向分开并且经过顶板磁铁元件的磁通径向延伸；内侧元件具有多边形外表面，磁铁元件(20)沿轴向被分成一些分立的磁铁分段(21)，它们的内表面(22)固定到内侧元件(24)的对应外表面(23)上；其特征在于，外侧元件(25)也被沿轴向分成一些相互分开的磁轭(26)，这些磁轭对应于并固定到各对应的磁铁分段(21)的外表面(28)上以及顶板(31)的相邻下侧面上，使得在气隙(30)和顶板(31)以及磁铁分段(21)的相邻端部之间形成的内腔(32)与由相互邻近的各对磁铁分段(21)和磁轭(26)形成的朝外开通的通风通道(33)相连通。
2．根据权利要求1所述的磁铁组件，其特征在于，内侧元件(24)是一环形元件，它的横截面呈规则多边形形状，具有一至少部分直通的孔(29,36)，磁铁分段(21)是具有矩形截面的方块。
3．根据权利要求2所述的磁铁组件，其特征在于，其包含6个磁铁分段(21)。
4．根据权利要求2或3所述的磁铁组件，其特征在于，磁铁分段(21)和磁轭(26)是由弯曲的板构成的。
5．根据前述任一权利要求所述的磁铁组件，其特征在于，该内侧元件(34)是一杯形元件，具有衬底(35)，以及一轴向磁化的具有与该底部(35)相同形状的附加磁铁元件(37)固定在该底部和磁轭板(38)之间，该磁轭板(38)磁耦合到构成外侧元件的磁轭(26)。
全文摘要
一永久磁铁组件,包含:磁铁元件;内外侧元件以及环形顶板,内侧元件具有多边形外表面,磁铁元件沿轴向分成一些分立的磁铁分段,外侧元件也沿轴向分成一些磁轭,这些磁轭对应于并固定到各对应磁铁分段的外表面上以及顶板的相邻下侧面上;使得在气隙和顶板以及磁铁分段的相邻端部之间形成的内腔与由相互邻近的各对磁铁分段和磁轭形成的朝外开通的通风通道相连通。
文档编号H04R9/02GK1219835SQ98122399
公开日1999年6月16日 申请日期1998年12月4日 优先权日1997年12月4日
发明者比约恩·博贾 申请人:塞阿斯法布里克公司