专利名称：环面单极性的一体式环形磁铁及其充磁方法
技术领域：
本发明涉及一种环面单极性的一体式环形磁铁及其充磁方法，尤其涉及一种内外环面具有相反的单一极性的一体式环形磁铁，以及制造该磁铁的充磁方法。
背景技术：
现在人造永久磁铁的应用范围极为广泛，如马达、文具、玩具、开关、相机等。随着制造磁铁的材料与充磁技术的不断进步，越来越多的各种形状与磁极状态不同的磁铁被开发出来。人造永久磁铁主要分为铁氧体磁铁(Ferrite Magnets)与金属磁铁(Metal Magnets)等两大类。其中铁氧体磁铁主要由三氧化二铁(Fe2O3)与碳酸钡(BaCO3)或碳酸锶(SrCO3)所组成。金属磁铁则包括钐钴合金磁铁(SmCo Magnets)、铝镍钴合金磁铁(Alnico Magnets)及钕铁硼(NdFeB Magnets，又称稀土类磁铁(Rare-EarthMagnets))等几种。按照磁铁制造过程中定向磁化处理的有无又可区分为各向同性(Isotropic)及各向异性(Anisotropic)等两种类型，而各向异性又可分为磁场配向和机械配向两种。磁场配向分为放射状、轴向、径向和两极各向异性(Polar Anisotropic)等四种。
近来磁悬浮转子马达研发成功，因其转速高、噪音低的特点而逐渐受到市场重视，尤其对高发热量的计算机组件更具有重要性。其所需要的磁铁就是一种内外环面分别具有单一相反磁极的环形永久磁铁。如
图1所示，将一小环形磁铁2固定在转子1上，并将小环形磁铁2插入一固定在定子上的大环形磁铁3中。这两个环形磁铁2、3的内外环面都具有单一相反磁极的极性，且二者的极性配置为相反状态，使两环形磁铁2、3的相邻环面为同一磁极，即在小环形磁铁2的外环面与大环形磁铁3的内环面之间形成均匀的斥力，由此即可悬空固定转子1，使固定转子1与外界没有任何机械接触，这样可以使固定转子1在转动时的摩擦力降至最低，大幅提高马达的效率。
以往制造这种极性配置的环形磁铁，都是采用组装式加工法。即用两片二分之一环体或四片四分之一环体分别成型。如图2所示，为一种典型的四分之一环体组装式。在每一部分的环体成型后，再分别予以充磁磁化，使其内外环面各自具有单一相反的极性，最后再黏合成一完整的环形体，但用这种方法制造的单极环形磁铁存在极大的缺点第一，将一环形体分解成多个部分，分别成型、充磁，最后再加以组合，制造过程极为复杂。由图2所示的四分法可以看出，必须经过四次成型、四次充磁再加最后的组合才能制成一个所需极性的环形磁铁，这种加工工序使制造成本非常高。
第二，在将各部分环形体黏合的过程中，因这些环形体都已具有磁性，因此在接合面必然形成北极对北极、南极对南极的双重斥力，使得黏合的过程变得十分困难，这些斥力也极易使接合面产生横向偏离，不仅黏合不易，而且成品率也极低。
第三，现有的用组装式制造的环形磁铁的结构强度较弱，其接合面也有难以避免的误差存在，再加上上述斥力的作用，更增加了接合的难度，使得这种环形磁铁的圆度极差，从而使转子与定子的大小环形磁铁之间隙大小不一样。而且每一部分环形体的磁力难以达到完全一样，使大小环形磁铁之间的斥力无法保持一致。这样的环形磁铁用于高速运转的磁悬浮马达中(磁浮转子本就是为高速马达降低摩擦力所设计)，极易因为斥力的不一致而发生转速不稳及振动等现象。
本发明的内容本发明的主要目的在于提供一种环面单极性的一体式环形磁铁。这种环形磁铁为一体成型的环形体，具有内外环面各自为单一相反极性的特性。其制造过程仅需一次成型及最多两次的充磁过程即可完成。而且不需要黏合，所以完全没有黏合斥力问题，大幅简化了制造工序，缩短了制造工时，而且不会有因为黏合困难所导致的成品率偏低的问题，并且可以大幅提高环形体的圆度及磁力均匀度，完全解决了现有技术的所有问题。
本发明的另一目的在于提供一种环面单极性的一体式环形磁铁的充磁方法，用各向同性磁铁(Isotropic Magnets)为基材，直接成型为一完整的环形体，将充磁头放置在该环形体的一端面上并使二者的轴线成一直线，然后对环形体进行充磁，再以相同方式对另一端面充磁，即可使环形体的内环面与外环面分别具有相反的单一极性。
本发明的环面单极性的一体式环形磁铁及其充磁方法具有简化制造过程及提高成品率等明显的效果，并且可以大幅提高环形体的圆度及磁力均匀度。
附图的简要说明图1为环面单一极性的环形磁铁在磁悬浮式转子马达中的应用的示意图；图2为现有技术的环面单一极性的环形磁铁的结构示意图；图3为本发明实施例的立体图；图4为本发明实施例的端面主视图；图5为本发明实施例的充磁方法示意图。
具体实施例方式
图3、图4为本发明的一体式环形磁铁实施例的立体图及端面主视图。如图3、图4所示，本发明为一体成型的一体式环形磁铁，其基材为各向同性磁铁。极向配置为内环面4与外环面5分别具有单一的相反极性，即内环面4为均匀分布的单一南S极，外环面5则为单一北N极。当然也可以是相反的极向配置(即内外环面的极性对调)，而南北极之间所形成的磁性分界中心位于内外环4，5面之间，并形成一与该环形体同心的圆。
上述磁铁需要经过特定的充磁方法才能制成。如图5所示，首先用各向同性磁铁一体成型出所需的环形体6，再将一由线圈71与导磁轭铁72组成的充磁头7放置在环形体6的一端面上，并使二者的轴线成一直线，然后对充磁头7送电激磁。环形体6经过充磁头7的磁化后，其内外环面就会各自具有单一的极性。这种充磁方法可使环形体产生所需要的极性。但是如果环形体6的高度较大或在需要环形体6的两端面具有相等磁力的场合，可以用充磁头7对环形体6的另一端面再次进行充磁，即可使环形体6的两端面的磁力相等，而且不影响其极性配置。这种二次充磁方法可确保环形体6具有最佳的磁性状态。
本发明的环面单极性的一体式环形磁铁及其充磁方法具有简化制造过程及提高成品率等明显的效果，具有极高的实用性，并且在此之前没有公开销售和使用过，根据专利法提出申请。以上所述仅为本发明的一实施例的说明，并非用来限制本发明的专利范围，其它利用本发明的技术手段所做的等效变换，均包含在本发明的专利范围内。
权利要求
1.一种环面单极性的一体式环形磁铁，其特征在于用各向同性磁铁为基材，直接一体成型一完整的环形体，所述环形体内环面与外环面分别具有相反的单一极性。
2.一种环面单极性的一体式环形磁铁的充磁方法，其特征在于，先用各向同性磁铁一体成型出所需要的环形体，再将一充磁头放置在所述环形体的一端面上，使二者的轴线成一直线，再对所述充磁头通电激磁。
3.如权利要求2所述的充磁方法，其特征在于，在第一次充磁后，再以充磁头对所述环形体的另一端面进行充磁。
4.如权利要求2或3所述的充磁方法，其特征在于，所述充磁头由线圈与导磁轭铁组成。
全文摘要
本发明涉及一种环面单极性的一体式环形磁铁及其充磁方法。该环形磁铁以各向同性磁铁(Isotropic Magnets)为基材，直接一体成型一完整的环形体。将充磁头放置在该环形体的一端面上并使二者的轴线成一直线，然后对环形体进行充磁，再以相同的方式对环形体的另一端面充磁，使环形体的内环面与外环面分别具有相反的单一极性，即环形体的外环面形成单一的南(S)极或北(N)极，而内环面则形成相反的北(N)极或南(S)极。本发明解决了现有技术中用组装方式组成的这种单极性环形磁铁的缺陷。
文档编号H01F7/02GK1591708SQ0315388
公开日2005年3月9日 申请日期2003年8月27日 优先权日2003年8月27日
发明者柯寅昌, 柯寅盛 申请人:柯寅昌, 柯寅盛