(57)【要約】本発明は細長い形状の単位磁石（１）に関し、単位磁石（１）は、外側輪郭を備える長手方向の第１の部分（１ａ）を有し、外部輪郭は、第１の部分の長さの少なくとも一部にわたって延在し、および／または単位磁石（１）の周縁の少なくとも一部に亘って、単位磁石（１）の少なくとも１つの長手方向端部の近くに、単位磁石（１）の長手方向の軸に対して横方向に延在する、単位磁石（１）の内側に向かって凹む凹部形状（６）を担持する。【選択図】図５、図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単位磁石（１）からなる３次元の磁石構造体（２）であって、前記単位磁石（１）は互いに直接隣接している磁石構造体において、
各前記単位磁石（１）は、外側輪郭を備える第１の長手方向部分（１ａ）を有し、
前記外部輪郭は、
前記第１の部分（１ａ）の長さの少なくとも一部にわたって延在し、前記単位磁石（１）の内側に向かって凹む凹部形状（６）および／または前記単位磁石（１）の少なくとも１つの長手方向端部の近くで、前記単位磁石（１）の周縁部の少なくとも一部にわたって、前記単位磁石（１）の長手方向軸に対して横方向に延在する凹部形状（６ａ）を担持し、
前記単位磁石（１）は、内側に向かって凹む前記凹部形状（６、６ａ）のレベルで部分的に互いに接触し、前記磁石は前記凹部形状（６、６ａ）の少なくとも一部への接着剤の堆積により、互いに接着され、
複数の前記単位磁石（１）が、接着剤以外の保持要素をその間に挟まずに磁石のメッシュを構成する、
ことを特徴とする磁石構造体（２）。
【請求項２】
前記単位磁石（１）の前記凹部形状（６、６ａ）が、前記単位磁石（１）の前記第１の部分（１ａ）の外側輪郭に掘られた、それぞれの単位磁石（１）に対して長手方向（６）および／または横方向（６ａ）の、溝または面取り部である、ことを特徴とする請求項１に記載の磁石構造体（２）。
【請求項３】
前記単位磁石（１）の前記第１の部分（１ａ）および長手方向の前記面取り部（６）が、各単位磁石（１）の全長にわたって延在する、ことを特徴とする請求項２に記載の磁石構造体（２）。
【請求項４】
各前記単位磁石（１）の本体を形成する前記第１の部分（１ａ）が、長手方向ファセット（３）を有する多角形の形状であるか、または円形または楕円形の断面を持つ円筒形の形状である、ことを特徴とする請求項２または３に記載の磁石構造体（２）。
【請求項５】
前記第１の部分（１ａ）が前記長手方向ファセット（３）を有する多角形の形状である場合、各前記長手方向の面取り部（６）が２つの前記長手方向ファセット（３）を分離する、ことを特徴とする請求項４に記載の磁石構造体（２）。
【請求項６】
各前記長手方向の面取り部（６）が、各前記単位磁石（１）の長さ方向において変化する深さを有する、ことを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の磁石構造体（２）。
【請求項７】
各前記単位磁石（１）が、前記単位磁石（１）の長手方向端部に、前記第１の部分（１ａ）の延長として、少なくとも１つの第２の部分（１ｂ）を有し、前記少なくとも１つの第２の部分（１ｂ）は、長手方向端部に近づくにつれて断面が減少することにより、磁石の関連する長手方向端部を指し示す、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の磁石構造体（２）。
【請求項８】
各前記単位磁石（１）が、少なくとも部分的に卵形の外側輪郭を有し、前記単位磁石（１）の本体を形成する前記第１の部分（１ａ）が、前記少なくとも１つの第２の部分（１ｂ）と比べて、より大きな断面を有し、より長い単位磁石（１）の長さにわたって延在する、ことを特徴とする請求項７に記載の磁石構造体（２）。
【請求項９】
各前記単位磁石（１）の長手方向端部の前記少なくとも１つの第２の部分（１ｂ）が、凸形状であって湾曲し、前記長手方向端部の前記第２の部分（１ｂ）の前記凸形状の頂点は、前記単位磁石（１）の関連する長手方向端部を形成する、ことを特徴とする請求項８に記載の磁石構造体（２）。
【請求項１０】
各前記単位磁石（１）の前記長手方向端部の前記少なくとも１つの第２の部分（１ｂ）は、前記長手方向端部を形成する中央ファセット（５）により、その関連する長手方向端部で終了する、ことを特徴とする請求項９に記載の磁石構造体（２）。
【請求項１１】
各前記単位磁石（１）の長手方向端部の前記少なくとも１つの第２の部分（１ｂ）は、前記単位磁石（１）の関連する前記長手方向端部に近づくにつれて、前記磁石の長手方向軸に向かって傾斜した横方向ファセット（４）を有し、前記傾斜した横方向ファセット（４）は、前記磁石の本体を形成する前記第１の部分（１ａ）に接続された大きな基部（４ａ）と、前記単位磁石（１）の長手方向端部を形成する小さな基部と、の間に延在する、ことを特徴とする請求項７に記載の磁石構造体（２）。
【請求項１２】
各前記単位磁石（１）の前記傾斜した横方向ファセット（４）が、凸形状で湾曲している、ことを特徴とする請求項１１に記載の磁石構造体（２）。
【請求項１３】
各前記単位磁石（１）の前記少なくとも１つの第２の部分（１ｂ）の前記傾斜した横方向ファセット（４）は、前記第１の部分（１ａ）の前記長手方向ファセットと同じ幅を有し、前記傾斜したファセット（４）は、それぞれの前記長手方向ファセット（３）と端と端を接して配置される、ことを特徴とする請求項５および請求項１１〜１２のいずれか一項に記載の磁石構造体（２）。
【請求項１４】
各傾斜したファセットの前記大きな基部（４ａ）が、凹部形状としての横方向面取り部（６ａ）によって少なくとも部分的に掘られている、ことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の磁石構造体（２）。
【請求項１５】
各前記単位磁石（１）の各長手方向端部が、第２の長手方向端部の部分（１ｂ）を有する、ことを特徴とする請求項７〜１４のいずれか一項に記載の磁石構造体（２）。
【請求項１６】
長手方向および／または横方向の凹部形状が、前記単位磁石（１）の外側輪郭に掘られた、前記単位磁石（１）に対して長手方向（６）および／または横方向（６ａ）の面取り部である場合、接着剤の堆積は、前記単位磁石（１）の前記面取り部（６、６ａ）にのみ関係する、ことを特徴とする請求項１５に記載の磁石構造体（２）。
【請求項１７】
各傾斜したファセットの前記大きな基部（４ａ）は、
前記少なくとも１つの第２の部分（１ｂ）上の横方向凹部形状として、横方向面取り部（６ａ）により少なくとも部分的に掘られ、接着剤の堆積は、前記少なくとも１つの第２の部分（１ｂ）のための前記単位磁石（１）の前記大きな基部（４ａ）にのみ関連する、ことを特徴とする請求項１６に記載の磁石構造体（２）。
【請求項１８】
請求項１−１７のいずれか一項に記載の１つの磁石構造体（２）または複数の磁石構造体（２）を含む、線形または回転型の電磁アクチュエータであって、前記磁石構造体（２）は、前記アクチュエータの中心の周りを回転するロータ（７）の一部を形成し、前記磁石構造体（２）は前記ロータ（７）の中心に対して同心円状に配置される、ことを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項１９】
一体の場合、前記磁石構造体（２）は、前記アクチュエータ上に延びる単一の磁石を形成し、または複数の場合、前記磁石構造体（２）は、交互の連続する磁極を形成するブロックである、ことを特徴とする請求項１８に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項２０】
以下のステップを含むことを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の磁石構造体（２）を製造する方法：
−タイルの３次元を形成する長さ、幅、および厚さを有する１つの磁化されたタイルから、前記磁化されたタイルの３次元に従って複数の単位磁石（１）を切り出すステップと、
−前記単位磁石（１）が互いに隣接している場合、各前記単位磁石（１）とそれに隣接して配置される各前記単位磁石との部分的な接触領域を決定するステップと、
−前記第１の部分（１ａ）の長さの少なくとも一部に延在し、および／または前記第１の部分（１ａ）に対して横方向に延在する、前記単位磁石（１）の内側に向かう凹部形状（６、６ａ）を前記接触領域内で実現するステップと、
−各前記単位磁石（１）に対して、決定された前記部分的な接触領域にのみ樹脂を堆積させることにより、各前記単位磁石（１）を接着させるステップと、および
−互いに隣接して接着される前記単位磁石（１）を位置決めし、２つの隣接する前記単位磁石（１）間の部分的な接触が前記接触領域で確立されるステップ。
【請求項２１】
前記単位磁石（１）の周りに複合材料の層が注入され、それにより前記単位磁石は接触され、接着されてコーティングされる、ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隣接する単位磁石の間に接触領域の一部を形成することを意図した凹部形状を有する単位磁石、および隣接する複数の単位磁石を有する磁石構造体に関する。  本発明はまた、そのような磁石構造体の１つまたは複数を含む電磁アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、本発明による１つまたは複数の磁石構造体の使用によって得られる、ロータの高回転速度で高出力を供給する電磁アクチュエータの、有利であるが非限定的な用途を見出す。このような電磁アクチュエータは、例えば完全な電気自動車またはハイブリッド自動車において使用することができる。
【０００３】
有利には、これに限定されないが、アクチュエータは、２つのステータに囲まれた少なくとも１つのロータを含みうる、回転アクチュエータであり得、これらの要素は、同じシャフト上の少なくとも１つのエアギャップによって分離されることにより、互いに対して重ね合わせることができる。
【０００４】
高速用途では、効率を最適化するために電磁アクチュエータの質量とサイズを小さくすることにより可能となる、コンパクトなシステムを有することだけでなく、システムの信頼性を向上させるために、回転または並進部分、即ちロータまたは線形直進要素の非常に優れた機械的強度を備えることが必要である。
【０００５】
高速アプリケーションでは、効率を最適化するために損失を減らす必要がある。自動車用途では、小型化がますます求められている。このため、アクチュエータの質量とサイズの削減によって可能になるコンパクトなシステムを備えるだけでなく、可動部の非常に優れた機械的強度を確保して、システムの信頼性を向上させることが重要である。
【０００６】
軸方向磁束電磁アクチュエータの場合、本発明の非限定的な例として、ロータは、厚さによって接続された２つの円形面を有するディスク形状の本体を有し、ディスクは外輪と内縁との間で画定され、内縁は回転シャフト用の凹部を画定する。
【０００７】
少なくとも２つの永久磁石が、支持面と呼ばれる本体の２つの円形面の少なくとも１つに適用される。ステータに関連することを意図した単一エアギャップロータの場合、本体の単一の円形面が磁石を担持し、それぞれのステータに２つのエアギャップがあるロータの場合、磁石を担持するのは２つの円形面である。
【０００８】
磁石はそれぞれ、保持手段によってその面またはそれらのそれぞれの面に保持され、同じ面上の前記少なくとも２つの磁石の間にエアギャップが残される。
【０００９】
径方向磁束電磁アクチュエータの場合、ロータは円筒状の本体を有し、その外周全体に磁石が取り付けられている。
【００１０】
そのステータまたは各ステータについて、それらはそれぞれ巻線を保持する歯を含む巻線要素を保持し、歯はその両側がノッチで囲まれ、良好な導電体の金属線を歯に巻くことにより巻線が形成される。
【００１１】
一連のまたは複数の一連の巻線に電力が供給されると、モータの出力シャフトに固定されたロータは、磁場に起因するトルクを受け、生成される磁束は、軸方向磁束機械用の軸方向磁束および径方向磁束機械用の径方向磁束である。
【００１２】
磁石は高温にさらされると減磁されることが知られている。
【００１３】
文献ＵＳ−Ａ−２０１１／０８００６５（特許文献１）は、ロータの周囲に配置され、複数の単位磁石で構成される、複数の磁石構造体を有する、軸方向磁束モータ用のロータを記載している。
【００１４】
この文献で記載されている発明は、そのようなモータの永久磁石は、巻線によって生成された熱のために高温にさらされ、そして巻線の反磁界による減磁の無視できない可能性を有しているという観察に基づいて開発された。そのため、熱抵抗や減磁抵抗の指標となる保磁力が一定以上の磁石が求められている。
【００１５】
ロータが回転すると、磁石に渦電流が流れる。渦電流を減らす効果的な方法は、磁性体を分割して渦電流の経路を遮断することである。磁石体を細かく分割することにより、渦電流損を大幅に低減することができるが、製造コストの増加や、効率の低下などの問題を考慮する必要がある。
【００１６】
この文献は、分割された単位磁石のそれぞれが、磁石部分の表面近くで、単位磁石の内部よりも大きな保磁力を持つことを提案している。これは困難で費用のかかる方法である。
【００１７】
さらに、この文献では、単位磁石は立方体の形をして向かい合わせに接着されており、このことは減磁に寄与し、磁石の外部との熱交換を不可能にしている。したがって、互いに接着された立方体の形の単位磁石のそのような配置は、そのような単位磁石からなる磁石構造体の強度を向上させないことが明らかになった。
【００１８】
この文献は、磁石構造体を形成するためのメッシュ内の単位磁石の配置を提供しているが、これには磁石の配置の追加の作業と磁石間のメッシュによるスペースの損失が必要であり、その結果磁石構造体が含む単位磁石が少なくなり、磁化力が低くなる。
【００１９】
文献ＵＳ−Ａ−４，５５５，６８５（特許文献２）は大型の磁石に関するものである。これらの大型の磁石は台形であるが、一緒に結合されてコンパクトな磁石構造体を形成することはない。
【００２０】
文献ＵＳ−Ａ−２００４２６３０１２（特許文献３）は、大型の磁石を記載しているため、磁石構造体に例えることが出来る。これらの大型の磁石は端部が面取りされているが、コンパクトな磁石構造体を形成するために結合されていない。
【００２１】
本発明の根底にある課題は、単位磁石の形状と、複数の単位磁石をグループ化する磁石構造体を設計することであり、磁石構造体は、これらの単位磁石が磁石構造体を形成する場合に、単位磁石の互いに対する抵抗結合を可能にしながら、単位磁石の減磁に対抗し、単位磁石の間に分離要素の介在なく磁石を支持体に最適に保持しながら高い動作速度に耐えて強力な磁場を提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】ＵＳ−Ａ−２０１１／０８００６５
【特許文献２】ＵＳ−Ａ−４，５５５，６８５
【特許文献３】ＵＳ−Ａ−２００４／２６３０１２
【発明の概要】
【００２３】
従って本発明は複数の単位磁石からなる３次元の磁石構造体であって、単位磁石は互いに直接隣接している磁石構造体において、各単位磁石は、外側輪郭を備える第１の長手方向部分を有し、外部輪郭は、第１の部分の長さの少なくとも一部にわたって延在し、単位磁石の内側に向かって凹む凹部形状および／または単位磁石の少なくとも１つの長手方向端部の近くで、単位磁石の周縁部の少なくとも一部にわたって、単位磁石の長手方向軸に対して横方向に延在する凹部形状を担持し、単位磁石は、内側に向かって凹む凹部形状のレベルで部分的に互いに接触し、磁石は凹部形状の少なくとも一部への接着剤の堆積により、互いに接着され、複数の単位磁石が、接着剤以外の保持要素をその間に挟まずに磁石のメッシュを構成する、ことを特徴とする磁石構造体、に関する。
【００２４】
長手方向端部の近くとは、横方向凹部形状が、単位磁石の長手方向端部と、最大でもある１点まで延在することを意味し、その一点とは単位磁石の第１の部分の長さの中間点と単位磁石の長手方向端部の中間点である。
【００２５】
これらの長手方向および／または横方向凹部形状は、隣接する磁石間の接触を確実にすることを目的とした領域に配置される。本発明によれば、単位磁石を向かい合わせに結合するのではなく、各単位磁石に掘られた、有利には樹脂の形態の接着剤を含む凹部形状に局所的にのみ結合することが求められる。これらの接触領域は、単位磁石の外形に応じて、点状、直線状、または円弧状にすることができる。２つの隣接する単位磁石の接着を形成するのは、これらの凹部形状に含まれる接着剤である。
【００２６】
したがって、互いに関連する「結晶」の形態の単位磁石が得られ、それはファセットの全面または長手方向面にわたって結合されないが、しかし樹脂および接着剤の層が、たとえば長手方向の端部に第２の部分がないことに起因して少なくとも１つの長手方向の端部に、またはたとえば４５°の傾斜したファセットの大きな基部に、および／または長手方向のファセットに、置き換えられていて、それは有利にはそれぞれ長手方向および横方向の面取り部の形で提供され、それにより限られた磁石間との接触領域を有する多ファセットのブロックの端部とのメッシュネットワークが構築される。
【００２７】
丸みを帯びた第一の部分を有する完全な卵形の単位磁石の場合、隣接する２つの単位磁石間の接触はさらに減少し、点接触しかせず、実質的に２つの単位磁石間の減少した寸法の円弧に等しい。有利には樹脂の形の接着剤を受容するため、２つの隣接する単位磁石間の接触円の弧の寸法の溝を掘ることができる。
【００２８】
有利には、単位磁石の凹部形状が、単位磁石の第１の部分の外側輪郭に掘られた、それぞれの単位磁石に対して長手方向および／または横方向の、溝または面取り部である。これらの接着剤で満たされた溝または面取り部は、２つの隣接する単位磁石の間に接触領域を形成することを目的としている。単位磁石を複数の隣接する磁石に関連付けることができる。
【００２９】
有利には、単位磁石の第１の部分および長手方向の面取り部が、各単位磁石の全長にわたって延在する。
【００３０】
有利には、各単位磁石の本体を形成する第１の部分が、長手方向ファセットを有する多角形の形状であるか、または円形または楕円形の断面を持つ円筒形の形状である。
【００３１】
有利には、第１の部分が長手方向ファセットを有する多角形の形状である場合、各長手方向の面取り部が２つの長手方向ファセットを分離する。多角形の場合、長手方向の面取りを行うのは長手方向の端部であることが好ましい。
【００３２】
有利には、各長手方向の面取り部が、各単位磁石の長さ方向において変化する深さを有する。これにより、面取り部全体にわたって一定ではない接着剤の厚さを使用できる。
【００３３】
有利には、各単位磁石が、単位磁石の長手方向端部に、第１の部分の延長として、少なくとも１つの第２部分を有し、少なくとも１つの第２の部分は、長手方向端部に近づくにつれて断面が減少することにより、磁石の関連する長手方向端部を指し示す。
【００３４】
単位磁石をブロック形状の基本要素と見做すと、このブロックの理想的な形状は、卵形とも呼ばれる対称回転の楕円体であり、ほぼ扁平な球体であり、それは、磁化に関する磁場は無形であるため、そのトポロジーから減磁は困難である。コーナーに回転磁場はない。この観察から、本発明の進歩性は、回転楕円体にできるだけ近い単位磁石のメッシュを構成することにある。
【００３５】
複数の実施形態が可能であり、各単位磁石の卵形は、長手方向の一端または長手方向の両端に凸状の丸みを帯びた形状の端部を提示することにより、ほぼ完全であり得る。
【００３６】
凸形の２つの長手方向の端を持つ比較的完璧な卵形は最適であるが、機械加工では得ることが困難である。一方、単位磁石の減磁に対抗するには理想的な形式である。
【００３７】
あるいは、長手方向のファセットを備えた、本体と呼ばれる第１の部分と、角度が０〜４５°の傾斜したファセットを備えた少なくとも１つの端部からなる、多面構造に基づく単位磁石も使用でき、それはブロック形状の単位磁石の端部に大きなアクティブ面を保持しながら、磁化に関する磁場を増加させることを可能にする。
【００３８】
これらの２つの実施形態の間で、ほぼ卵形に近い多くの他の形態も可能である。
【００３９】
有利には、各単位磁石が、少なくとも部分的に卵形の外側輪郭を有し、単位磁石の本体を形成する第１の部分が、少なくとも１つの第２の部分と比べて、より大きな断面を有し、より長い単位磁石の長さにわたって延在する。
【００４０】
このようにして、磁石の減磁に抵抗する卵形の単位磁石が得られる。しかしながら、卵形形状に近づくために、凸形状の少なくとも１つの丸められた長手方向端部を有するそのような単位磁石は、多角形形状の単位磁石よりも機械加工するのが難しい。
【００４１】
有利には各単位磁石の長手方向端部の少なくとも１つの第２の部分が、凸形状であって湾曲し、第２の長手方向端部の部分の凸形状の頂点は、単位磁石の関連する長手方向端部を形成する。これにより、少なくとも１つの長手方向端部において、卵形形状に近似した形状を得ることが可能になる。
【００４２】
有利には、各単位磁石の長手方向端部の少なくとも１つの第２の部分は、長手方向端部を形成する中央ファセットにより、その関連する長手方向端部で終了する。次に、長手方向端部が切り取られ、比較的平らになる。
【００４３】
有利には、長手方向端部の少なくとも１つの第２の部分は、単位磁石の関連する長手方向端部に近づくにつれて、磁石の長手方向軸に向かって傾斜する横方向ファセットを有し、その傾斜する横方向ファセットは、磁石の本体を形成する第１の部分に接続された大きな基部と、単位磁石の長手方向端部を形成する小さな基部と、の間に延在する。この実施形態は、完全な卵形の形状よりも達成が容易である。
【００４４】
有利には、各単位磁石の傾斜する横方向ファセットが、凸形状で湾曲している。これにより、ファセットを有する実施形態を卵形に近づけることができる。
【００４５】
有利には、各単位磁石の少なくとも１つの第２の部分の傾斜した横方向ファセットは、第１の部分の長手方向ファセットと同じ幅を有し、傾斜したファセットは、それぞれの長手方向ファセットと端と端を接して配置される。次に、傾斜した横方向ファセットが長手方向ファセットを延長する。
【００４６】
有利には各傾斜したファセットの大きな基部が、凹部形状としての横方向面取り部によって少なくとも部分的に掘られている。
【００４７】
有利には各単位磁石の各長手方向端部が、第２の長手方向端部の部分を有する。卵形形状は、単位磁石の２つの長手方向端部により保証される。
【００４８】
有利には長手方向および／または横方向の凹部形状が、単位磁石の外側輪郭に掘られた、単位磁石に対して長手方向および／または横方向の面取り部である場合、接着剤の堆積は、単位磁石の面取り部にのみ関係する。
【００４９】
有利には各傾斜したファセットの大きな基部は、少なくとも１つの第２の部分上の横方向凹部形状として、横方向面取り部によって少なくとも部分的に掘られ、接着剤の堆積は、少なくとも１つの第２の部分のための単位磁石の大きな基部にのみ関連する。
【００５０】
本発明は磁石構造体または複数の磁石構造体を含む、線形または回転型の電磁アクチュエータであって、磁石構造体は、アクチュエータの中心の周りを回転するロータの一部を形成し、磁石構造体はロータの中心に対して同心円状に配置される、電磁アクチュエータに関する。
【００５１】
有利には一体の場合、磁石構造体は、アクチュエータ上に延びる単一の磁石を形成し、または複数の場合、磁石構造体は、交互の連続する磁極を形成するブロックである。
【００５２】
本発明は以下のステップを含むことを特徴とする、磁石構造体を製造する方法に関する：
−タイルの３次元を形成する長さ、幅、および厚さを有する１つの磁化されたタイルから、磁化されたタイルの３次元に従って複数の単位磁石を切り出すステップと、
−単位磁石が互いに隣接している場合、各単位磁石とそれに隣接して配置される各単位磁石との部分的な接触領域を決定するステップと、
−第１の部分の長さの少なくとも一部に延在し、および／または第１の部分に対して横方向に延在する、単位磁石の内側に向かう凹部形状を接触領域内で実現するステップと、
−各単位磁石に対して、決定された部分的な接触領域にのみ樹脂を堆積させることにより、各単位磁石を、接着させるステップと、および
−互いに隣接して接着される単位磁石を位置決めし、２つの隣接する単位磁石間の部分的な接触が接触領域で確立されるステップ。
【００５３】
したがって、本発明の基本的なアプローチは、単位磁石間の保持が、単位磁石を個別に収容するメッシュを必要とせずに提供されることであり、これは、スペースを節約し、磁石構造体へのより多くの単位磁石の収容が可能になる。
【００５４】
加えて、最新の技術によって提案されているように、単位磁石の面と面の接触はもはや存在せず、実質的に点接触、線形または弧状接触であり、それは磁化に関する磁場を増大させ、そして基本的な渦電流を避けながら、磁石のドーピングを防止する。したがって、従来技術における磁石構造体あたり多くて２０個に比べて、磁石構造体内に非常に多くの単位磁石、例えば、磁石構造体あたり２００から３００個程度の単位磁石を集積させることが可能である。
【００５５】
最後に、多少とも完全な卵形に近づく、異なる構成を採用する単位磁石を考えることが可能である。
【００５６】
有利には単位磁石の周りに複合材料の層が注入され、それにより単位磁石は接触され、接着されてコーティングされる。単位磁石の間のギャップを埋めることによりコンパクトな磁石構造体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
本発明の他の特徴、目的および利点は、以下の詳細な説明を読み、非限定的な例として与えられる添付の図面に関して明らかになろう：
【図１】図１ａ、１ｂおよび１ｃは本発明の第１の実施形態による、それぞれ、複数の単位磁石を含む磁石構造体の正面図、その磁石構造体の拡大図、および多角形の細長いブロック形状の単位磁石の斜視概略図である。
【図２】図２ａ、２ｂ、２ｃは本発明の第２の実施形態による、それぞれ、複数の単位磁石を含む磁石構造体の正面図、その磁石構造体の拡大図、および細長いブロック形状の単位磁石の斜視概略図である。単位磁石は、傾斜したファセットを有する卵形の少なくとも１つの長手方向端部を含む。
【図３】図３ａ、３ｂ、３ｃは本発明の第３の実施形態による、それぞれ、複数の単位磁石を含む磁石構造体の正面図、その磁石構造体の拡大図、および細長いブロック形状の単位磁石の斜視概略図である。単位磁石は、傾斜したファセットを有する卵形の少なくとも１つの長手方向端部を含み、傾斜したファセットは湾曲している。
【図４】図４ａ、４ｂおよび４ｃは、本発明の第４の実施形態による、それぞれ、複数の単位磁石を含む磁石構造体の正面図、その磁石構造体の拡大図、および細長いブロック形状の単位磁石の斜視概略図である。単位磁石は、２つの湾曲した長手方向端部を備えた実質的に完全な卵形を有する。
【図５】本発明の第２の実施形態による単位磁石を収容する本発明の磁石構造体の斜視概略図であり、単位磁石は、明確化のため磁石構造体から離れて示されている。
【図６】本発明による、複数の磁石構造体を含むロータの斜視概略図であり、ロータは、本発明の電磁アクチュエータの一部を形成し、この図の枠付き部分Ａは、図５を参照する。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
図は例として与えられており、本発明を限定するものではない。それらは、本発明の理解を容易にすることを意図した原理の概略図を構成し、必ずしも実際の用途における寸法ではない。特に、さまざまな部位の寸法は現実を反映していない。
【００５９】
以下では、単一の単位磁石、単一の磁石構造体、単一の長手方向ファセット、単一の傾斜したファセット、および長手方向または横方向の単一の面取り部、が参照されるが、参照されているこれらの要素の１つについて記載されることは、すべての同様の要素に適用できる。
【００６０】
単位磁石に対して横方向とは、ブロック形状を有する細長い単位磁石の長手軸に垂直な面内にあることを意味する。
【００６１】
すべての図、特に図１ａ〜１ｃ、２ａ〜２ｃ、３ａ〜３ｃおよび４ａ〜４ｃを参照して、本発明は、ブロックと見なすことができる細長い形状の単位磁石１に関し、細長い形状とは長さが幅よりも大きいことを意味する。
【００６２】
単位磁石１は、第１の長手方向部分１ａを有し、それは、第１の部分１ａの長さの少なくとも一部にわたって延在する、単位磁石１の内側に向かう凹部形状６、および単位磁石１の長手方向軸に対して横方向に、単位磁石の周縁の少なくとも一部にわたって延在する、単位磁石１の内側に向かう凹部形状６ａを担持する外側輪郭を有する。
【００６３】
図２ｃおよび３ｃにおいて、凹部形状は、端部１７毎に単一の点６または６ａが参照される点として描かれるが、これに限定されず、凹部形状は、好ましくは、それぞれの端部１７の内部に掘られた面取り部または溝である。
【００６４】
凹部形状６、６ａは、単位磁石１がその長さの少なくとも一部にわたって多角形の形状である場合、ファセットの端部１７の長さに延在する面取り部または溝とすることができる。これらの凹部形状６、６ａは、ファセットの端部の長さにおいて互いに分離された溝、または端部の長さにおいて次々に間隔を置いて配置された面取り部の不連続なセットを形成する面取り部であり得る。凹部形状６、６ａの深さは、それらの内部に接着剤を保持するのに十分である。
【００６５】
単位磁石１はまた、第１の長手方向部分１ａを単位磁石１の長手方向端部に向かって延長する少なくとも１つの第２の長手方向部分１ｂを有することができ、このまたはこれらの第２の長手方向部分１ｂに、有利には第１の部分１ａと第２の部分１ｂとの接合部に、第１の部分１ａの長手方向の凹部形状６の代替としてまたはそれに加えて、横方向凹部形状６ａを設けることができる。
【００６６】
図１ｃに示されるように、単位磁石１が第２の部分１ｂを有さないとき、横方向の凹部形状６ａはまた、第１の部分１ａに存在し得る。これは、単位磁石１の長手方向端部においてである。
【００６７】
したがって、第２の部分１ｂがない場合、凹部形状は、図１ｃの場合のように、単位磁石１の長手方向軸を横切って、単位磁石１の周囲の少なくとも一部にわたって、ちょうど単位磁石１の長手方向端部まで延在することができる。
【００６８】
これらの凹部形状６、６ａは、単位磁石１の第１の部分１ａの外部輪郭の内部に掘られた、単位磁石１に対して長手方向の面取り部６および／または横方向の面取り部６ａにすることができ、横方向凹部形状６ａは、第１の部分１ａと第２の部分１ｂの接合部に配置されうる。
【００６９】
図１ｃでは、単位磁石１は、端部に第２の端部１ｂを有さない単一の第１の部分１ａからなる。第１の部分１ａは、長手方向ファセット３を有する多角形である。長手方向凹部形状６、有利には面取り部６は、２つの長手方向ファセット３の間の長手方向端部１７から掘ることができ、横方向凹部形状６ａは、単位磁石の２つの長手方向端部の少なくとも１つにおいて掘ることができる。
【００７０】
したがって、第１の部分１ａおよび長手方向面取り部６は、磁石の全長にわたって延在することができる。したがって、それぞれの長手方向面取り部６は、第１の部分１ａの２つの長手方向ファセット３を分離することができる。
【００７１】
図２ｃでは、単位磁石１は、単一の第２の端部１ｂを有する。単位磁石１の第１の部分１ａおよび第２の部分１ｂは、それぞれのファセット、第１の部分１ａ用の長手方向ファセット３、および長手方向端部に向かって傾斜した横方向ファセット４を含む。
【００７２】
長手方向凹部形状６、有利には長手方向面取り部６は、第１の部分１ａの２つの長手方向ファセット３の間の長手方向端部１７から掘ることができ、および／または横方向凹部形状６ａ、有利には横方向面取り部６ａは、単位磁石１の関連する長手方向端部を形成する、大きな基部４ａから小さな基部に伸びる、第２の部分１ｂの傾斜したファセット４の大きな基部４ａから掘ることができる。
【００７３】
図３ｃでは、単位磁石１は、単位磁石１のそれぞれの長手方向の端部のための２つの第２の端部部分１ｂを備える。単位磁石１の第１の部分１ａおよび第２の部分１ｂはそれぞれのファセット、即ち、第１の部分１ａ用の長手方向ファセット３、およびそれぞれの第２の部分１ｂに関連する長手方向端部に向かう傾斜したファセット４を有する。この実施形態では、傾斜したファセットは湾曲している。
【００７４】
長手方向凹部形状６、有利には長手方向面取り部６は、第１の部分１ａの２つの長手方向ファセット３間の長手方向端部１７から掘ることができ、および／または横方向凹部形状６ａ、有利には横方向面取り部６ａは第２の部分１ｂの傾斜したファセット４の大きな基部４ａから掘ることができる。
【００７５】
図４ｃにおいて、単位磁石１は、１つの第１の部分１ａと、２つの丸く凸形状の第２の端部部分１ｂとを有する、ほぼ完全な卵形を有する。２つの隣接する卵形の単位磁石１の間の接触は、実質的に点接触であるか、または限定された円の弧状に延在する。
【００７６】
この場合、単位磁石１は、少なくとも部分的に卵形の外部輪郭を有することができ、第１の部分１ａは、少なくとも１つの第２の部分１ｂに比べて、より大きな断面を有し、より長い長さにわたって延在する単位磁石１の本体を形成する。図４ｃでは２つの第２の部分１ｂが存在し、それらの１つは単位磁石１の２つの長手方向端部のそれぞれにある。
【００７７】
凹部形状、有利には面取り部は、隣接する２つの卵形の単位磁石１の間の減少した接触領域において、そして円弧の形状に掘ることができる。
【００７８】
図２ｃおよび３ｃにおいて、単位磁石１の周囲の少なくとも一部にわたって、単位磁石１の長手方向の軸に対して横方向に延在する横方向凹部形状６ａは、単位磁石１の少なくとも１つの長手方向端部の近くに配置することができる。単位磁石１の長手方向端部のそれぞれの近くに横方向凹部形状６ａがあってもよい。
【００７９】
この配置は、単位磁石１が図１ｃに示すように第１の部分１ａのみを含む場合、長手方向の端部上だけに行うことができ、または図２ｃおよび３ｃに示されるように、第１の部分１ａと少なくとも１つの第２の部分１ｂとの接合部に、行うことができる。単位磁石１の少なくとも１つの長手方向端部の近くへの配置は、これらの２つの位置およびすべての中間位置をカバーする。
【００８０】
第２の部分１ｂは第１の部分１ａの実質的に半分またはそれよりも小さいので、長手方向の端部の近くの意味は、横方向の凹部形状６ａが単位磁石１の長手方向端部と、最大でも、単位磁石の長手方向端部と単位磁石１の第１の部分１ａの長さの中央から等距離にある１つの点と、の間にあることを意味する。
【００８１】
図１ｃに示すように、単位磁石１の本体を形成する第１の部分１ａは、長手方向のファセット３を有することにより多角形の形状にすることができる。代替的に、第１の部分１ａは、円形または楕円形の断面を持つ円筒形の形状にすることができる。この場合、その長さ方向に少なくとも１つの長手方向面取り部６および／または単位磁石の少なくとも１つの長手方向端部に少なくとも１つの横方向面取り部６ａを備える、ほぼ正確な円筒形状を提供することができる。
【００８２】
各面取り部６、６ａは、磁石の長さ方向において異なる深さを持つことができる。長手方向の面取り部６の場合、この深さは、長手方向端部に向かって大きくなるか、逆に、単位磁石１の長手方向中央部分で大きくなりうる。
【００８３】
前述し、図２ｃ、３ｃおよび４ｃに示すように、単位磁石１は、第１の部分１ａの延長として、単位磁石１の長手方向の端部に少なくとも１つの第２の部分１ｂを有することができる。単位磁石１の長手方向の端部にそれぞれ第２の部分１ｂを有する２つの第２の部分１ｂも存在し得る。
【００８４】
第２の部分１ｂは、長手方向端部に近づくにつれて断面が減少することにより、磁石の関連する長手方向端部を指し示すことができる。
【００８５】
図３ｃ、特に図４ｃに示されるように、第２の長手方向端部の部分１ｂは、形状が凸形状で、そして湾曲することができる。それぞれの第２の長手方向端部の部分１ｂの凸形状の頂点は、単位磁石１の関連する長手方向端部を形成する。
【００８６】
図２ｃ、３ｃおよび４ｃに示されるように、第２の長手方向端部の部分１ｂは、長手方向端部を形成する中央ファセット５によって、それらの関連する長手方向端部で終わることができる。しかしながら、図４ｃでは、卵形の場合、長手方向の端部を形成するこの中央ファセット５は、半球形であり、そしてそれは任意である。
【００８７】
図２ｃおよび３ｃに示されるように、長手方向端部の第２の部分１ｂは、磁石の関連する長手方向端部に近づくにつれて磁石１の長手方向軸に向かって傾斜した横方向ファセット４を含み得る。
【００８８】
これらの傾斜した横方向ファセット４は、磁石の本体を形成する第１の部分１ａに接続された大きな基部４ａと、磁石の長手方向端部を形成する小さな基部との間に延在することができる。第１の部分１ａによって担持される長手方向凹部形状６に代わって、またはそれに加えて、横方向凹部形状６ａを担持することができるのは、そのような大きな基部４ａである。
【００８９】
図３ｃに示すように、傾斜した横方向ファセット４は、湾曲して凸状を形成することができる。
【００９０】
図２ｃおよび３ｃに示されるように、第２の部分１ｂの傾斜した横方向ファセット４は、第１の部分１ａの長手方向ファセットと同じ幅を有することができ、傾斜したファセット４は、それぞれの長手方向ファセットと端と端を接して配置される。
【００９１】
図３ｃおよび４ｃに明確に示されるように、単位磁石１のそれぞれの長手方向端部は、第２の長手方向端部の部分１ｂを備えることができる。
【００９２】
図１ａおよび１ｂ、２ａおよび２ｂ、３ａおよび３ｂ、４ａおよび４ｂ、ならびに図５および６を特に参照すると、本発明は、複数の単位磁石１からなる３次元の磁石構造体２に関し、それぞれの単位磁石１は前述のとおりである。
【００９３】
この磁石構造体２では、単位磁石１は、内側に向いた長手方向凹部形状６および／または横方向凹部形状６ａのレベルで部分的に接触しながら、互いに直接隣接している。単位磁石１は、凹部形状６、６ａの少なくとも一部に接着剤を堆積させることによって接着される。複数の単位磁石１は、接着剤以外にそれらの間に保持要素を介在させることなく磁石のメッシュを提供し、単位磁石１は隣接する磁石の間で直接接触する。これは、図５および拡大された図１ｂ、２ｂ、３ｂおよび４ｂにおいて特に明確に見ることができる。単位磁石１によって形成されるパターンは、これらの単位磁石１の設計によって異なる。
【００９４】
長手方向凹部形状が単位磁石１の第１の部分１ａにわたって磁石の外部輪郭に掘られた、単位磁石１の長手方向面取り部６である場合、接着剤の堆積は、単位磁石１の面取り部６にのみ関係する。
【００９５】
各傾斜したファセットの大きな基部４ａが、第２の部分１ｂ上の凹部形状として横方向の面取り部６ａによって少なくとも部分的に掘られている場合、接着剤の堆積は、その少なくとも１つの第２の部分１ｂに対して、単位磁石１の大きな基部４ａにのみ関係する。もちろん、長手方向面取り部６と横方向面取り部６ａを組み合わせた場合、接着剤の堆積物を受け取るのはこれら２つのタイプの長手方向面取り部６と横方向面取り部６ａだけである。
【００９６】
これは、長手方向の凹部形状６と横方向の凹部形状６ａのみが接着剤を受け取り、したがって接着は、点接着であり、そして凹部形状に制限される。
【００９７】
図６に示されるように、本発明は、そのような１つの磁石構造体２またはさらに多くのそのような磁石構造体２を含む線形または回転型の電磁アクチュエータにも関し、磁石構造体２は、電磁アクチュエータの中心の周りを回転可能なロータ７の一部であり、磁石構造体２は、ロータ７の中心に対して同心円状に配置される。
【００９８】
図６に示されているアクチュエータは、軸方向磁束であるが、径方向磁束でもかまわない。
【００９９】
磁石構造体２は、ロータ７の中心に対して同心円状に配置され、有利には、複数の磁石構造体２の場合には枝部８によって分離され、一方ではハブ１０およびフレット９によって取り囲まれうる。枝部８は、ハブ１０から始まり、フレット９で終わる。
【０１００】
一体である場合、磁石構造体２は、アクチュエータの上に延びる１つの単独の磁石を形成することができる。複数の場合、図６に示すように、磁石構造体２は、連続する交互の磁極を形成する連続するブロックである。  
【０１０１】
最後に、本発明は、そのような磁石構造体２を製造する方法に関する。この方法は、タイルの３次元を形成する長さ、幅および厚さを有する１つの磁化タイルから、磁化タイルの３次元に従う複数の単位磁石１を切り出すステップを含む。
【０１０２】
次に、方法は、磁石が互いに隣接している場合に、各磁石と、隣接する磁石との各単位磁石１上の部分的な接触領域を決定するステップを含む。この接触領域は、単位磁石１の外部輪郭に依存する。
【０１０３】
次に、第１の部分１ａの長さの少なくとも一部にわたって延び、および／または第１の部分１ａに対して横方向に延びる、単位磁石１の内側に向かって凹んだ、長手方向凹部形状６および／または横方向凹部形状６ａの接触領域、例えば、存在する場合、第２の部分１ｂの傾斜したファセット４の大きな基部４ａを実現するステップを有する。
【０１０４】
次のステップは、決定された部分接触の領域上にのみ、各単位磁石１用の樹脂を堆積させることによる、各単位磁石１の接着である。接着とは、プロセスのこのステップで接着剤を塗布または堆積することを意味する。
【０１０５】
次に、このように接着された単位磁石１は互いに隣接して配置され、２つの隣接する単位磁石１間の部分的な接触が接触領域で確立される。
【０１０６】
単位磁石１の周りに複合材料層を注入し、それにより単位磁石は接触および結合され、このように形成された磁石構造体２がコーティングされ高密度化される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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