專利名稱：具有改進的旋轉穩(wěn)定性和軸向穩(wěn)定性的磁體與磁體保持件的組件的制作方法
具有改進的旋轉穩(wěn)定性和軸向穩(wěn)定性的磁體與磁體保持件的組件
相關申請的交叉引用本申請要求2010年5月2日由Stanley Byron Musselman等人提交的美國臨時專利申請序列號61/330，394的利益，其名稱為“具有改進的旋轉穩(wěn)定性和軸向穩(wěn)定性的磁體與保持件的組件”。
關于聯(lián)邦資助的研究或開發(fā)項目的聲明無。
對序列表、表格、或計算機程序表光盤附件的參引:無。
發(fā)明背景·發(fā)明領域本發(fā)明通常涉及磁體和磁體保持件，并且更具體地涉及具有改進的軸向穩(wěn)定性和旋轉穩(wěn)定性的磁體與保持件的組合。
進旦 冃牙、在現(xiàn)代裝置中，磁體有多種用途。磁體通常和傳感器一起使用，以探測機械元件的位置或者用來確定部件相對于彼此的運動速度、轉矩或方向。此類應用可能存在于計算機、打印機和其他電子設備中。在如自動剎車系統(tǒng)等許多汽車應用中磁體也與傳感器一同工作。磁體-傳感器組合也是汽車應用中智能遠程致動器的重要組成部分，例如控制柴油發(fā)動機的渦旋增壓器的進氣口的那些。最近，磁體-傳感器組合被廣泛地用于電輔助的助力轉向應用中。在大部分此類應用中，磁體是一種已經(jīng)被磁化成具有預定極性的粘結磁體。在許多應用中，磁體在使用過程中由一個磁體保持件支撐和定位。例如，在電輔助的動力轉向應用中，這樣的個磁體是用一個保持件固定在一個變速電機軸的末端上。例如，取決于駕駛員轉動車輛轉向盤的方向和速度，該軸以可達到3000rmp或更高值的速度順時針和逆時針旋轉。傳感器通過探測該磁體的旋轉速度和方向來探測該轉向盤的運動。該磁體相對于磁體保持件的旋轉穩(wěn)定性和軸向穩(wěn)定性非常重要，尤其是在使用對磁體轉動的感測來控制或輔助轉向一個車輛時。感測磁體旋轉的速度和方向通常涉及感測該磁體在旋轉時的預定極性的運動。該磁體在磁體保持件中的旋轉滑動將導致該傳感器向一個電輔助的制動器或向一個轉向機構發(fā)送錯誤的信息。同樣地，在運轉過程中，該磁體在磁體保持件中的軸向運動或者磁體從磁體保持件的軸向分離將會至少使得一個傳感器將錯誤信息發(fā)送到該受控的裝置并且可能阻止該裝置的運轉。
發(fā)明的簡要概述本發(fā)明的一個目的是改進一個磁體相對該磁體被固定在其中的一個磁體保持件的軸向穩(wěn)定性和旋轉穩(wěn)定性。本發(fā)明的另一個目的是改進包含了磁體和保持件的組件的安全性和可靠性。本發(fā)明實現(xiàn)了這些目的以及其他目的。一方面，本發(fā)明是包含一個成形的磁體的一種裝置，該成形的磁體的至少一部分是與一個磁體保持件的成形的表面相接觸的。該磁體保持件的成形的表面是與它所接觸的該成形的磁體的一部分總體上互補的，這樣使得該成形的磁體和該磁體保持件的徑向運動受到限制。另外，該成形的磁體和磁體保持件可以具有互補的形狀，這些互補的形狀限制了二者之間的軸向運動。該裝置可以包括一個粘合劑層，該粘合劑層將該成形的磁體的至少一部分粘合至該磁體保持件的表面上，由此限制了該磁體和磁體保持件相對于彼此的軸向運動。本發(fā)明的磁體保持件部件可以由任何有用的非磁性材料制成。鋁由于其強度、可獲得性、可加工性，和相對成本而通常成為該非磁性材料的選擇。其他有用的材料包括例如高強度塑料和非磁性復合材料，包括含有碳纖維的復合材料。在本發(fā)明中有用的一種成形的磁體可以由多種可磁化的材料制成。因為與諸如鐵和含鐵混合物等其他有用的材料相比較容易將粉末狀磁性材料形成所期望的形狀，所以粉末狀磁性材料是優(yōu)選的?？梢杂煞勰畲判圆牧闲纬筛鞣N形狀的磁體，并且該些磁體的性質可以是各項同性的或各項異性的。具有預選形狀的粘結磁體是已知的。按照總體上適用于用作本發(fā)明中的成形的磁體的形狀來制造也是已知的。已經(jīng)通過包括磁體粉末的燒結、 擠出、注塑以及壓縮模制等方法制成了成形的磁體。本發(fā)明中有用的成形的磁體可以通過此類任何方法制成；然而，在此通過對壓縮模制方法的簡單描述來闡明這種成形的磁體的制作。壓縮模制的磁體是一類粘結磁體。通常情況下，壓縮模制的磁體由粉末狀磁體材料制成。一般而言，該粉末狀磁體材料將是一種包含稀土元素、過渡金屬元素以及硼的混合物。磁性材料包括單獨或組合形式的鐵氧體、釤-鈷、鋁-鎳-鈷，以及釹-鐵-硼類材料。近年來，釹-鐵-硼已被用于許多粘結磁體的應用中。優(yōu)選地，這些混合物將由Nd、Pr、Fe、Co以及B來制造。粉末在粉末狀金屬磁體的制造中作為組分的工業(yè)使用集中在Nd2Fe14B以及其衍生物，例如Dy2Fe14B, DyxNd2_xFe14B, Pr2Fe14B以及PrxNd(2_x)Fe14B0正如在本領域所公知的，鈷可以替代該磁體的釹-鐵-硼相中的全部或部分的鐵。其他金屬，例如鈮、鈦、鋯、釩、鎢等可被加入釹-鐵-硼合金中以獲得所需的磁性。其他稀土金屬，例如但不限于鈰、鏑、鉺、鐠以及釔可以替代全部或部分的釹。部分或全部硼可以被替代成碳、硅或磷。其他金屬或非金屬可代替一小部分的鐵或釹，并且該釹、鐵、硼的相對比例可以略微改變。通常，用于此類預成形的磁體中的Nd-Fe-B材料是通過快速凝固過程獲得的。其他方法，例如使用氫，也可用于制作這些磁性材料。取決于具體的應用，有用的粉末狀材料的粒度差別很大。通常情況下，對于制造壓縮模制的粘結磁體有用的粉末狀金屬具有約150微米的平均粒度，但范圍從約20微米到約400微米的粒度可能是有用的。在本發(fā)明中有用的磁性金屬材料可購自例如加拿大安大略省多倫多市的釹材料技術公司(Magnequench)。此類粉末通常與可固化的樹脂混合以形成至少部分地涂有一種未固化的樹脂體系的B級粉末。該樹脂體系可以是一種線型酚醛樹脂以及一種二胺交聯(lián)劑或硬化劑，如在2008年5月13日提交的共同未決的、共同轉讓的美國專利申請US Pat S/N 12/152, 383中描述的。如在該申請中傳授的，取決于其應用以及固化方法，該線型酚醛樹脂可與其他硬化劑體系一起使用。用于線型酚醛樹脂的其他有用的硬化劑的說明性實例是胺類、聚酰胺類、酸酐類、酚醛樹脂、聚硫醇類、異氰酸酯類以及雙氰胺類，它們是根據(jù)其應用以及固化方法來選擇的。該樹脂體系還可以是例如雙酚A-表氯醇或雙酚F-表氯醇環(huán)氧樹脂體系。該樹脂體系還可以是一種熱塑性材料。B級粉末通常被用于通過眾所周知的壓縮方法來形成粉末狀金屬形狀，其中向保持在模具空腔內的預測量的粉末裝填量施加高壓。所施加的壓力通常約為每平方英寸60噸。由此產(chǎn)生的形狀(在此稱為B級項)接著通過在大氣環(huán)境下的加熱到足夠引發(fā)交聯(lián)的溫度下而被固化。通常情況下固化溫度約為170攝氏度并且保持此溫度小于一個小時。如在2010年2月27日提交的、共同未決的、屬于同一受讓人的美國專利申請USSN61/308，941中所傳授的，也可通過注塑模制或者擠出技術來制造一個成形的磁體，并且任選地可以在與磁體保持件進行組裝之間將其燒結。當使用注塑模制技術來制作成形的磁體時，磁體材料通常以粘稠的流體狀態(tài)被施加在一個空腔中，該空腔具有與該成形的磁體的所需形狀互補的形狀。固化時，該磁體材料形成了由該空腔形狀限定的一種形狀。在一種制造方法中，將該注塑模制的成形的磁體從空腔模具中移除并且與一個磁體保持件進行組裝，該磁體保持件具有與該磁體形狀互補的形狀。在一種優(yōu)選的制造方法中，該成形的磁體在該磁體保持件中的空腔中被形成在位。所注入的磁體材料在固化時粘 到該空腔的壁上、形成了與該空腔的形狀互補的一種可磁化的形狀、并且因此被限制了與磁體保持件徑向分離。然而，本發(fā)明中使用的成形的磁體通過公知的手段被磁化成具有一種預定的極性，例如，通過使用從德國科隆瑪格力磁公司(Magnet-Physik Dr. Steingroever GmbH,Cologne, Germany)可獲得的 U 系列沖量磁化器(U-Series Impulse Magnetizer)。在一個優(yōu)選實施方案中，極性通常被選擇為與從該成形的磁體延伸的一個凸出部的最長尺寸大致重合，因為該尺寸通常包括最多的可磁化材料。該磁體以及磁體保持件可能具有任何互補的形狀，這些互補的形狀在組裝后的裝置中相接觸時將在該組件由于施加在磁體保持件上的轉矩而經(jīng)歷反復的、快速的往復轉動時抵抗相對于彼此的旋轉運動。在本發(fā)明中，任何將實現(xiàn)這種對磁體與磁體保持件之間的相對旋轉或滑動的抵抗作用的互補形狀都是有用的。通常情況下，這些互補的形狀包括從這些部件之一上延伸的一個凸出部的某種變體，該凸出部的形狀與另一個部件上的槽縫或凹槽是大致互補的。這樣的形狀組合通常被描述為“榫舌與凹槽”安排或者“鍵與槽”安排。在一個典型的安排中，該凸出部是該磁體的一部分，其延伸進入周圍磁體保持件中的一個互補的凹槽、槽縫或者凹部中。替代性地，該凸出部、榫舌或鍵可以從該磁體保持件的壁上延伸進入被保持在該磁體保持件中的磁體中的一個槽縫、凹槽或凹部之中。 最佳情況下，該磁體和磁體保持件還具有在使用過程中限制其間的相對軸向運動的互補形狀。限制了這些部件之間的相對軸向運動的互補形狀通常也是“榫舌與凹槽”組合或者“鍵與槽”組合的某種變體。在一些實施方案中，限制了磁體與磁體保持件之間的軸向分離的這些形狀包括這些部件中的凹槽與脊的互鎖。在其他實施方案中，這些部件的軸向分離是通過形成于該磁體保持件的壁中并且被一種可固化的注塑模制的磁體材料填充的一種形狀或形狀樣式來限制的。在一個這樣的實施方案中，將一個螺紋形狀機加工到該磁體保持件中。將一種可固化的磁體材料注入該磁體保持件中并且進行固化以便形成與該螺紋互補的凸出部。在又另一個實施方案中，該磁體保持件的將磁體呈現(xiàn)給傳感器的這個末端部分地或全部被磁體保持件的端部所覆蓋。在這樣一個實施方案中，總體上管狀的磁體保持件的壁在一端處變窄或者卷曲，以防止該磁體保持件與所包含的磁體之間的軸向運動。可替代地，該磁體保持件的末端可以是完全封閉的。當使用注塑模制來在該磁體保持件中成形該可磁化材料時，一個完全封閉端也可以促進該組件的制造。該制造領域中的普通技術人員將明白在大批量生產(chǎn)中最希望的互補形狀將由可得的制造工藝的相對成本和速度所支配。針對本發(fā)明裝置的部件之間的相對軸向運動的限制也可通過一個粘合劑層得以實現(xiàn)或加強，該粘合劑層將該磁體粘合到該磁體保持件上。理想地，如果存在粘合劑層，則其具有均一的厚度并且是存在于該些部件之間的所有接觸區(qū)域之間。然而，在長期高溫下的高頻率往復應用中，對于粘合劑層有效地限制磁體與磁體保持件之間的相對運動而言，對均勻的覆蓋不作要求。本發(fā)明裝置預期運行時所處的環(huán)境溫度范圍可影響固化的粘合劑的玻璃化轉變溫度(Tg)、在整個典型操作溫度范圍內的拉伸強度、其硬度特性以及抗熱沖擊性。可以使用提供了所希望的約束作用的任何粘合劑材料。典型地，該粘合劑是化學可固化的或熱可固化的樹脂。也可根據(jù)具體的磁體以及磁體保持件材料來選擇具體的粘合劑 材料或體系。在本發(fā)明的裝置中，可以使用許多粘合劑脂來限制磁體與磁體保持件之間的相對軸向運動。有用的樹脂包括例如線型酚醛樹脂、雙酚A改性的酚醛環(huán)氧樹脂、雙A環(huán)氧樹月旨、氫化雙A環(huán)氧樹脂、雙F環(huán)氧樹脂以及二聚酸改性的環(huán)氧樹脂。這些樹脂可與包括二胺、雙氰胺、聚酰胺、十二琥珀酸酐、NMA, HHPA、TETA以及MeHHPA在內的多種硬化劑結合使用。諸如聚氨酯和丙烯酸樹脂等其他粘合劑體系也可用于在磁體與磁體保持件之間形成一個固化的粘合劑層。
附圖中若干視圖的簡要描述圖Ia示出了一種現(xiàn)有技術的磁體和磁體保持件的組件的平面圖。
圖Ib示出了一種現(xiàn)有技術磁體的示意性透視圖。
圖Ic以沿著圖Ia中A-A線的截面展示出了圖Ia中現(xiàn)有技術裝置的立面圖。
圖2a以平面圖展示出了一種根據(jù)本發(fā)明的裝置。
圖2b以示意性透視圖展示出了本發(fā)明中有用的一種磁體，該磁體具有從與其面部相反的表面上延伸的一個凸出部。
圖2c以沿著圖2a中的B-B線的截面展示出了圖2a的組件的立面圖。
圖3a示出了本發(fā)明的一個實施方案的平面圖，其中該磁體與該磁體保持件之間的相對的軸向運動受到限制。
圖3b是沿著圖3a中的A-A線截取的本發(fā)明的裝置的截面視圖。
圖3c是沿著圖3a中的B-B線截取的本發(fā)明裝置的截面視圖。
圖4a以及4b分別示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的俯視圖以及仰視圖，其中該磁體保持件覆蓋了該注塑模制的磁體。
圖4c是圖4a以及圖4b的裝置的截面視圖。
圖5示出了本發(fā)明的裝置的平面圖，其中一個粘合劑層對本發(fā)明的裝置賦予了軸向穩(wěn)定性。
圖5b是沿著圖5a中的A-A線截取的本發(fā)明的組件的截面視圖。
圖5c是沿著圖5a中的B-B線截取的本發(fā)明的組件的截面視圖。圖6a、6b、6c示出了根據(jù)本發(fā)明的磁體和磁體保持件的組件，其中通過磁體和磁體保持件的互補形狀而限制了一個注塑模制的磁體相對于該磁體保持件的軸向運動以及徑向
運動二者。
圖7a、7b、7c示出了根據(jù)本發(fā)明所述的一種磁體和磁體保持件的組件，其中通過磁體和磁體保持件的互補形狀、借助于一種灌封粘合劑而限制了一個燒結磁體或粘結磁體相對于該磁體保持件的軸向運動以及徑向運動二者。
本發(fā)明的詳細說明為了便于參考，下面列出了在以下詳細描述中使用的標號數(shù)字。
~~ ~ 現(xiàn)有技術磁體μ 6 凹槽
1現(xiàn)有技術磁體保持件7 榫舌 2磁體組件___8 端部_
3光滑側面的凹陷___O 裝置_
_ 4 磁體10的側面I~ 磁體
O 磁體組件___2 磁體保持件
~1~ 成形的磁體~ 凸出部
2凸出部___4 槽縫_
~1~ 磁體保持件5 _粘合劑層 _
4槽縫___O 組件_
5磁體面___I 磁體_
~6~ 對準平臺2 '磁體保持件—
裝置腰部
O____3__
~1~ 注塑模制的成形磁體 —4 凸緣區(qū)域
2磁體保持件___6 成形的空隙
~1~ 槽縫O —裝置-
~1Γ~ 凸出部— 磁體
5 安裝形狀___2 磁體保持件
O 組件___3 成形的部分
~ ~ 注塑模制的磁體~ 成形的部分
2磁體保持件___5 成形的空隙
Ml6 粘合劑灌封混
_____
4 徑向鎖定凸出部___7 端部_
~5 軸向鎖定螺紋Il 8 I成形的空隙—圖Ia示出了現(xiàn)有技術的磁體10以及磁體保持件11。按照圖Ia所示組裝時，這些部件形成一個現(xiàn)有技術磁體組件，概括地表示為12。圖Ib以示意性透視圖示出了現(xiàn)有技術磁體10。將磁體10看作一個光滑的截短的柱體，該磁體被保持在磁體保持件11中的一個同樣具有光滑側面的凹陷13中。這樣的現(xiàn)有技術組件被用于磁體-傳感器組合中，例如存在于汽車的電輔助的轉向系統(tǒng)中的那些。在這樣的應用中，磁體組件12通常被置于發(fā)動機的軸上，根據(jù)汽車轉向盤的轉動方向和轉動速度，該軸以高達3000rmp的速度順時針和逆時針地旋轉。現(xiàn)有技術磁體10的光滑彎曲側面14以及凹陷13的同等光滑的側面不包含可以在迅速、高速的往復運動過程中限制磁體10與磁體保持件11之間的徑向運動的結構。如圖Ib中的N-S線所示，磁體10通常橫過面部而被磁化，這樣使得由磁體10的極性產(chǎn)生的通量線的運動方向和速度可通過一個附近的傳感器(未示出)來記錄。如上所述，在組件12的旋轉過程中，凹陷13中的磁體10的徑向滑動會造成磁體10的運動速度和方向的誤讀。在圖2a以及圖2c中概括地用20指代的磁體組件是根據(jù)本發(fā)明制造的、并且抵抗了在磁體組件20的高速往復轉動過程中在成形的磁體21與磁體保持件23之間的徑向滑動。磁體21的形狀被確定成包括凸出部22，該凸出部自磁體21的與面部25相反的平表面延伸。磁體保持件23包括槽縫24，該槽縫與成形的磁體21的凸出部22互補。如圖2a以及2c所示的將凸出部22定位于槽縫24中時，在組件20以高速并以突然的逆向進行旋轉的過程中這些互補的形狀抵抗了相對于彼此的徑向滑動。圖2a以及圖2c示出的對準平臺(registration flat) 26用于當組裝后該組件被磁化成具有一個預定極性時使組件20在磁化器內對齊。在優(yōu)選實施方案中，該磁體的極性盡可能與一個凸出部例如凸出部22的長度對，這樣使得大量的可磁化材料位于一個基本與極性線平行的平面內，從而得到實例2中所示的高斯變化。
圖3a、3b以及3c示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置30，該裝置也被適配成用于提供軸向穩(wěn)定性。裝置30包括一個注塑模制的成形的磁體31，該磁體與成形的磁體保持件32進行組裝。在一個示例性的制造過程中，成形的磁體保持件32首先被形成為一個封閉末端的杯狀結構，在此之后穿過該封閉末端形成一個橢圓形槽縫33?？梢酝ㄟ^穿過保持件32的封閉末端鉆出多個重疊孔來制造槽縫33。如在圖3a以及3c最佳可見的，槽縫33在軸線A-A上比其在軸線B-B上長。磁體材料被注入保持件32中，這樣使得該材料填充了槽縫33并且被固化而形成一個成形的磁體31。成形的磁體31包括形狀與槽縫33互補的多個凸出部34。成形的磁體31的凸出部34與槽縫33—起作用以便當裝置30在往復模式下高速轉動時限制這些部件之間的相對的徑向運動。本發(fā)明的這個實施方案包括一個位于組件30的端部處的安裝形狀35，該實施方案闡釋了許多在安裝組件30中有用的多種構型，例如，在工業(yè)以及汽車應用中的發(fā)動機軸上。在圖4a、4b、4c中示出了根據(jù)本發(fā)明的磁體組件的另一個實施方案，該組件的徑向滑動以及軸向滑動受到限制。該組件(概括地表示為40)包括成形的磁體材料41，該材料經(jīng)注塑模制并且固化而形成一種與磁體保持件42的內部形狀互補的形狀。在圖4a以及4c中最佳所見的，磁體保持件42的內部的形狀是通過例如重疊鉆孔而被確定成包括槽縫43。該注塑模制的磁體材料填充了槽縫43并且在固化時形成了凸出部44，該凸出部的形狀與槽縫43的形狀互補。凸出部44和槽縫43 —起作用以便在組件40的高速往復旋轉過程中限制磁體41與磁體保持件42之間的相對的徑向運動。磁體保持件42的內部還包括機加工的螺紋45。在注塑模制過程中，磁體材料填充了該凹陷或者凹槽46，該凹陷或者凹槽是該螺紋結構的一部分。固化時，填充了螺紋45之間的凹槽46的材料形成了互補的突出部或榫舌47，這些突出部或榫舌與凹槽46共同作用以便限制在組件40的高速往復轉動過程中磁體41與磁體保持件42之間的軸向的相對運動。在圖4a、4b以及4c的實施方案中，凹槽46是通過在磁體保持件的內表面上制造螺紋而形成的。因為在圓柱形表面的內部制造螺紋的技術已經(jīng)很成熟，所以選擇了螺紋。在本發(fā)明的實踐中，其他形狀也是有用的。例如凹槽也是有用的，如旨在保持O型環(huán)的那些。多種用于在該磁體保持件的內表面上制造槽縫的方法對于普通技術人員而言是清楚的，并且此類槽縫旨在落入所附權利要求書的范圍內。也可以按如下方式來限制軸向的不穩(wěn)定性通過使磁體保持件42的內部逐漸縮小而使得該注塑模制的磁體材料形成一個截短的錐體，該截短的錐體的寬端與端部48相接觸，從而致使磁體41和磁體保持件42的互補形狀來抵抗相對運動。該組件40的保持該旋轉磁體41的面部在功能上接近于一個傳感器(未示出)并且被磁體保持件42的一個相對細薄的端部48覆蓋。這種任選的配置有助于在注塑模制的過程中控制磁性漿料、并且在一些應用中使用時可以保護磁體41的表面不受環(huán)境損害。圖5a、5b、5c示出了一種根據(jù)本發(fā)明的裝置，概括地表示為50，其中通過如以上圖2a、2b以及2c中示出的凸出部53以及互補的槽縫54提供了對抗磁體51與磁體保持件52之間的徑向不穩(wěn)定性的限制。然而，在圖5a、5b以及5c示出的實施方案中，是通過將磁體51粘合到磁體保持件52上的粘合劑層55來提供對抗軸向不穩(wěn)定性的限制。如上面所詳細地描述的，層55典型地為一種熱可固化的或者化學可固化的粘合劑?！D6a、6b以及6c不出了本發(fā)明的另一個實施方案,其中對組件60限制了在磁體61與磁體保持件62之間的徑向以及軸向的相對運動。磁體保持件62包括圖6a中用虛線示出的成形的空間63，該空間是一個具有狹窄腰部64的基本上圓柱形的空隙。磁體61經(jīng)注塑模制以便填充該成形的空間63，這樣使得磁體61和磁體保持件62在凸緣區(qū)域65 (大致限定了腰部64的兩端)中的互補的形狀防止了注塑模制的磁體61與磁體保持件62之間的側向運動。如在圖6b中最佳可見的，磁體保持件62以及注塑模制的磁體61的互補的截面形狀(兩者在這個實施方案中均是基本上圓形的)也限制了兩者之間的相對的軸向運動。在圖6b中示出的成形的空隙66使得能夠將組件60安裝在例如電動機(未示出)的軸上，以便在使用過程中進行高速的往復運動。圖7a、7b以及7c示出了本發(fā)明的一個實施方案，其中裝置70包括被保持在磁體保持件72中的磁體71。通過燒結磁體或粘結磁體71與成形的空隙75的成形的部分73以及74的互補形狀、與粘合劑灌封混合物76的共同作用，限制了磁體71與磁體保持件72之間的相對運動，該粘合劑灌封混合物填充了成形的空隙75的未被磁體71占據(jù)的部分。磁體保持件72的端部77覆蓋了磁體71，從而防止在運轉過程中暴露于鋒利的元件。在圖7b中示出的成形的空隙78使得能夠將組件70安裝在例如電動機(未示出)的軸上，以便在使用過程中進行高速的往復運動。
實例I圖I所示的現(xiàn)有技術磁體和磁體保持件的組件是使用一個燒結的NdFeB磁體以及一個鋁質磁體保持件制成的。測試了該組件的失效時的轉矩。該組件在INm的力時失效。為了對比，使用相同的材料制造了如圖2中所示的磁體和磁體保持件的組件并且測試了其失效時的轉矩。圖2中的組件在4. 3Nm時失效，表明了與現(xiàn)有技術的組件相比，根據(jù)本發(fā)明所述的結構能承受高得多的轉矩并且在更大程度上抵抗了徑向滑動。
實例2根據(jù)

圖1，使用燒結的鐵氧體磁體制造了現(xiàn)有技術組件。該磁體橫過其直徑被磁化。在Z平面中于該磁體表面上方IOmm的高度處測量了該磁體的高斯值。該高斯值在+/-5.0%之內變化。使用如圖2所示的帶有突出部的磁體制造了一種類似的設計并且用與該凸出部平行的極性線將其磁化。在關于圖I組件而言的Z平面上測量高斯值。其變化為+/_2%，表明了該帶有凸出部的設計提供了改進的磁性。通過上述說明將理解的是“具有改進的旋轉穩(wěn)定性和軸向穩(wěn)定性的磁體與保持件的組件”并不僅僅局限于所披露的實施方案?！熬哂懈倪M的旋轉穩(wěn)定性和軸向穩(wěn)定性的磁體與保持件的組件”的特征旨在涵蓋各種修改以及等效安排，這些修改以及等效安排被包 括在本說明的精神和范圍之內。
權利要求
1.一種裝置，包括 a.一塊磁體；以及 b.—個磁體保持件； 該磁體被定位于該磁體保持件之中，這樣使得該磁體的多個成形的部分與該磁體保持件的多個互補地成形的部分相接觸，以便在該裝置的運動過程中限制該磁體與該磁體保持件之間的相對運動。
2.如權利要求I所述的裝置，其中該磁體或磁體保持件之一包括至少一種凸出部的形狀，該凸出部的形狀與該磁體或磁體保持件中另外一個中的至少一個相對應的槽縫形狀互補。
3.如權利要求I所述的裝置，其中該磁體和磁體保持件的這些互補地成形的部分被定位成用于限制相對的徑向運動、相對的軸向運動、或這二者。
4.如權利要求3所述的裝置，其中該磁體和磁體保持件的這些互補地成形的部分被定位成用于限制相對的軸向運動。
5.如權利要求3所述的裝置，其中該磁體和磁體保持件的這些互補地成形的部分被定位成用于限制相對的徑向運動。
6.如權利要求5所述的裝置，進一步包括一種粘合劑，該粘合劑將該磁體粘合至該磁體保持件上以便限制相對的軸向運動。
7.如權利要求6所述的裝置，其中該粘合劑是一種熱可固化的或化學可固化的粘合劑樹脂。
8.如權利要求I所述的裝置，其中該磁體是一種粘結磁體。
9.如權利要求書8所述的裝置，其中該粘結磁體是各向異性的。
10.如權利要求書8所述的裝置，其中該粘結磁體是各向同性的。
11.如權利要求8所述的裝置，其中該粘結磁體是通過向該磁體保持件注入一種可流動的粉末狀磁體材料并且將該磁體材料固化在該磁體保持件中來注塑模制的。
12.如權利要求I所述的裝置，其中該磁體被磁化成具有一種預定的極性。
13.如權利要求12所述的裝置，其中在該磁體中預定極性的線被選擇為總體上對應于在該磁體中磁性材料最大數(shù)量的位置處。
14.如權利要求12所述的裝置，其中該磁體保持件包括用于在磁化過程中定向該磁體的至少一個定向刻度。
15.如權利要求14所述的裝置，包括在該保持件任一側上用作定向刻度的多個平行凸緣。
16.—種磁體-傳感器組件，包括 a.如權利要求12所述的裝置，該裝置安裝在一個軸上，這樣使得該預定的極性與該軸端部的直徑總體上對齊，該軸被適配成用于在由一個控制器確定的一個方向上并且以一個速度旋轉；以及 b.一個電子傳感器，該電子傳感器被定位成用于感測該裝置的磁通量的旋轉方向和速度，該傳感器被適配成用于提供響應于所感測的旋轉方向和速度的數(shù)據(jù)。
17.如權利要求16所述組件，其中該數(shù)據(jù)被提供用作一種工業(yè)或汽車設備的輸入數(shù)據(jù)。
18.如權利要求I所述的裝置，其中該磁體保持件包括一個封閉面，該封閉面適合于在運轉過程中保護該磁體的面部。
19.如權利要求I所述的裝置，其中該槽縫形狀是在該磁體保持件的內部側壁上并且包括一個螺紋路徑、一個凹槽和一個槽縫中的至少一項，或該槽縫形狀是在該磁體保持件的一端或在該磁體保持件的一個內壁上并且包括一個非圓形開口或者一系列的圓形開口，這些圓形開口一起形成一個非圓形的圖案。
20.如權利要求5所述的裝置，其中該磁體具有一種基本上圓柱的形狀，該圓柱的形狀帶有一個平的圓面，并且該磁體包括一個凸出部，該凸出部基本上在與該磁體的面部相反的一側上從磁體直徑上延伸，該磁體具有與由該凸出部所定義的直徑基本上平行的預定極性，并且該磁體保持件包括一個槽縫，其形狀被確定為用于接收該凸出部并且與其相接觸。
21.如權利要求3所述的裝置，其中該磁體保持件包括一個封閉端、一個具有非圓形開口的內壁以及在其內壁的一部分上的一種螺紋圖案，并且其中該磁體延伸穿過該內壁中的非圓形開口而由此提供了軸向穩(wěn)定性，并且該磁體延伸進入該螺紋而由此提供了徑向穩(wěn)定性。
全文摘要
一個保持在磁體保持件中的磁體通過一個部件上的形狀與另一個部件上的互補形狀的接觸而被限制為對抗徑向的或者軸向的不穩(wěn)定性、或者對抗這兩種不穩(wěn)定性，這些成形的部件總體上限定了一種凸出部與槽縫的安排。該磁體部件可以是一個粘結磁體并且在一個實施方案中可通過注塑模制形成在位。當該磁體被磁化成具有的極性線與按照由該磁體上的多個凸出部的位置所決定的情況由該磁性材料的體積所限定的一個路徑相匹配時，該磁體還會展現(xiàn)出改進的磁體特性。本發(fā)明在多種工業(yè)應用中并且在多種汽車應用如動力轉向系統(tǒng)中所見的磁體-傳感器組件中是有用的。
文檔編號F16M13/00GK102893071SQ201180020439
公開日2013年1月23日 申請日期2011年5月2日 優(yōu)先權日2010年5月2日
發(fā)明者斯坦利·拜倫·馬塞爾曼, 米切爾·L·斯賓塞, 維斯萬納森·潘查納森 申請人:Mbs工程有限公司