DE112010005803B4

DE112010005803B4 - Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung für Magnete mit verteilter Koerzitivität

Info

Publication number: DE112010005803B4
Application number: DE112010005803.2T
Authority: DE
Inventors: Masafumi Suzuki; Mayumi Nakanishi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2015-08-27
Anticipated expiration: 2030-08-12
Also published as: US8547086B2; CN103069294B; DE112010005803T8; US20130141080A1; DE112010005803T5; JPWO2012020479A1; WO2012020479A1; CN103069294A; JP5163813B2

Abstract

Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung (10; 10A) zur Bestimmung, ob jeder Teil eines Magneten (E) mit verteilter Koerzitivität eine Koerzitivität aufweist, die gleich oder größer ist als eine erforderliche Koerzitivität oder nicht, wobei die Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung (10; 10A) zumindest Folgendes aufweist: einen im Wesentlichen C-förmigen Magnetkörper (1); eine Erregungseinrichtung (4), die einen Magnetfluss im Magnetkörper (1) erzeugt; und einen Flussmesser (5), der einen restlichen Magnetfluss des Magneten (E) mit der verteilten Koerzitivität misst, wobei Vorsprünge (1') jeweils an entsprechenden Positionen von zwei einander gegenüber liegenden Stirnflächen (1a) des im Wesentlichen C-förmigen Magnetkörpers (1) vorgesehen sind und der Magnet (E) mit der verteilten Koerzitivität zwischen den beiden Vorsprüngen (1') gehalten wird, um einen ringförmigen Magnetkreis zu bilden, der den im Wesentlichen ringförmigen Magnetkörper (1) und den Magneten (E) mit der verteilten Koerzitivität beinhaltet, eine Einrichtung (6; 6A) zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds (GJ), die von einer magnetischen Region, die von den Vorsprüngen (1') erzeugt wird, und einer nicht-magnetischen Region (G), die Luft in deren Umgebung beinhaltet, gebildet wird, und ein umgekehrtes Magnetfeld, das die Summe des äußeren Magnetfelds (GJ), das erzeugt wird, wenn Magnetismus, der von der Erregungseinrichtung (4) erzeugt wird, durch die Vorsprünge (1') fließt, die die Einrichtung (6; 6A) zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds (GJ) bilden, und eines Entmagnetisierungsfelds (H), das der Magnet (E) mit der verteilten Koerzitivität aufweist, beinhaltet, und bei dem das äußere Magnetfeld (GJ) so angepasst wird, dass es der Koerzitivität entspricht, die für jeden Teil des Magneten (E) mit ...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung für einen Magneten mit verteilter Koerzitivität, die bestimmt, ob jeder Teil eines Magneten mit verteilter Koerzitivität, welcher in einem Motor verwendet werden soll, eine Koerzitivität aufweist, die gleich oder größer ist als die erforderliche Koerzitivität oder nicht.
Technischer Hintergrund
Ein Permanentmagnet, der in einen Rotor eines IPM-Motors usw. eingebettet ist, muss eine Koerzitivität aufweisen, die es ihm möglich macht, einer Entmagnetisierung zu widerstehen, die von einem äußeren Magnetfeld bewirkt wird, das von der Seite des Statorkerns kommt.
Das äußere Magnetfeld, das auf diesen Permanentmagneten einwirkt, ist in der Regel so beschaffen, dass es in einer Draufsicht auf den Rotor, in den der Permanentmagnet eingebettet ist, an den Eckteilen der Statorkernseite des Permanentmagneten am stärksten ist, während es zu Mitte des Rotorkerns hin schwächer wird.
Einerseits sind, was gesinterte Permanentmagnete betrifft, Metallteilchen zur Verstärkung der Koerzitivitätsleistung bzw. der Koerzitivität des Permanentmagneten entlang einer Korngrenze ab seiner Oberfläche diffundiert und dergleichen. Da für diese Metallteilchen seltene Metalle bzw. seltene Erden, wie Dysprosium, Terbium usw. verwendet werden, ist ein wichtiges Problem, das in der Technik unter dem Gesichtspunkt der Senkung der Produktionskosten für Permanentmagnete zu lösen ist, die Senkung von deren Verbrauch und die gleichzeitige Sicherstellung der gewünschten Koerzitivitätsleistung.
Was die Koerzitivitätsleistung betrifft, wie vorstehend erläutert, so variiert die Stärke des äußeren Magnetfelds, das auf einen Permanentmagneten wirkt, von Teil zu Teil, und daher unterscheidet sich auch die Koerzitivität, die für den Permanentmagneten erforderlich ist, von Teil zu Teil. Im Hinblick auf die Senkung des Verbrauchs von seltenen Metallen zur Verstärkung der Koerzitivitätsleistung durch Erzeugen eines Magneten mit verteilter Koerzitivität, bei dem die Koerzitivität des Permanentmagneten von Teil zu Teil variiert (d. h. der eine verteilte Koerzitivität aufweist), ist es somit möglich, eine Permanentmagnetproduktion zu realisieren, bei der der Verbrauch an seltenem Metall, z. B. Dysprosium usw., so weit wie möglich verringert ist und trotzdem die erforderliche Koerzitivitätsleistung erzielt wird, und bei dem eine Senkung der Produktionskosten erreicht wird.
Wenn ein Magnet mit verteilter Koerzitivität beispielsweise durch Korngrenzendiffusion erzeugt wird, ist es wichtig zu prüfen, ob jeder Teil dieses Magneten mit verteilter Koerzitivität die erforderliche Koerzitivität (eine Koerzitivität, die von Teil zu Teil variiert) aufweist, um ein zuverlässiges Produkt zu gewährleisten.
Es leuchtet jedoch ein, dass es wegen der verteilten Koerzitivität schwierig ist zu bestimmen, ob jeder Teil die erforderliche Koerzitivität aufweist oder nicht, und dass dafür ein zeitaufwändiges Prüfverfahren erforderlich ist.
Man beachte, dass die Bestimmung, ob jeder Teil eines Magneten mit verteilter Koerzitivität die erforderliche Koerzitivität aufweist oder nicht, hauptsächlich in einem Qualitätsprüfungsstadium durchgeführt wird, bevor der Magnet mit der verteilten Koerzitivität gefertigt und ausgeliefert wird.
Ferner ist es bevorzugt, dass in diesem Qualitätsprüfungsstadium eine Bestimmung, ob jeder Teil des Magneten mit der verteilten Koerzitivität eine Koerzitivität aufweist, die gleich oder größer ist als die erforderliche Koerzitivität oder nicht, in kurzer Zeit und zu möglichst niedrigen Kosten durchgeführt wird.
In Patentliteratur 1 wird eine Prüfvorrichtung zum Messen eines Entmagnetisierungszustands eines Motormagneten offenbart, wobei die Vorrichtung zumindest Folgendes aufweist: eine Spanneinrichtung, die einen Motor einspannt bzw. hält, der einen Stator und einen darin befindlichen Rotor aufweist und einen Magneten aufweist, und zwar in einer solchen Stellung, dass der Stator und der Rotor einen bestimmten mechanischen Winkel aufweisen; eine Leistungsquelle, die einen Gleichstrom durch eine Spule schickt, welche um den Stator gewickelt ist; und ein Flussmesser, der einen Entmagnetisierungszustand des Magneten misst. Unter Verwendung dieser Prüfvorrichtung ist es möglich, die gewünschten Temperaturbedingungen, den gewünschten mechanischen Winkel des Motors (im Falle eines IPM-Motors den Drehwinkel eines bestimmten Permanentmagneten in Bezug auf einen bestimmten Zahn) und die gewünschten Leitungsbedingungen (im Falle eines Dreiphasen-Wechselstrommotors die Leitungsbedingungen jeder einzelnen Phase, das heißt von U, V und W, zu einem bestimmten Zeitpunkt) zu reproduzieren, ohne ein wirkliches Fahrzeug zu verwenden. Und es wird möglich, den Entmagnetisierungsmodus eines Magneten (Permanentmagneten) unter diesen Bedingungen zu bewerten (z. B. wie viel Entmagnetisierung in welchem Teil des Magneten stattgefunden hat, wie groß der Magnetfluss des Magneten insgesamt ist, usw.).
Patentliteratur 2 beschreibt ein Verfahren zur Prüfung von Permanentmagnetsegmenten auf Magnetisierbarkeit und Beständigkeit und ein Prüfgerät hierfür, bei welchem zum Zwecke der schnellen Prüfung bei zugleich zuverlässiger Reproduzierbarkeit der Prüfwerte, unabhängig von Segmenttoleranzen und Wicklungstemperatur und Spannungsschwankungen die Feldstärke an der Innen- und/oder Außenseite des Magnetsegments gemessen und das Gegenfeld zeitabhängig solange vergrößert wird, bis eine vorgegebene Grenzfeldstärke (H₂) erreicht ist. Das Gegenfeld wird dann entweder abgeschaltet und der Restfluss gemessen oder der Fluss bei der erreichten Grenzfeldstärke (H₂) festgestellt und das Gegenfeld erst bei Erreichen der Koerzitivfeldstärke der Polarisation abgeschaltet. Im letzten Fall wird das geprüfte Magnetsegment zugleich wieder vollständig entmagnetisiert.
Patentliteratur 3 offenbart eine Vorrichtung zur Messung der Maßhaltigkeit und des magnetischen Flusses von gewölbten Dauermagnetsegmenten für Elektromotoren mittels einer Durchschublehre aus Weicheisen, in deren freien, auf die Abmessungen des Magnetsegmentes abgestimmten Querschnitt das Magnetsegment gleitend einschiebbar ist und der den Luftspalt durchquerende Fluss messbar ist.
In Patentliteratur 4 ist eine Messanordnung zur Messung der Koerzitivfeldstärke von ferromagnetischen Prüfkörpern, insbesondere von Sinterhartmetallkörpern, beschrieben, wobei die in einem magnetischen Gleichfeld bis zur magnetischen Sättigung magnetisierten Prüfkörper einem entgegengesetzt gerichteten Gleichfeld mit kontinuierlich zunehmender Feldstärke ausgesetzt werden, bis ein Magnetfeldsensor die Aufhebung der remanenten magnetischen Induktion anzeigt und die dafür erforderliche Koerzitivfeldstärke erfasst wird. Innerhalb einer Magnetfeldspule senkrecht zu deren Feldlinien im Bereich der aus dem Prüfkörper austretenden magnetischen Feldlinien ist ein magneto-resistiver Magnetfeldsensor justierbar angeordnet, der eingangsseitig an einem Mittelfrequenz-Wechselstromgenerator induktiv angekoppelt ist und ausgangsseitig mit einer elektronischen Messsteuerung in Verbindung steht.
Patentliteratur 5 offenbart schließlich eine Anordnung zur Messung an einem Dauermagneten mithilfe eines Magnetjochs und zweier im Abstand voneinander veränderbarer Pole, zwischen denen sich der Dauermagnet und eine Hallsonde befinden. Mindestens eine Spule ist dem Dauermagneten und eine der Hallsonde zugeordnet. Durch diese Anordnung soll die Durchführung von Routinemessungen an Dauermagneten und deren Auswertung einfacher und genauer als bisher gestaltet werden. Sie soll es ermöglichen, das maximale Energieprodukt von Feldstärke und Induktion direkt und ohne jede Interpolation mit hoher Genauigkeit zu erhalten. Dazu werden zwischen dem Fluxmeter und der Hallsonde einerseits und einem Anzeige- und/oder Registriermittel andererseits ein Multiplizierglied, ein Minimumdiskriminator und ein Tor angeordnet. Das Multiplizierglied besitzt zwei Eingänge und einen Ausgang, von denen ein Eingang mit dem Fluxmeter, der zweite Eingang mit der Hallsonde und der Ausgang über einen zumindest den Maximumdiskriminator enthaltenden Zweig und über einen A/D-Wandler enthaltenden Zweig mit dem Tor verbunden ist. Wird die Anordnung mit Polspule verwendet, kann sie doppelt, für jeden Pol vorgesehen sein.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP-Patentanmeldung-Offenlegung (Kokai) Nr. JP 2009-270926 A .
Patentliteratur 2: Offenlegung der deutschen Patentanmeldung mit der Nummer DE 33 24 955 A1 .
Patentliteratur 3: Offenlegung der deutschen Patentanmeldung mit der Nummer DE 25 42 774 A1 .
Patentliteratur 4: Patentschrift der deutschen demokratischen Republik mit der Nummer DD 282 832 A7 .
Patentliteratur 5: Offenlegung der deutschen Patentanmeldung mit der Nummer DE 33 30 164 A1 .

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Mit der in Patentliteratur 1 offenbarten Prüfvorrichtung ist es möglich, den Entmagnetisierungszustand eines Motormagneten präzise festzustellen, ohne beispielsweise ein wirkliches Fahrzeug verwenden zu müssen.
Jedoch muss zur Verwendung dieser Prüfvorrichtung ein Probemotor erzeugt werden, und es müssen so viele Magnete mit verteilter Koerzitivität vorbereitet werden wie in seinen Rotor eingebettet werden sollen. Wenn man beispielsweise vor einer Fertigung und Auslieferung rasch die Qualität eines Magneten mit verteilter Koerzitivität prüfen will, ist die Einstellung der oben genannten Leitungsbedingungen, Temperaturbedingungen, mechanischen Winkelbedingungen usw. gar nicht erforderlich, und es würde ausreichen, anhand eines einfachen Verfahrens zu prüfen, ob jeder Teil des betreffenden Magneten die erforderliche Koerzitivität aufweist oder nicht. Wenn einer oder eine Mehrzahl von Magneten mit verteilter Koerzitivität zufällig aus einer Mehrzahl von erzeugten Magneten mit verteilter Koerzitivität ausgewählt werden, um deren Qualität zu prüfen, ist es außerdem nicht erforderlich, eine Qualitätsprüfung in Bezug auf sämtliche Magnete mit verteilter Koerzitivität, die in dem Motor verwendet werden sollen, durchzuführen.
Mit der Prüfvorrichtung, die beispielsweise in Patentliteratur 1 offenbart ist, ist es daher schwierig, in kurzer Zeit zu bestimmen, ob jeder Teil eines Magneten mit verteilter Koerzitivität, der in einem Rotor eingebettet ist, eine Koerzitivität aufweist, die gleich oder größer ist als die erforderliche Koerzitivität oder nicht. Ferner besteht auch ein erheblicher Spielraum zur Reduzierung der mit der Prüfung im Zusammenhang stehenden Kosten.
Somit besteht beispielsweise ein hoher Bedarf an der Entwicklung einer Vorrichtung, die in der Lage ist, in kurzer Zeit und präzise zu bestimmen, ob jeder Teil eines Magneten mit verteilter Koerzitivität die erforderliche Koerzitivität aufweist oder nicht.
Man beachte, dass es mit dieser Vorrichtung keineswegs notwendig ist, den Wert der Koerzitivität, den jeder Teil eines Magneten mit verteilter Koerzitivität aufweist, genau festzustellen, und dass es nur erforderlich ist, zu prüfen, ob jeder Teil eines Magneten mit verteilter Koerzitivität eine Koerzitivität aufweist, die gleich oder größer ist als die erforderliche Koerzitivität oder nicht. Der Grund dafür ist, dass es zur Gewährleistung der Koerzitivitätsleistung eines Magneten mit verteilter Koerzitivität ausreicht, zu überprüfen, ob jeder Teil des Magneten mit der verteilten Koerzitivität eine Koerzitivität aufweist, die gleich oder größer ist als die erforderliche Koerzitivität oder nicht, wobei es extrem schwierig ist, darüber hinaus die genaue Koerzitivität jedes einzelnen Teils festzustellen, was außerdem überaus zeitaufwändig und arbeitsaufwändig wäre und möglicherweise bewirken würde, dass die Prüfvorrichtung teuer wird.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben genannten Probleme durchgeführt, und ihre Aufgabe ist die Schaffung einer Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung für einen Magneten mit verteilter Koerzitivität, die in der Lage ist, in kurzer Zeit und mit hoher Präzision und zu möglichst niedrigen Prüfkosten zu bestimmen, ob jeder Teil des Magneten mit der verteilten Koerzitivität eine Koerzitivität aufweist, die gleich oder größer ist als die erforderliche Koerzitivität oder nicht.
Problemlösung
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, ist eine Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung für einen Magneten mit verteilter Koerzitivität gemäß der vorliegenden Erfindung eine Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung zum Bestimmen, ob jeder Teil des Magneten mit der verteilten Koerzitivität eine Koerzitivität aufweist, die gleich oder größer ist als die erforderliche Koerzitivität oder nicht, wobei die Vorrichtung zumindest Folgendes aufweist: einen im Wesentlichen C-förmigen Magnetkörper; eine Erregungseinrichtung, die einen Magnetfluss in dem magnetischen Körper erzeugt; und einen Flussmesser, der einen restlichen Magnetfluss des Magneten mit der verteilten Koerzitivität misst, wobei Vorsprünge jeweils an entsprechenden Positionen von zwei einander gegenüber liegenden Stirnflächen des im Wesentlichen C-förmigen Magnetkörpers vorgesehen sind, der Magnet mit der verteilten Koerzitivität zwischen den beiden Vorsprüngen gehalten wird, um einen ringförmigen Magnetkreis zu bilden, der den im Wesentlichen C-förmigen Magnetkörper und den Magneten mit der verteilten Koerzitivität beinhaltet, eine Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds von einer magnetischen Region, die von den Vorsprüngen erzeugt wird, und einer nicht-magnetischen Region, die Luft in deren Umgebung beinhaltet, gebildet wird, und in einem umgekehrten Magnetfeld, das die Summe des äußeren Magnetfelds, das erzeugt wird, wenn Magnetismus, der von der Erregungseinrichtung erzeugt wird, durch die Vorsprünge fließt, die die Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds bilden, und eines Entmagnetisierungsfelds, welches der Magnet mit der verteilten Koerzitivität aufweist, ist, das äußere Magnetfeld so angepasst wird, dass es der Koerzitivität entspricht, die für jeden Teil des Magneten mit der verteilten Koerzitivität erforderlich ist, und der restliche Magnetfluss bzw. der Magnetfluss, der übrig bleibt, wenn die Koerzitivität, die für jeden Teil des Magneten mit der verteilten Koerzitivität erforderlich ist, als umgekehrtes Magnetfeld auf den Magneten mit der verteilten Koerzitivität eingewirkt hat, mit dem Flussmesser gemessen wird, um zu bestimmen, ob jeder Teil des Magneten mit der verteilten Koerzitivität die erforderliche Koerzitivität aufweist oder nicht.
Ein Magnet mit verteilter Koerzitivität, der als Objekt der Bestimmung durch eine Bestimmungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung genommen wird, kann ein Magnet mit verteilter Koerzitivität sein, der für eine Postproduktions-Leistungsprüfung während der Fertigung des Magneten, während der Fertigung des IPM-Motors, in den der Magnet eingebaut wird, während der Fertigung des Fahrzeugs, in den dieser IPM-Motor eingebaut wird, oder nach Einbringung in eine bestimmte Umgebung, beispielsweise nach einer Testfahrt des Fahrzeugs usw., aus einem Rotor genommen wird.
Ein Magnetkörper, der diese Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung bildet, ist im Wesentlichen C-förmig und weist Vorsprünge auf, die jeweils an entsprechenden Positionen an zwei einander gegenüber liegenden Stirnflächen vorgesehen sind. Hierbei kann der Ausdruck „im Wesentlichen C-förmig” eine Form, wo ein Teil eines Rahmens, der von oben gesehen rechteckig ist, weggeschnitten ist, eine Form, wo ein Teil eines von oben gesehenen Kreises (Ringes) oder einer Ellipse weggeschnitten ist, usw. bezeichnen.
Ferner stehen an diesem weggeschnittenen Abschnitt Vorsprünge von entsprechenden Positionen an zwei einander gegenüber liegenden Stirnflächen vor, und ein Magnet mit verteilter Koerzitivität, der das Objekt einer Koerzitivitätsleistungsbestimmung ist, wird zwischen den beiden Vorsprüngen gehalten.
In einem Zustand, wo der Magnet mit der verteilten Koerzitivität so gehalten wird, wird ein ringförmiger Magnetkreis von dem im Wesentlichen C-förmigen Magnetkörper und dem Magneten mit verteilter Koerzitivität gebildet.
Hierbei variiert das äußere Magnetfeld, das von der Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds erzeugt wird, das die magnetische Region und die nichtmagnetische Region, welche die Luft in ihrer Umgebung beinhaltet, aufweist, abhängig von den Positionen, wo die Vorsprünge an den Stirnflächen des Magnetkörpers ausgebildet sind, oder genauer abhängig davon, wo an den Stirnflächen des Magnetkörpers von oben gesehen die Vorsprünge angeordnet sind (mittlere Positionen, linke Ränder oder rechte Ränder, Positionen, die näher an den linken Rändern liegen, Positionen, die näher an den rechten Rändern liegen, etc.) usw.
Zum Beispiel wurde von den Erfindern festgestellt, dass im Falle eines Magneten, wo die Koerzitivität, die der Magnet mit der verteilten Koerzitivität aufweist, in den Eckteilen relativ hoch ist und im mittleren Teil relativ niedrig ist, durch die Ausbildung der Vorsprünge in den mittleren Regionen der Stirnflächen des Magnetkörpers problemlos ein äußeres Magnetfeld gebildet wird, das eine umgekehrtes Magnetfeld bildet, welches der erforderlichen Koerzitivität vergleichbar ist. Man beachte, dass der Ausdruck mittlere Region, wie oben verwendet, von oben gesehen beispielsweise auf das mittlere Drittel oder Viertel der Region der Stirnfläche bezogen ist. Die Höhe der Vorsprünge ähnelt der Höhe des Magnetkörpers, und ihre Breite beträgt zum Beispiel nur 1/3, 1/4 usw. der Breite des Magnetkörpers.
Von dem Magnetfluss, der vom Magneten erzeugt wird, ist der Magnetfluss, der nicht aus dem Magneten hinaus dringt und der innerhalb des Magneten entgegen der Magnetisierungsrichtung vom S-Pol zum N-Pol fließt, das „Entmagnetisierungsfeld”. Das „umgekehrte Magnetfeld”, das in einer Richtung, die der Magnetisierungsrichtung des Magneten entgegengesetzt ist, an den Magneten angelegt wird, umfasst die Summe dieses „Entmagnetisierungsfelds” und des „äußeren Magnetfelds”, das an der Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds erzeugt wird.
Da „Koerzitivität” der Wert einer physikalische Eigenschaft ist, der darstellt, bis zu einem welchen Grad einem umgekehrten Magnetfeld widerstanden werden kann, ohne dass eine Entmagnetisierung bewirkt wird, wenn ein umgekehrtes Magnetfeld an einen Magneten angelegt wird, wird ein äußeres Magnetfeld erzeugt, wie gewünscht, um ein umgekehrtes Magnetfeld zu erzeugen, das der erforderlichen Koerzitivität entspricht, wobei die erforderliche Koerzitivität von Teil zu Teil variiert, und dieses wird an einen Magneten mit verteilter Koerzitivität angelegt, welcher das Objekt einer Prüfung ist und welche zwischen Vorsprüngen gehalten und gesichert wird.
Wenn der Magnetismus, der durch den im Wesentlichen C-förmigen Magnetkörper geflossen ist, durch die Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds hindurchgeht, wird der Magnetismus hauptsächlich durch die Vorsprünge der magnetischen Regionen hindurchgehen. Während ein gleichmäßiges Magnetfeld (äußeres Magnetfeld) erzeugt wurde, während der Magnetismus durch den Magnetkörper geflossen ist, kann es sein, dass das äußere Magnetfeld in der gewünschten ungleichmäßigen Art und Weise gestört wird, wenn der Magnetismus durch die Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds fließt.
Genauer werden durch Anpassen der von oben gesehenen Breite und Höhe der Vorsprünge (der magnetischen Regionen) bei gleichzeitiger Anpassung der Positionen, an denen die Vorsprünge an den Stirnflächen angeordnet sind, das Verhältnis der Breite der Vorsprünge zur Gesamtbreite der Stirnflächen usw., die Breite und Länge der nicht-magnetischen Regionen, welche die Luft beinhalten, die in der Umgebung der Vorsprünge vorhanden ist, bei welchen es sich um die magnetischen Regionen handelt, das Verhältnis der nicht-magnetischen Regionen zur Gesamtbreite in Bezug auf die von oben gesehenen Stirnflächen usw. angepasst. Somit werden infolge der Änderung von der Länge, der Breite, Anbringungspositionen, Verhältnisse usw. die Stärke ebenso wie die Art und das Ausmaß der Ungleichmäßigkeit des erzeugten äußeren Magnetfelds angepasst.
Das Entmagnetisierungsfeld der Teile des Magneten mit der verteilten Koerzitivität, der zwischen den Vorsprüngen gehalten wird, die den nicht-magnetischen Regionen zugewandt sind, zeigt insbesondere eine Tendenz, im Verhältnis zum Entmagnetisierungsfeld der Teile, die den magnetischen Regionen zugewandt sind, größer zu werden, weil die Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds die magnetischen Regionen und die nicht-magnetischen Regionen angrenzend an den Magneten mit der verteilten Koerzitivität aufweist. Beispielsweise ist im Falle einer Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds, in der die Vorsprünge, welche die magnetischen Regionen bilden, jeweils in der Mitte der Stirnflächen des Magnetkörpers vorgesehen sind, und in der die nicht-magnetischen Regionen, welche Luft beinhalten, in ihrer Umgebung vorgesehen sind, das Entmagnetisierungsfeld in der Mitte des Magneten mit der verteilten Koerzitivität, der zwischen den Vorsprüngen gehalten wird, klein, und das Entmagnetisierungsfeld am Umfang wird groß. Man beachte, dass diese Tendenz für Magnete im Allgemeinen gilt, und dass eine Stärkenverteilung für das Entmagnetisierungsfeld innerhalb eines Magneten abhängig von der Dichte (Verteilung) des magnetischen Körpers am Umfangsrand des Magneten erzeugt wird.
Somit werden mit einer Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung insbesondere für eine Region eines Magneten mit verteilter Koerzitivität, wo das Entmagnetisierungsfeld groß ist (dies wird durch die Gestaltung der Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds angepasst), während das Entmagnetisierungsfeld wirksam genutzt wird, ein Magnetismus, der von einer Erregungseinrichtung erzeugt wird, ein äußeres Magnetfeld, das ausgebildet wird, wenn dieser Magnetismus fließt, usw. auf solche Weise angepasst, dass das umgekehrte Magnetfeld, das die Summe des ungleichmäßigen äußeren Magnetfelds, das von der oben genannten Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds erzeugt wird, und dieses Entmagnetisierungsfeld ist, ein Wert wird, der mit der Koerzitivität vergleichbar ist, die für jedes Teil des Magneten mit der verteilten Koerzitivität erforderlich ist.
Wenn der Magnet mit der verteilten Koerzitivität, welcher der Gegenstand der Bestimmung ist, hierbei einen Permanentmagneten beinhaltet, der in einem Rotor eines IPM-Motors eingebettet ist, kann der Ausdruck „Koerzitivität, die für jeden Teil des Magneten mit der verteilten Koerzitivität erforderlich ist”, hierbei eine Koerzitivität bezeichnen, die gleich oder größer ist als das umgekehrte Magnetfeld, dem jeder Teil dieses Permanentmagneten (z. B. jede Teilregion des Permanentmagneten, wo der Permanentmagnet wirklich in eine vorgegebenen Anzahl von Blöcken unterteilt ist, usw.) innerhalb des Rotors ausgesetzt ist. Beispielsweise wird die Summe des Magnetfelds, das von der Statorseite her eintritt, des Entmagnetisierungsfelds, das im Rotor erzeugt wird, usw. die Koerzitivität, die für jeden Teil erforderlich ist. Da ferner das Magnetfeld, das von der Statorseite her eintritt, beispielsweise ungehinderter auf die Eckteile des Permanentmagneten einwirkt, der in dem Rotor eingebettet ist, wird die Koerzitivität, die für die Eckteile des Permanentmagneten erforderlich ist, in Relation zu den anderen Teilen höher.
Statt die Koerzitivität, die für jeden Teil eines Magneten mit verteilter Koerzitivität erforderlich ist, nur mit einem äußeren Magnetfeld auszubilden, das infolge eines von einer Erregungseinrichtung erzeugten Magnetismus erzeugt wird, der durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds hindurch geht, wird somit ein umgekehrtes Magnetfeld ausgebildet, das der Koerzitivität entspricht, die für jeden Teil des Magneten mit der verteilten Koerzitivität erforderlich ist, wobei das Entmagnetisierungsfeld wirksam genutzt wird, das der Magnet mit der verteilten Koerzitivität selbst aufweist. Infolgedessen wird es auf diese Weise überflüssig, einen starken Strom von einer Leistungsquelle, die die Erregungseinrichtung darstellt, zuzuführen.
Ferner wird durch Ausbilden des umgekehrten Magnetfelds, das der Koerzitivität entspricht, die für jeden Teil des Magneten mit der verteilten Koerzitivität erforderlich ist, aus dem erzeugten äußeren Magnetfeld und dem Entmagnetisierungsfeld, durch dessen Einwirkung auf den Magneten mit der verteilten Koerzitivität und durch Prüfen, ob es zu einer Entmagnetisierung gekommen ist oder nicht, mittels eines Flussmessers bestimmt, ob jeder Teil des Magneten mit der verteilten Koerzitivität die erforderliche Koerzitivität aufweist oder nicht.
Wenn in diesem Fall der Magnet mit der verteilten Koerzitivität, der in der Bestimmungsvorrichtung angeordnet ist, eine Koerzitivität aufweist, die größer ist als das umgekehrte Magnetfeld, das an ihn angelegt wird und das der erforderlichen Koerzitivität entspricht, wird der Magnet nicht entmagnetisiert, und somit nimmt der Magnetfluss nicht ab.
Wenn dagegen der Magnet mit der verteilten Koerzitivität nur eine Koerzitivität aufweist, die gleich oder geringer ist als das angelegte Magnetfeld, das der erforderlichen Koerzitivität entspricht, wird der Magnet entmagnetisiert, und somit nimmt der Magnetfluss ab.
Durch Messen des restlichen Magnetflusses mit einem Flussmesser, d. h. durch Messen ob es zu einer Entmagnetisierung gekommen ist oder nicht, wird es somit möglich zu bestimmen, ob jeder Teil des Magneten mit der verteilten Koerzitivität eine Koerzitivität aufweist, die gleich oder größer ist als die erforderliche Koerzitivität oder nicht.
Ferner bedeutet der Ausdruck „Koerzitivitätsleistung” wie hierin verwendet, „eine Koerzitivität aufweisen, die gleich oder größer ist als die erforderliche Koerzitivität” und verlangt keine Feststellung eines spezifischen Koerzitivitätswerts.
Gemäß der oben genannten Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung wird somit nur ein Magnet mit verteilter Koerzitivität in die Bestimmungsvorrichtung eingebracht, ein umgekehrtes Magnetfeld, das der Koerzitivität entspricht, die für jeden Teil erforderlich ist, wird von einem äußeren Magnetfeld, das erzeugt wird, wenn ein vorgegebener Magnetismus durch den gebildeten Magnetkreis fließt, und dem Entmagnetisierungsfeld, das der Magnet mit der verteilten Koerzitivität aufweist, ausgebildet und an den Magneten mit der verteilten Koerzitivität angelegt, bei dem es sich um das Objekt der Bestimmung handelt. Infolgedessen wir umgehend bestimmt, ob jeder Teil des Magneten mit der verteilten Koerzitivität eine Koerzitivität aufweist, die gleich oder größer ist als die erforderliche Koerzitivität oder nicht, und Qualität kann in Bezug auf die Koerzitivitätsleistung innerhalb eines kurzen Zeitraums garantiert werden.
Man beachte, dass ein Magnet mit verteilter Koerzitivität, der als Gegenstand der Bestimmung durch eine Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung genommen wird, unter anderem einen Permanentmagneten beinhalten kann, der in einem Motor verwendet wird und dessen Koerzitivität verteilt ist, und einen ternären Neodym-Magneten, wo Eisen und Bor zu Neodym hinzugefügt sind, einen Samarium-Cobalt-Magneten, der eine binäre Legierung aus Samarium und Cobalt aufweist, einen Ferritmagneten, der hauptsächlich aus einem Eisenoxidpulver besteht, einen Alnico-Magneten, der aus Aluminium, Nickel, Cobalt besteht, usw. beinhalten kann.
Hierbei kann die Gestaltung so sein, dass ein Flansch, der einen Magnetkörper beinhaltet, so vorgesehen ist, dass er von der Seite jeder der Vorsprünge, die die Einrichtung zur Erzeugung des äußeren Magnetfelds bilden, vorsteht und in die nicht-magnetische Region hinein ragt, und so, dass das erzeugte äußere Magnetfeld von diesen Flanschen angepasst wird.
Dadurch, dass ein Flansch von irgendeiner Stelle in der Mitte des Vorsprungs aus in die nicht-magnetische Region vorsteht, welche die Luft in seiner Umgebung beinhaltet, können die Stärke des äußeren Magnetfelds und die Beschaffenheit und der Grad seiner Ungleichmäßigkeit durch Anpassen der Positionen, wo die Flansche von den Vorsprüngen vorstehen, der Breite der Flansche und der Strecke, über die die Flansche vorstehen, angepasst werden.
Außerdem kann eine spezielle Gestaltung der Erregungseinrichtung eine Erregungseinrichtung beinhalten, die eine Spule, die um den Magnetkörper herum ausgebildet ist, und eine Leistungsquelle aufweist, die einen Gleichstrom durch diese Spule schickt.
Wie oben erörtert, wird mit einer Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung das Entmagnetisierungsfeld, das der Magnet an sich aufweist, wirksam genutzt, während gleichzeitig das umgekehrte Magnetfeld, das der Koerzitivität entspricht, die für jeden Teil des Magneten mit der verteilten Koerzitivität erforderlich ist, aus der Summe dieses Entmagnetisierungsfelds und dem äußeren Magnetfeld, das an der Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds erzeugt wird, gebildet wird. Da die Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds die magnetischen Regionen und die nicht-magnetischen Regionen aufweist, welche an den Magneten mit der verteilten Koerzitivität angrenzen, zeigt insbesondere das Entmagnetisierungsfeld der Teile des Magneten mit der verteilten Koerzitivität, der zwischen den Vorsprüngen gehalten wird, die den nicht-magnetischen Regionen zugewandt sind, eine Tendenz, in Relation zum Entmagnetisierungsfeld der Teile, die dem magnetischen Regionen zugewandt sind, größer zu werden.
In Bezug auf einen Magneten mit verteilter Koerzitivität, bei dem es sich um den Gegenstand der Bestimmung handelt, ist es somit insbesondere für eine Region mit einem großen Entmagnetisierungsfeld durch Ausbilden des umgekehrten Magnetfelds unter effizienter Nutzung dieses Entmagnetisierungsfelds überflüssig, einen starken Strom von einer Leistungsquelle durch die Spule fließen zu lassen, um das äußere Magnetfeld zu bilden, das der Koerzitivität entspricht, die für jeden Teil des Magneten mit der verteilten Koerzitivität erforderlich ist.
Ferner weist eine bevorzugte Ausführungsform einer Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine thermostatische Kammer auf, die zumindest den Magneten mit der verteilten Koerzitivität in eine Atmosphäre mit simulierter Temperatur bringt.
Die Koerzitivität eines Magneten hat die Tendenz, abhängig von der Temperatur zu variieren. Außerdem wird im Allgemeinen eine verteilte Koerzitivität, die unter einer bestimmten Temperaturbedingung gewünscht ist, von den jeweiligen Teilen eines Magneten mit verteilter Koerzitivität verlangt.
Genauer werden beispielsweise für Temperaturbedingungen eines Motors, der in einem wirklichen Fahrzeug eingebaut ist, gewünschte Temperaturbedingungen des Motors, wie Temperaturbedingungen während eines Motorbetriebs in großer Hitze, Temperaturbedingungen während eines Motorbetriebs in Regionen, in denen kaltes Wetter herrscht, usw. in einer thermostatischen Kammer reproduziert, und die Koerzitivität und der Entmagnetisierungsmodus jedes Teils des Magneten mit der verteilten Koerzitivität werden in dieser Atmosphäre mit simulierter Temperatur bewertet. Somit wird es möglich, eine Bestimmung der Koerzitivitätsleistung bzw. der Koerzitivität eines Magneten mit verteilter Koerzitivität durchzuführen, die die erwarteten Temperaturbedingungen berücksichtigt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird gemäß einer Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung für einen Magneten mit verteilter Koerzitivität der vorliegenden Erfindung ein umgekehrtes Magnetfeld, das der Koerzitivität entspricht, die für jeden Teil des Magneten mit der verteilten Koerzitivität erforderlich ist, mit einem äußeren Magnetfeld, das erzeugt wird, wenn Magnetismus, der von einer Erregungseinrichtung bewirkt wird, durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds fließt, und dem Entmagnetisierungsfeld, das der Magnet an sich aufweist, gebildet, und es wird gemessen, ob eine Entmagnetisierung in den einzelnen Teilen stattfindet oder nicht, oder es wird der Magnetfluss in diesen Teilen gemessen, wenn es an den Magneten mit der verteilten Koerzitivität angelegt wird. Somit kann zu niedrigen Kosten für die Durchführung der Prüfung und in kurzer Zeit bestimmt werden, ob jeder Teil des Magneten mit der verteilten Koerzitivität eine Koerzitivität aufweist, die gleich oder größer ist als die erforderliche Koerzitivität.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Skizze, die eine Ausführungsform einer Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellt.
2(a) ist eine Skizze, die einen Zustand darstellt, wo ein Magnet mit verteilter Koerzitivität in die in 1 dargestellte Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung eingebracht wird und Magnetismus, der von einer Erregungseinrichtung erzeugt wird, durch einen Magnetkreis fließt. (b) und (c) sind Skizzen, die Ausführungsformen einer mittleren Region darstellen, wo ein Vorsprung ausgebildet ist.
3 ist eine schematische Skizze, die ein Entmagnetisierungsfeld innerhalb eines Magneten mit verteilter Koerzitivität und ein äußeres Magnetfeld darstellt, das von einer Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds erzeugt wird.
4 ist eine schematische Skizze, die eine andere Ausführungsform einer Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds darstellt.
5 ist eine schematische Skizze, die eine andere Ausführungsform einer Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellt.
6 ist eine Skizze, die Beispiele für Standardwerte von verteilter Koerzitivität in Bezug auf ein Analysemodell und Analyseergebnisse des umgekehrten Magnetfelds und Werte für dessen Entmagnetisierungsfeld darstellt, wenn die Einrichtung für die Erzeugung eines äußeren Magnetfelds variiert wird.
Bezugszeichenliste

1: Magnetkörper
1a: Stirnfläche
1': Vorsprung (magnetische Region)
1'': Flansch
2: Leistungsquelle
2': Klemmenblock
3: Spule
4: Erregungseinrichtung
5: Flussmesser
6, 6A: Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds
7: Thermostatische Kammer
10, 10A: Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung
E: Magnet mit verteilter Koerzitivität (Permanentmagnet)
G: Nicht-magnetische Region
K: Spalt
J: Magnetismus
H: Entmagnetisierungsfeld
GJ: Äußeres Magnetfeld

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Obwohl die Vorsprünge in den dargestellten Beispielen in den mittleren Regionen der Stirnflächen des Magnetkörpers vorgesehen sind, ist die Gestaltung der Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds natürlich keineswegs auf die dargestellten Beispiele beschränkt, und bei der Erzeugung eines äußeren Magnetfelds, das ein umgekehrtes Magnetfeld erzeugt, welches der Koerzitivität entspricht, die für die einzelnen Teile eines Magneten mit verteilter Koerzitivität erforderlich ist, können beispielsweise Vorsprünge in Randteilen der Stirnflächen, in Regionen, die näher an den Randteilen liegen, usw. vorgesehen sein.
1 zeigt schematisch eine Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die die Koerzitivitätsleistung bzw. Koerzitivität eines Magneten mit verteilter Koerzitivität bestimmt. 2a ist eine Skizze, die einen Zustand darstellt, wo ein Magnet mit verteilter Koerzitivität in die in 1 dargestellte Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung eingebracht ist und wo Magnetismus, der von einer Erregungseinrichtung erzeugt wird, durch den Magnetkreis fließt. 2b und c sind beides Skizzen, die Ausführungsformen der mittleren Regionen darstellen, wo die Vorsprünge ausgebildet sind.
Eine in 1 dargestellte Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung 10 weist im Allgemeinen auf: einen Magnetkörper 1, der von oben gesehen im Wesentlichen C-förmig ist; Spulen 3, 3, die um den Magnetkörper 1 herum ausgebildet sind; eine Leistungsquelle 2, die Strom zu den Spulen 3 liefert; und einen Flussmesser 5, der den restlichen Magnetfluss eines Magneten E mit verteilter Koerzitivität misst oder der misst, ob in diesem eine Entmagnetisierung stattgefunden hat oder nicht, wenn ein umgekehrtes Magnetfeld an den Magneten mit der verteilten Koerzitivität angelegt wird.
An einem Abschnitt des Magnetkörpers 1 sind zur Festlegung eines Spalts K, in den der Magnet E mit der verteilten Koerzitivität eingebracht und platziert werden soll (X-Richtung), Vorsprünge 1' vorgesehen, die von den mittleren Regionen der beiden einander gegenüber liegenden Stirnflächen 1a zum Spalt K vorragen. Wie in 2 dargestellt ist, fließt Magnetismus durch die Vorsprünge 1', um durch den Magneten E mit der verteilten Koerzitivität hindurchzugehen, und diese Vorsprünge 1' bilden magnetische Regionen.
Dagegen befinden sich in der Umgebung dieser Vorsprünge 1' nicht-magnetische Regionen G, die Luft beinhalten. Die magnetischen Regionen, welche die Vorsprünge 1' beinhalten, und diese nicht-magnetischen Regionen G bilden eine Einrichtung 6 zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds.
In dem dargestellten Beispiel ist die Spule 3 hinter den einzelnen Vorsprüngen 1' ausgebildet. Ein Leiterdraht ist auf solche Weise vorgesehen, dass der Leiterdraht, der von der Leistungsquelle 2 kommt, so gewunden ist, dass er eine der Spulen 3 bildet, dass der Leiterdraht, der von dieser Spule 3 ausgeht, ferner die andere Spule 3 bildet, und dass der Leiterdraht, der von dieser Spule 3 ausgeht, zur Leistungsquelle 2 zurückkehrt. Wenn Gleichstrom, der von der Leistungsquelle 2 geliefert wird, nacheinander durch die Spulen 3, 3 fließt (Y-Richtung), wird ein Magnetismus J erzeugt, der durch einen ringförmigen Magnetkreis fließt, der den Magnetkörper 1 und den Magneten E mit der verteilten Koerzitivität, der zwischen den Vorsprüngen 1', 1' gehalten wird, beinhaltet.
Der Magnet E mit der verteilten Koerzitivität ist ein Magnet mit einer Gestaltung, wo Koerzitivität nach Wunsch verteilt ist, während Dysprosium, Terbium usw. entlang der Korngrenze von der Oberfläche eines gesinterten Permanentmagneten, der beispielsweise in einem nicht dargestellten Rotor eingebettet ist, der Bestandteil eines IPM-Motors ist, usw. diffundiert ist. Ferner kann dieser Permanentmagnet unter anderem einen ternären Neodym-Magneten, in dem Eisen und Bor zu Neodym hinzugefügt sind, einen Samarium-Cobalt-Magneten, der eine binäre Legierung aus Samarium und Cobalt aufweist, einen Ferrit-Magneten, der hauptsächlich aus einem Eisenoxidpulver besteht, einem Alnico-Magneten, der aus Aluminium, Nickel, Cobalt gebildet ist, usw. beinhalten.
Während der dargestellte Magnetkörper 1 eine Form ist, wo ein Abschnitt eines rechteckigen Rahmens weggeschnitten ist, kann er außer der genannten unter anderem auch eine Form aufweisen, wo von oben gesehen ein Abschnitt eines Kreises (Rings) oder einer Ellipse weggeschnitten ist.
Was die Vorsprünge 1' betrifft, so kann außerdem deren Breite nach Bedarf angepasst werden, beispielsweise bei einer Gestaltung, wo sie, wie in 2b dargestellt, eine Breite t1, die 1/3 der Breite des Magnetkörpers 1 ausmacht, in mittleren Regionen der Stirnflächen 1a des Magnetkörpers 1 aufweisen, oder bei einer Gestaltung, wo sie, wie in 2c dargestellt, eine Breite t2, die 1/4 der Breite des Magnetkörpers 1 ausmacht, in mittleren Regionen der Stirnflächen 1a des Magnetkörpers 1 aufweisen, usw.
Genauer werden, was die Breite und vorragende Länge der Vorsprünge 1' betrifft, wie später noch erörtert wird, bei der Anlegung eines umgekehrten Magnetfelds (der Summe eines äußeren Magnetfelds und des Entmagnetisierungsfelds des Magneten) mit einem verteilten Standard, das der erforderlichen Koerzitivität entspricht, an einen Magneten mit verteilter Koerzitivität durch Anpassen der Breite und der vorstehenden Länge der Vorsprünge 1' gleichzeitig auch die Breite und die Länge der nicht-magnetischen Regionen in deren Umgebung angepasst. Durch solche Anpassungen variieren der Wert des äußeren Magnetfelds und der Wert des umgekehrten Magnetfelds, welches das Entmagnetisierungsfeld und dieses äußere Magnetfeld beinhaltet. Infolgedessen werden die Breite und die vorstehende Länge des Vorsprungs 1' auf solche Weise angepasst, dass das umgekehrte Magnetfeld, das die verteilte Koerzitivität aufweist, der Koerzitivität mit einem verteilten Standard entspricht.
Man beachte, dass der Wert des äußeren Magnetfelds auch mit dem Wert des Stroms variiert, der den Magnetismus bildet, und dass daher die Gestaltung der Einrichtung 6 zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds auch den Stromwert berücksichtigt, und dass somit das äußere Magnetfeld, welches das umgekehrte Magnetfeld bildet, das an den Magneten mit der verteilten Koerzitivität angelegt werden soll, angepasst wird.
3 ist eine schematische Skizze, die ein Entmagnetisierungsfeld innerhalb eines Magneten mit verteilter Koerzitivität und ein äußeres Magnetfeld darstellt, das von einer Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds erzeugt wird.
Wie in der Skizze dargestellt ist, gibt es, was den Magneten E mit der verteilten Koerzitivität betrifft, in dem Magnetfluss, der vom Magneten erzeugt wird, ein Entmagnetisierungsfeld H, wo der Magnetfluss nicht aus dem Magneten hinaus geht und entgegen der Magnetisierungsrichtung (S-Pol → N-Pol) innerhalb des Magneten fließt.
Das Entmagnetisierungsfeld H zeigt die Tendenz, umso kleiner zu werden, je geschlossener der Magnetkreis ist. Im Falle eines C-förmigen Magnetkreises, wie dem in der Skizze wird das Entmagnetisierungsfeld umso kleiner, je mehr die Umgebung der N-Polfläche und der S-Polfläche der Magnetpole mit einem weichen Magnetkörper gefüllt ist. Dagegen wird das Entmagnetisierungsfeld umso größer, je weniger dicht der weiche Magnetkörper ist. Man beachte, dass diese Tendenz für Magnete im Allgemeinen gilt und nicht speziell für Magnete mit verteilter Koerzitivität.
Mit der Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung 10, die in der Skizze dargestellt ist, wird an den Umfangsregionen des Magneten E mit der verteilten Koerzitivität, die den nicht-magnetischen Regionen der Einrichtung 6 zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds entsprechen, ein relativ großes Entmagnetisierungsfeld H gebildet. Somit wird unter effizienter Nutzung dieses Entmagnetisierungsfelds H die Summe des äußeren Magnetfelds GJ, das an der Einrichtung 6 zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds erzeugt wird, und des Entmagnetisierungsfelds H als umgekehrtes Magnetfeld, das der Koerzitivität mit einem verteilten Standard entspricht, die für den Magneten mit der verteilten Koerzitivität erforderlich ist, an den Magneten E mit der verteilten Koerzitivität angelegt.
Da die Einrichtung 6 zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds magnetische Regionen und nicht-magnetische Regionen beinhaltet, ist es möglich, für das äußere Magnetfeld GJ ein ungleichmäßiges Magnetfeld zu bilden.
Falls der Magnet mit der verteilten Koerzitivität hier beispielsweise ein Magnet ist, der in einen Rotor eines IPM-Motors eingebettet ist, so bezeichnet der Ausdruck „Koerzitivität mit einem verteilten Standard” die Summe des Magnetfelds, das vom Statorkern her hereinkommt, und des Entmagnetisierungsfelds innerhalb des Magneten und insbesondere die erforderliche Koerzitivität, die von Teil zu Teil variiert, da das Magnetfeld, das vom Statorkern her hereinkommt, in Bezug auf die Stärke des Magnetfelds, das auf die einzelnen Teile des Magneten mit der verteilten Koerzitivität im Rotor wirkt, erheblich variiert, was bewirkt, dass die Koerzitivität, die für den Permanentmagneten erforderlich ist, von Teil zu Teil variiert.
Durch die Verwendung des Entmagnetisierungsfelds H, das der Magnet E mit der verteilten Koerzitivität aufweist, wird es möglich, das äußere Magnetfeld zu bilden, welches das umgekehrte Magnetfeld bildet, das der Koerzitivität mit dem verteilten Standard entspricht, und gleichzeitig den Wert des Stroms, der von der Leistungsquelle 2 zu den Spulen 3 geliefert wird, um einen Magnetismus auszubilden, so weit wie möglich zu senken.
Die Koerzitivität mit dem verteilten Standard, die vom Entmagnetisierungsfeld H, das der Magnet E mit der verteilten Koerzitivität aufweist, und vom äußeren Magnetfeld GJ, das von der Einrichtung zur Erzeugung des äußeren Magnetfelds bewirkt wird, gebildet wird, wird als umgekehrtes Magnetfeld an den Magneten E mit der verteilten Koerzitivität angelegt, der zwischen den Vorsprüngen 1', 1' gehalten wird.
Ferner wird durch Messen des Magnetflusses des Magneten E mit der verteilten Koerzitivität mit dem Flussmesser 5, der nach Anlegen des umgekehrten Magnetfelds übrig ist, bestimmt, ob jeder Teil des Magnet mit verteilter Koerzitivität eine Koerzitivität aufweist, die der erforderlichen Koerzitivität gleich ist oder nicht, d. h. wie die Koerzitivitätsleistung des Magneten E mit der verteilten Koerzitivität ist.
Wenn der Magnet E mit der verteilten Koerzitivität, der in die Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungseinrichtung 10 eingebracht wird, eine Koerzitivität aufweist, die größer ist als das angelegte umgekehrte Magnetfeld, das der erforderlichen Koerzitivität entspricht, wird dieser Magnet nicht entmagnetisiert, und der Magnetfluss nimmt infolgedessen nicht ab. Wenn er jedoch nur eine Koerzitivität aufweist, die gleich oder kleiner ist als das angelegte umgekehrte Magnetfeld, das der erforderlichen Koerzitivität entspricht, wird der Magnet entmagnetisiert, und der Magnetfluss nimmt infolgedessen ab.
4 ist eine schematische Skizze, die einer anderen Ausführungsform der Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds entspricht. Genauer ragen Flansche 1'', die einen Magnetkörper beinhalten, die einstückig mit den Vorsprüngen 1' geformt sind, von den Seiten der Vorsprünge 1' vor, und diese ragen in die nicht-magnetischen Regionen G hinein, um eine Einrichtung 6A zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds zu bilden.
Auch für diese Flansche 1'' können durch Variieren der Breite, der vorstehenden Länge, der Positionen, wo sie von den Vorsprüngen 1' vorstehen, usw. die Art und Weise der Ungleichmäßigkeit des erzeugten äußeren Magnetfelds und dessen Stärke variiert werden.
5 ist eine Skizze, die eine andere Ausführungsform einer Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung 10A, die in der Skizze dargestellt ist, weist den Magnetkörper 1 auf, der in einer thermostatischen Kammer 7 angeordnet ist. Die Leistungsquelle 2 ist außerhalb der thermostatischen Kammer 7 angeordnet. Ein Leiterdraht, der von der Leistungsquelle 2 ausgeht, führt zu einem Klemmenblock 2' innerhalb der thermostatischen Kammer 7. Ein Leiterdraht führt zu den beiden Spulen 3, 3, die sich an den Klemmenblock 2' anschließen, und ein Strom wird nacheinander von einer der Spulen 3, 3 zur anderen geliefert.
Mit der thermostatischen Kammer 7 kann die gewünschte Temperaturumgebung eines Motors reproduziert werden, beispielsweise die Temperaturumgebung eines Motors, der in einem wirklichen Fahrzeug eingebaut ist, eine Temperaturumgebung während eines Motorbetriebs in großer Hitze, eine Temperaturumgebung während eines Motorbetriebs in Regionen, wo kaltes Wetter herrscht, usw.
Da die Koerzitivität eines Magneten allgemein dazu neigt, sich mit der Temperatur zu ändern, ist oft eine Koerzitivität mit einer bestimmten Verteilung in der gewünschten Temperaturumgebung für jeden Teil eines Magneten mit verteilter Koerzitivität erforderlich.
In solchen Fällen kann durch Simulieren der gewünschten Temperaturumgebung in der Thermostatkammer 7 unter Verwendung der Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung 10A und durch Bestimmen, ob jeder Teil des Magneten mit der verteilten Koerzitivität eine Koerzitivität aufweist, die gleich oder größer ist als die Koerzitivität, die in dieser Temperaturumgebung erforderlich ist, oder nicht, die Koerzitivitätsleistung des Magneten mit der verteilten Koerzitivität vor der Fertigung/Auslieferung mit größerer Genauigkeit festgestellt werden, und es kann schnell beurteilt werden, ob er eine Koerzitivität aufweist, die gleich oder größer ist als die erforderliche Koerzitivität oder nicht.
[Beispiele für Werte eines verteilten Koerzitivitätsstandards in Bezug auf ein Analysemodell, und Analysen und Ergebnisse, die Werte des umgekehrten Magnetfelds, wenn die Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds variiert wird, und Werte des darin enthaltenen Entmagnetisierungsfeldes angeben]
Wie in 6 simuliert ist, haben die Erfinder Standardwerte der Koerzitivität in Bezug auf einen Magneten mit verteilter Koerzitivität, der in einem Magnetkörper angeordnet ist, gesetzt und durch Analyse das umgekehrte Magnetfeld (Gesamt-Magnetfeld), das auf ein Modell eines Magneten mit verteilter Koerzitivität wirkt, und das darin enthaltene Entmagnetisierungsfeld in einem Fall, wo die Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds beinhaltet, die geflanschte Vorsprünge aufweist, festgestellt.
Ebenso haben die Erfinder durch Analyse das umgekehrte Magnetfeld (Gesamt-Magnetfeld), das auf das Modell des Magneten mit der verteilten Koerzitivität wirkt, und das darin enthaltene Entmagnetisierungsfeld in einem Fall, wo die Bestimmungsvorrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds aufweist, die Vorsprünge ohne Flansche aufweist, festgestellt.
Für beide Modelle eines Magneten mit verteilter Koerzitivität, welche die Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds aufweisen, sind die Analyseergebnisse angegeben, die erhalten werden, wenn Ströme mit dem gleichen Wert fließen. Aus den Ergebnissen der beiden ist zu sehen, dass der Wert des Entmagnetisierungsfelds ebenso wie der Wert des umgekehrten Magnetfelds abhängig davon, ob die Vorsprünge, welche die Einrichtung zur Erzeugung des äußeren Magnetfelds bilden, einen Flansch aufweisen oder nicht, variieren.
Außerdem ist in Bezug auf eine Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zu sehen, dass die Umgebungsregionen des Magneten mit der verteilten Koerzitivität im Verhältnis zur mittleren Region ein größeres Entmagnetisierungsfeld aufweisen, da die nicht-magnetischen Regionen ihrer Einrichtung zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds an peripheren Positionen vorgesehen sind, und dass sowohl der Wert des Entmagnetisierungsfelds als auch der Wert des umgekehrten Magnetfelds als Ganzes in dem Analysemodell, dessen Vorsprünge keinen Flansch aufweisen, größer sind.
Gemäß der oben genannten Koerzitivitätsleistungs bzw. Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann bestimmt werden, ob jeder Teil eines Magneten mit verteilter Koerzitivität eine Koerzitivität aufweist, die gleich oder größer ist als die erforderliche Koerzitivität oder nicht, in kurzer Zeit und genau bestimmt werden.
Ferner besteht keine Notwendigkeit, einen Probenmotor herzustellen oder so viele Proben von Magneten mit verteilter Koerzitivität herzustellen wie in seinem Rotor angeordnet werden sollen, um die Koerzitivitätsleistung bzw. Koerzitivität eines Magneten mit verteilter Koerzitivität zu bestimmen, und daher kann die Koerzitivitätsleistung des Magneten mit der verteilten Koerzitivität zu geringen Prüfkosten bestimmt werden.
Obwohl oben Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich anhand der Zeichnungen erörtert worden sind, sind spezielle Merkmale keineswegs auf diejenigen in diesen Ausführungsformen beschränkt. Änderungen an der Gestaltung usw., die innerhalb eines Teils durchgeführt werden, der vom Gedanken der vorliegenden Erfindung nicht abweicht, sind von der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.

Claims

Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung (10; 10A) zur Bestimmung, ob jeder Teil eines Magneten (E) mit verteilter Koerzitivität eine Koerzitivität aufweist, die gleich oder größer ist als eine erforderliche Koerzitivität oder nicht, wobei die Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung (10; 10A) zumindest Folgendes aufweist: einen im Wesentlichen C-förmigen Magnetkörper (1); eine Erregungseinrichtung (4), die einen Magnetfluss im Magnetkörper (1) erzeugt; und einen Flussmesser (5), der einen restlichen Magnetfluss des Magneten (E) mit der verteilten Koerzitivität misst, wobei Vorsprünge (1') jeweils an entsprechenden Positionen von zwei einander gegenüber liegenden Stirnflächen (1a) des im Wesentlichen C-förmigen Magnetkörpers (1) vorgesehen sind und der Magnet (E) mit der verteilten Koerzitivität zwischen den beiden Vorsprüngen (1') gehalten wird, um einen ringförmigen Magnetkreis zu bilden, der den im Wesentlichen ringförmigen Magnetkörper (1) und den Magneten (E) mit der verteilten Koerzitivität beinhaltet, eine Einrichtung (6; 6A) zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds (GJ), die von einer magnetischen Region, die von den Vorsprüngen (1') erzeugt wird, und einer nicht-magnetischen Region (G), die Luft in deren Umgebung beinhaltet, gebildet wird, und ein umgekehrtes Magnetfeld, das die Summe des äußeren Magnetfelds (GJ), das erzeugt wird, wenn Magnetismus, der von der Erregungseinrichtung (4) erzeugt wird, durch die Vorsprünge (1') fließt, die die Einrichtung (6; 6A) zur Erzeugung eines äußeren Magnetfelds (GJ) bilden, und eines Entmagnetisierungsfelds (H), das der Magnet (E) mit der verteilten Koerzitivität aufweist, beinhaltet, und bei dem das äußere Magnetfeld (GJ) so angepasst wird, dass es der Koerzitivität entspricht, die für jeden Teil des Magneten (E) mit der verteilten Koerzitivität erforderlich ist, und der Magnetfluss, der übrig bleibt, wenn die Koerzitivität, die für jeden Teil des Magneten (E) mit der verteilten Koerzitivität erforderlich ist, als das umgekehrte Magnetfeld auf den Magneten (E) mit der verteilten Koerzitivität eingewirkt hat, mit dem Flussmesser (5) gemessen wird, um zu bestimmen, ob jeder Teil des Magneten (E) mit der verteilten Koerzitivität die erforderliche Koerzitivität aufweist oder nicht.
Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung (10; 10A) für einen Magneten (E) mit verteilter Koerzitivität nach Anspruch 1, wobei die Vorsprünge (1') jeweils in mittleren Regionen der beiden gegenüber liegenden Stirnflächen (1a) des im Wesentlichen C-förmigen Magnetkörpers (1) vorgesehen sind.
Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung (10; 10A) für einen Magneten (E) mit verteilter Koerzitivität nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Flansch (1''), der einen Magnetkörper beinhaltet, von einer Seite der Vorsprünge (1'), welche die Einrichtung (6; 6A) zur Erzeugung des äußeren Magnetfelds bilden, vorsteht und in die nicht-magnetische Region (G) hineinragt, und das erzeugte Magnetfeld vom Flansch (1'') angepasst wird.
Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung (10; 10A) für einen Magneten (E) mit verteilter Koerzitivität nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Erregungseinrichtung (4) aufweist: eine Spule (3), die um den Magnetkörper (1) herum ausgebildet ist; und eine Leistungsquelle (2), die einen Gleichstrom durch die Spule (3) fließen lässt.
Koerzitivitäts-Bestimmungsvorrichtung (10; 10A) für einen Magneten (E) mit verteilter Koerzitivität nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner eine Thermostatkammer (7) aufweisend, die zumindest den Magneten (E) mit der verteilten Koerzitivität in eine Atmosphäre mit simulierter Temperatur bringt.