CN101118807B - 各向异性粘接或烧结多极环状磁体的磁场取向装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及各向异性粘接磁体或烧结磁体的磁场取向装置，具体为各向异性粘接或烧结多极环状磁体的磁场取向装置。解决现有环状磁体的磁场取向装置结构复杂、取向磁场强度较低，难以使各向异性的钕铁硼磁粉获得理想取向度的问题。该装置包含有励磁线圈，两个磁极和用导磁材料制成的圆柱状模芯，两磁极极性相反的极头上各有一个与模芯同心的半圆柱面，两磁极极头合拢形成一个圆形型腔，在圆形型腔的中心放置有模芯，模芯的外表面与圆形型腔的内表面形成环形型腔。该装置结构设计新颖、合理，仅需要两个磁极，结构简单，环形型腔内的磁场强度在非过度区可达1.5-2.5T，各向异性磁粉获得良好的取向度。该取向装置可用于生产多极环状磁体。

Description

各向异性粘接或烧结多极环状磁体的磁场取向装置

技术领域

本发明涉及各向异性粘接磁体或烧结磁体的磁场取向装置，具体为各向异性粘接或烧结多极环状磁体的磁场取向装置。

背景技术

制造永磁电机必须有和它极数相对应的环状磁体，这个磁体只要它是用各向异性磁粉制造的，就必须在它成型的过程中对各向异性磁粉用尽可能强的磁场把它的最易磁化轴按照所需要的分布取向，成型后即把最易磁化轴的分布固定下来，经固化，再经过充磁才能得到永磁电机所需要的多极环形磁体。

图1所示是一种现有的辐射磁场取向装置，这种辐射磁场的取向装置其型腔外是磁场的一极，型腔内(即模芯)是磁场的一极，所有的经过型腔的磁通都必须通过模芯，在模芯达到磁饱和之后磁通就无法再增加了，当型腔有效高度上的侧面积大大超过模芯截面积的时候，通过型腔的取向磁场就很低，通常很难超过0.5T，为了保证最低的取向磁场，只能把磁环做得很低，其高度和直径之比一般不超过0.5。这样的高度与直径比远远不能满足永磁电机的实际需要。

专利申请号为200580000257.6的中国发明专利公开了一种应用于四极电机的各向异性粘结磁铁的磁场定向处理装置(如附图2所示)，其取向磁场的极数与电机的极数是一致的，和前述辐射磁场的取向装置相比它没有了对磁环高度的限制取得了较高的取向磁场(其权利要求上所载明的磁场是大于0.5T，其实施例所列举的磁场是0.8T)。但该装置由于是四极取向，结构复杂，而且取向磁场强度仍然较低。对各向异性的钕铁硼磁粉而言为了获得理想的取向度公认的取向磁场应大于1.5T。是什么限制了该专利申请(200580000257.6)所述的取向装置的磁场强度呢，如图2所示他们采用了类似于电机定子结构的取向电磁铁，线圈是内篏的，电磁铁的磁轭1必须做得足够大才能留有足够的空间装下具有足够匝数的线圈2，否则将会影响取向磁场强度的提高；特别是这种结构的取向装置需安装一个如图2所示的磁环3(第2圆环)，对该专利申请所言的1-3mm厚的磁环而言，图2所示的磁环的厚度会相当于甚至大于模腔的厚度，不论这个磁环是用无磁材料制造还是用导磁材料制造都会削弱模腔的磁场。

发明内容

本发明为了解决现有环状磁体的磁场取向装置结构复杂、取向磁场强度较低，因而难以使各向异性的钕铁硼磁粉获得理想的取向度的问题，提供一种结构简单且具有高取向磁场强度的各向异性粘接或烧结多极环状磁体的磁场取向装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：各向异性粘接或烧结多极环状磁体的磁场取向装置，包含有励磁线圈，两个磁极和用导磁材料制成的圆柱状模芯，两磁极极性相反的极头上各有一个与模芯同心的半圆柱面，两磁极极头合拢形成一个圆形型腔，在圆形型腔的中心放置有圆柱状模芯，模芯的外表面与圆形型腔的内表面形成环形型腔。励磁线圈通电后在环形型腔横断面形成半幅射取向磁场(如附图3所示)。这种半幅射取向磁场的磁力线一半呈辐射状指向环形型腔的轴线，另一半呈辐射状背向环形型腔的轴线，在两个磁极的交界处，环形型腔的取向磁场有两个过渡区，这两个过渡区的磁力线，封闭在环形型腔之内从磁极的N极走向S极。将各向异性的磁粉装入环形型腔，装入环形型腔的各向异性的磁粉在取向磁场作用下边取向边被压缩，各向异性磁粉的最易磁化轴形成与取向磁场相同的分布(如附图4所示)：除两个过渡区整个呈辐射状，最易磁化轴延长线通过环形型腔的轴心线。在两个过渡区磁粉的最易磁化轴与封闭磁力线相切，在两个磁极的中线上，磁粉的最易磁化轴和环形型腔的法向垂直。在压缩成型后，磁粉的最易磁化轴即按图4所示的分布固定下来。

取向磁场的极数可以和环状磁体最终的极数不一致，不论2极4极6极还是8极的环状磁体通用2极的取向磁场取向，在取向成型后，充磁时才选用与所需环状磁体的极数一致的脉冲充磁设备，得到所需要极数的环状磁体。这是因为取向的时候磁粉的最易磁化轴和取向磁场的方向是一致的，但磁粉的最易磁化轴是没有极性的，充磁的时候，随着充磁磁场方向的不同沿最易磁化轴可以获得不同极性的最大剩磁。因此，采用本发明所述的取向装置取向成型后的环状磁坯经不同极数的脉冲充磁设备充磁后，可得到不同极数的环状磁体，如2极、4极、6极、8极等。

为了减少磁短路，进一步提高取向磁场的强度，两磁极极头的接触面处的宽度小于环形型腔的厚度。

为了提高模具的寿命，环形型腔表面应作硬化处理，即对模芯外表面和圆形型腔的内表面进行硬化处理。

在两磁极上固定有横跨两磁极极头的隔磁块。隔磁块用于减少磁极间的漏磁，以进一步提高磁场强度；同时通过隔磁块将两磁极牢固连接成为一个整体，确保型腔的尺寸精度和位置精度。

本发明所述的取向装置结构设计新颖、合理，仅需要两个磁极，结构简单，解决了现有的辐射磁场取向装置磁路饱和的问题，可提高取向磁场强度，进而生产出大的高度和直径比的磁环，同时，磁极线圈不受空间尺寸的限制，可任意提高线圈的安匝数，并且无需现有取向装置中的磁环，从而提高了取向磁场的强度。本装置环形型腔内的磁场强度在非过度区可达1.5-2.5T，如此强大的取向磁场，使各向异性磁粉获得良好的取向度。该取向装置取向成型后的环状磁坯经不同极数的脉冲充磁设备充磁后，可得到不同极数(如2极、4极、6极、8极等)的多极环状磁体。这些多极环状磁体可用于永磁电机等。

附图说明

图1为现有的辐射磁场取向装置的结构示意图；

图2为另一种现有磁场定向处理装置的结构示意图；

图3为本发明所述的取向装置的结构示意图；

图4为采用本发明所述的取向装置取向成型后磁粉的最易磁化轴分布图；

图5为采用本发明所述的取向装置取向成型后进行四极充磁的示意图；

图6为图5所示的四极充磁后的环状磁体的磁场分布图；

图中：1-电磁铁的磁轭，2-线圈，3-磁环，4-励磁线圈，5、6-磁极，7-模芯，8-环形型腔，9-隔磁块，10-磁轭，11-两磁极极头的接触面处。

具体实施方式

如图3所示。各向异性粘接或烧结多极环状磁体的磁场取向装置，包含有励磁线圈4，两个磁极5、6和用导磁材料制成的圆柱状模芯7，两磁极极性相反的极头上各有一个与模芯同心的半圆柱面，两磁极极头合拢形成一个圆形型腔，在圆形型腔的中心放置有圆柱状模芯7，模芯的外表面与圆形型腔的内表面形成环形型腔8。为了减少磁短路，两磁极极头的接触面处11的宽度小于环形型腔的厚度。在两磁极上固定有横跨两磁极极头的隔磁块9，使两个极头及两个隔磁块牢固连接成为一个整体，确保型腔的尺寸精度和位置精度。为了提高模具的寿命，环形型腔8的表面作硬化处理，即对模芯外表面和圆形型腔的内表面进行硬化处理。两磁极5、6之间设有磁轭10，磁轭10与磁极5、6构成磁回路，以进一步减少磁极漏磁，提高取向磁场强度。

各向异性磁粉在环形型腔内取向成型后。按照图5所示的方法用4极的脉冲磁场充磁得到磁场分布如图6所示的4极环形磁铁，这种4极环形磁铁有4个过渡区，每个过度区所占的弧度约为2h(h为磁环的厚度)，在过度区径向的中线上磁场的方向与法向垂直。每个磁极所占的弧度约为π/2-2h，每两个相邻磁极的极性相反，一个磁场指向圆环轴心线，另一个背向圆环的轴心线。

如果充磁的脉冲磁场为2极就得到2极的环形磁铁，同样如果充磁的脉冲磁场为6极或8极，就得到了6极或8极的环形磁铁。

Claims (9)

1.一种各向异性粘接或烧结多极环状磁体的磁场取向装置，包含有励磁线圈(4)，两个磁极(5、6)和用导磁材料制成的圆柱状模芯(7)，其特征为：两磁极极性相反的极头上各有一个与模芯同心的半圆柱面，两磁极极头合拢形成一个圆形型腔，在圆形型腔的中心放置有圆柱状模芯(7)，模芯的外表面与圆形型腔的内表面形成环形型腔(8)。

2.如权利要求1所述的各向异性粘接或烧结多极环状磁体的磁场取向装置，其特征为：两磁极极头的接触面处(11)的宽度小于环形型腔的厚度。

3.如权利要求1或2所述的各向异性粘接或烧结多极环状磁体的磁场取向装置，其特征为：在两磁极上固定有横跨两磁极极头的隔磁块(9)。

4.如权利要求1或2所述的各向异性粘接或烧结多极环状磁体的磁场取向装置，其特征为：两磁极(5、6)之间设有磁轭(10)，磁轭(10)与磁极(5、6)构成磁回路。

5.如权利要求3所述的各向异性粘接或烧结多极环状磁体的磁场取向装置，其特征为：两磁极(5、6)之间设有磁轭(10)，磁轭(10)与磁极(5、6)构成磁回路。

6.如权利要求1或2所述的各向异性粘接或烧结多极环状磁体的磁场取向装置，其特征为：环形型腔(8)的表面作硬化处理。

7.如权利要求3所述的各向异性粘接或烧结多极环状磁体的磁场取向装置，其特征为：环形型腔(8)的表面作硬化处理。

8.如权利要求4所述的各向异性粘接或烧结多极环状磁体的磁场取向装置，其特征为：环形型腔(8)的表面作硬化处理。

9.如权利要求5所述的各向异性粘接或烧结多极环状磁体的磁场取向装置，其特征为：环形型腔(8)的表面作硬化处理。

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