CN101593599B - 一种规模生产巨磁致材料的电磁场装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种规模生产巨磁致材料的电磁场装置，包括由圆筒形屏蔽套及其两端固接的屏蔽上盖和屏蔽底盖组成的磁屏蔽壳体，屏蔽上盖和屏蔽底盖上分别开有通孔，磁屏蔽壳体内设置有由空心金属管制成的环状体依次叠加成的磁场发生器，各环状体侧壁都开有与环状体内腔相通的进水口和出水口，进出水口与冷却水装置相通，各环状体侧壁还分别有温度传感器，磁场发生器的内孔中设置有炉体，其内有坩埚，磁场发生器及温度传感器和电源与控制装置相连接，电压与控制装置内设置有电流传感器，屏蔽套的水、电进出口处设置有过渡与补偿屏蔽接合罩。本发明装置能够产生大范围的均匀的强磁场，磁场强度连续可调，用于巨磁致材料的规模生产。

Description

一种规模生产巨磁致材料的电磁场装置

技术领域

本发明属于材料制造技术领域，涉及一种用稀土金属制备巨磁材料的装置，具体涉及一种规模生产巨磁致材料的电磁场装置。

背景技术

磁性材料的磁化状态发生改变时，其形状和尺寸随之发生变化，这种现象称为磁致伸缩。在电-声/超声转换器、振动器和传感器等方面有着巨大应用潜力的稀土巨磁致伸缩材料，具有输出能量大、响应快的特点，其磁致伸缩系数是传统磁致伸缩材料的几倍到几十倍。

磁场能够影响处于磁场中的磁性粒子的生长和组装，在磁致材料的制备过程中，引入磁场可以有效地改变磁致材料的性能。近年来，将磁场作为一种常见手段，采用永磁或常规电磁产生的磁场，制得直径为40mm～50mm的巨磁致材料。但是，所使用的装置仅限于实验室研究，仅能制得小直径的巨磁致材料，而不能满足巨磁致材料工业化规模生产的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产巨磁致材料的电磁场装置，能够产生足够强度和均匀的磁场，可满足工业化规模生产巨磁致材料的需要，并具有磁场强度连续调整的特点。

本发明所采用的技术方案是，一种规模生产巨磁致材料的电磁场装置，包括中空的磁屏蔽壳体，该磁屏蔽壳体由圆筒形的屏蔽套及分别固接在屏蔽套两端的屏蔽上盖和屏蔽底盖组成，屏蔽上盖和屏蔽底盖上分别开有通孔，磁屏蔽壳体内设置有圆筒形的磁场发生器，磁场发生器由空心金属管制成的环状体依次叠加构成，每个环状体的侧壁都设置有与环状体内腔相通的进水口和与环状体内腔相通的出水口，进水口和出水口分别与冷却水装置的出水端和回水端相通，每个环状体的侧壁还分别设置有温度传感器，磁场发生器的内壁中设置有炉体，炉体的两端分别自屏蔽上盖和屏蔽底盖的通孔中伸出，炉体内设置有坩埚，磁场发生器及温度传感器分别和电源与控制装置相连接，电压与控制装置内设置有电流传感器。

本发明的特征还在于，

屏蔽套的侧壁设置有连接口，连接口处覆盖有过渡与补偿屏蔽接合罩。

连接口与过渡与补偿屏蔽接合罩采用无焊接楔合方式连接。

屏蔽套的厚度小于屏蔽上盖和屏蔽底盖的厚度。

屏蔽上盖与屏蔽套采用楔合方式过盈配合。

屏蔽底盖和屏蔽套采用楔合方式过盈配合。

空心金属管采用空心铜管。

空心铜管为空心方铜管。

磁场发生器至少由14个环状体依次叠加构成。

本发明装置采用空心铜管绕制的环状体线圈依次叠加构成磁场发生器，并在环状体线圈外设置特殊结构的磁屏蔽壳体，在大范围内产生均匀的强磁场，满足了工业化规模生产巨磁致材料的需要，同时，具有磁场强度连续可调的特点，并且体积小、成本低。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图。

图中，1.电源与控制装置，2.电流传感器，3.进水口，4.出水口，5.温度传感器，6.屏蔽上盖，7.磁场发生器，8.屏蔽套，9.屏蔽底盖，10.炉体，11.坩埚，12.过渡与补偿屏蔽接合罩，13.连接口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明装置的结构，如图1、图2所示。包括中空的磁屏蔽壳体，该磁屏蔽壳体由圆筒形的屏蔽套8及分别固接于屏蔽套8两端的屏蔽上盖6和屏蔽底盖9组成，屏蔽上盖6和屏蔽底盖9上分别开有通孔，屏蔽套8的侧壁加工有连接口13，连接口13为通孔。磁屏蔽壳体内设置有圆筒环的磁场发生器7，磁场发生器7由空心方铜管制成的环状体线圈依次叠加构成，该环状体至少为14个，每个环状体的侧壁都设置有相应的进水口3和出水口4，每个环状体的侧壁还分别设置有温度传感器5，各环状体的进水口3分别与连接冷却水装置出水端的管道相通，各环状体的出水口4分别与连接冷却水装置回水端的管路相通，该管道和管路分别穿过连接口13；磁场发生器7的内壁中设置有炉体10，炉体10的两端分别自屏蔽上盖6和屏蔽底盖9的通孔中伸出，炉体10内设置有开口朝上的坩埚11。磁场发生器7通过和电源与控制装置1相连接，该导线穿过连接口13，导线电源与控制装置1内设置有电流传感器2。温度传感器5通过线路和电源与控制装置1相连接，该线路穿过连接口13，连接口13为环状体水、电的进出口。屏蔽套8外侧、连接口13处覆盖有过渡与补偿屏蔽接合罩12。

为了产生高强度且均匀的磁场，对环状体线圈和磁屏蔽体进行了优化配置。本发明装置采用特殊的磁屏蔽结构，即磁场发生器7外部设置的磁屏蔽壳体，构成磁屏蔽壳体的屏蔽套8的厚度小于屏蔽上盖6和屏蔽底盖9的厚度，以保证在用材和体积一定情况下产生较大范围的强磁场及其均匀性；磁屏蔽壳体整体采用无焊接楔合的紧配合结构，即屏蔽上盖6和屏蔽底盖9分别与屏蔽套8采用楔合过盈配合安装，屏蔽套8侧壁上的连接口13为本装置水和电的进出口，连接口13覆盖有过渡与补偿屏蔽接合罩12，过渡与补偿屏蔽接合罩12也采用楔合过盈配合安装，既便于加工，又保证了磁屏蔽壳体的整体良好导磁性能，使漏磁达到最小。

本发明装置中的磁场发生器7由空心方铜管绕制的环状体叠加构成，每个环状体的电路串联。每个环状体的水路不相通，形成并联的冷却水路，为线圈提供多路并联的通水冷却方式，以提高冷却效率，减小环状体线圈的温升，保证磁场长时间工作。

电源与控制装置1内部安装的电流传感器2构成一电流闭环系统，给磁场发生器7提供恒定的励磁电流，保证在各种扰动情况下电流的恒定，从而获得恒定的磁场。温度传感器5对磁场发生器7的温度进行监控，保证整个装置在允许的温度范围内工作。空心环状体中通入循环冷却水，使装置在大电流产生强磁场的情况下能够正常工作。屏蔽壳体可以减小磁路的磁阻，提高磁场整体的强度及其均匀性。

本发明装置可以产生大范围的均匀恒定的强磁场，通过调整电源与控制装置1的电流输出的大小，使磁场强度在0高斯至15000高斯范围内连续可调。

本发明装置的工作过程：

打开电源与控制装置1，首先接通冷却水装置的电源，给磁场发生器7提供冷却水，然后，给磁场发生器7供电，按照巨磁致材料的加工要求，调节电流，控制磁场发生器7产生相应强度的磁场。将原料放入坩埚11内，在磁场的作用下原料在坩埚11内发生反应，生成巨磁致材料。在此过程中，磁屏蔽壳体将来自外部的电磁干扰予以屏蔽，同时为磁场发生器7产生的磁场构成闭合磁路，使内部强磁场在大范围均匀分布，制得的巨磁致材料均匀质量好。在反应过程中，磁场发生器7在产生磁场的同时，也产生大量的热量，导致磁场发生器7的温度升高，持续的高温会影响磁场发生器7的正常工作，在构成磁场发生器7的每个环状体内部通入循环冷却水，可以有效降低磁场发生器7的温度，保证整个装置在允许的温度范围内工作。

本发明装置用于巨磁致材料的规模生产，能够产生大范围(直径200mm×高150mm)的均匀的强磁场(最大可达15000高斯)，磁场强度连续可调，采用直流励磁，并且体积小、造价低。

Claims (8)

1.一种规模生产巨磁致材料的电磁场装置，其特征在于，包括中空的磁屏蔽壳体，该磁屏蔽壳体由圆筒形的屏蔽套(8)及分别固接在屏蔽套(8)两端的屏蔽上盖(6)和屏蔽底盖(9)组成，屏蔽上盖(6)和屏蔽底盖(9)上分别开有通孔，磁屏蔽壳体内设置有圆筒形的磁场发生器(7)，磁场发生器(7)由空心金属管制成的环状体依次叠加构成，每个环状体的侧壁都设置有与环状体内腔相通的进水口(3)和与环状体内腔相通的出水口(4)，进水口(3)和出水口(4)分别与冷却水装置的出水端和回水端相通，每个环状体的侧壁还分别设置有温度传感器(5)，磁场发生器(7)的内壁中设置有炉体(10)，炉体(10)的两端分别自屏蔽上盖(6)和屏蔽底盖(9)的通孔中伸出，炉体(10)内设置有坩埚(11)，磁场发生器(7)及温度传感器(5)分别和电源与控制装置(1)相连接，电源与控制装置(1)内设置有电流传感器(2)。

2.根据权利要求1所述的电磁场装置，其特征在于，所述的屏蔽套(8)的侧壁设置有连接口(13)，连接口(13)处覆盖有过渡与补偿屏蔽接合罩(12)。

3.根据权利要求2所述的电磁场装置，其特征在于，所述的连接口(13)与过渡与补偿屏蔽接合罩(12)采用无焊接楔合方式连接。

4.根据权利要求1、2或3所述的电磁场装置，其特征在于，所述的屏蔽上盖(6)和屏蔽套(8)采用楔合方式过盈配合。

5.根据权利要求1、2或3所述的电磁场装置，其特征在于，所述的屏蔽底盖(9)和屏蔽套(8)采用楔合方式过盈配合。

6.根据权利要求1所述的电磁场装置，其特征在于，所述的空心金属管采用空心铜管。

7.根据权利要求6所述的电磁场装置，其特征在于，所述的空心铜管为空心方铜管。

8.根据权利要求1所述的电磁场装置，其特征在于，所述的磁场发生器(7)至少由14个环状体依次叠加构成。

Images