CN102112271B

CN102112271B - 单件磁性设备和所述单件磁性设备的制造方法

Info

Publication number: CN102112271B
Application number: CN200880128796.1A
Authority: CN
Inventors: 米凯莱·卡尔多内; 乔瓦尼·科斯马伊; 罗伯托·法兰达; 安东尼诺·吉利奥
Original assignee: Politecnico di Milano; Tecnomagnete SpA
Current assignee: Italy Taici Co ltd i L; Mag Otelberg Magnet
Priority date: 2008-04-22
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2028-04-22
Also published as: US20110043310A1; PL2280803T3; PL2280803T5; BRPI0822611A2; US8704624B2; EP2532474B1; EP2280803B2; EP2280803A1; ES2394715T3; DK2280803T3; PL2532474T3; KR20110002486A; CN102112271A; JP5449324B2; EP2280803B1; JP2011519733A; BRPI0822611B1; WO2009130721A1; ES2454016T3; EP2532474A1

Abstract

本发明涉及用于磁性夹持铁元件(P1)的磁性设备，其包括：支撑结构(11)，其中，在其厚度(S)内保持至少一个磁极件(30A)；第一侧(12)和第二侧(13)，形成于所述支撑结构(11、11A)中的较大的相反表面，所述磁极件(30A)包括至少一个第一磁极件集流器(50)，所述第一磁极件集流器(50)适于将由所述磁性设备产生的至少一个第一磁通(F1)传输到所述第一侧(12、13)。本发明的特征在于：所述至少一个第一磁极件集流器(50)被保持在所述支撑结构(11)的厚度(S)内并且与所述支撑结构(11)形成为一件。

Description

单件磁性设备和所述单件磁性设备的制造方法

技术领域

本发明涉及一种权利要求1的前序部分中限定的单件磁性设备(monolithic magnetic apparatus)和该磁性设备的制造方法。

如这里所使用的那样，术语“磁性设备”是想要指：

-永磁体设备，即，该设备在用于夹持或用于将其状态从致动状态改变至非致动状态、或将其状态从非致动状态改变至致动状态时不需要任何电源，并且在设备中以适当的配置形成有永磁体。

-电永磁体(electro-permanent)设备，即，该设备在用于夹持时不需要任何电源并且当其被激活和被停止时需要电源，并且在设备中以适当的配置形成有可逆永磁体，如果需要，还形成有静永磁体(static permanent magnet)。

-电磁设备，即，该设备在用于夹持时需要电源，该设备的磁芯由铁磁体材料制成。

背景技术

在现有技术中，参考图1A和图1B，制造例如永电双磁体型(electro-permanent dual-magnet type)磁性夹持设备1的工艺包括第一步骤：由块体(block)制成壳体2，以形成底部2B，其中“N”个磁极件3A布置在壳体2的内表面2C上。

另外，壳体2可以通过利用本领域技术人员所熟知的方法将各种组件组装在一起而形成。

在永电双磁体型设备中，各磁极件3A(见图1B)至少包括：

-一个磁极件集流器5，

-一个可逆永磁性磁芯4，和

-一个电线圈3(还已知为螺线管)，用于改变可逆永磁性磁芯4的磁化状态，其绕可逆永磁性磁芯4延伸。

特别地，从图1B中能够看到，电线圈3具有如下构造：限定了用于接收比如AlNiCo型磁体的可逆永磁性磁芯4的空间，其中磁极件集流器5被布置在可逆永磁性磁芯4上方。

另外，磁极件3A还可以包括一个以上的、例如由铁氧体或者NdFeB等制成的、也被适当地定向的静磁体9，静磁体9能够产生用于夹持铁元件(ferrous element)P的另外的永磁场。

仍参考图1A和图1B，能够注意到，各磁极件3A的磁极件集流器5均由具有长方形平面形状的大致平行六面体的铁磁性件构成。

应注意到，如这里所使用的，术语“磁极件集流器5”想要指如下元件：其具有一侧5A，该一侧5A的表面在磁性设备1处于去致动状态时为磁中性，而在磁性设备1被致动时为磁活性。

由此，换句话说，磁极件集流器5可以使其六个面中的四个面沿一个方向定向磁场、使其第五个面的磁场的方向改变为与其余四个面中的磁场相同或相反的极性，并且使其第六个面5A：

-在第五个面产生的磁场具有与其余四个面的磁场相反的极性时第六个面5A为磁冲性(磁性设备去致动)，或者

-当第五个面产生的磁场具有与其余四个面的磁场相同的极性时第六个面5A为磁活性(磁性设备致动)。

简言之，磁极件集流器5是设计用以将可逆永磁性磁芯4产生的磁通传递到表面5A以形成磁性夹持面2A的元件。

应注意到，“N”个磁极件集流器5的表面5A一起形成磁性夹持面2A，用于牢固地夹持待加工和/或进行其它操作的铁元件 P。

换句话说，当磁性设备1处于致动状态时，“N”个磁极件集流器5的表面5A被致动，以磁性夹持铁元件P。

还应该注意到，关于磁性设备的术语“致动/去致动”想要指通过由电线圈3产生的适当的电磁场的作用而改变可逆永磁体4的磁化状态的可能性。

然后，该工艺包括如下步骤：例如借助于被接收在适当的孔7中的螺钉6将磁极件3A与壳体2连接，使得螺线管3-可逆磁体4组件被夹持成为一个组合件(pack)。

特别地，已知为单独的元件的各磁极件集流器5被容纳在壳体2中并由螺钉6固定到壳体2的底部2B。

螺钉6通常被布置在磁极件集流器5的中央位置。

然而，通过简单地将磁极件集流器5固定到壳体2的底部2B，无法保证磁极件集流器在加工被夹持的工件P期间保持其稳定性。

实际上，各磁极件3A的磁极件集流器5对于加工被夹持的工件P期间产生的振动非常敏感，所产生的振动将对于磁性夹持设备的精度和寿命产生不利影响。

另外，在加工铁元件P特别地需要使用极端14时，这样的极端14可以分别一个或多个磁极件3A连接。

因为极端14一定程度上作用为杠杆臂并且进一步增强了振动，因此使用极端14增加了引入到各个磁极件集流器5上的机械应力。

另外，还提供了填充步骤10，由此能够使磁性设备1大体上具有杂质抗渗性和/或液体抗渗性，并且能够填充任何的间隙。

用于填充的示例性材料是树脂100。

这样获得的夹持面2A是结合在一起的，但是是使用若干不同类型的材料形成的。

由此，夹持面2A由形成各磁极件集流器5的铁磁性材料和围绕这样的磁极件集流器5的填充材料制成。

这样产生了夹持面2A的不同的坚固性，这主要是由填充材料(比如树脂等)造成的；树脂耐受性(resistant)较差，影响了夹持面2A的总体坚固性，设定了能够作用于待加工的工作P上的应力的极限。

另外，由于磁性设备1的运行温度和夹持面2A的温度改变，形成夹持面2A的材料的热膨胀系数之间的差异影响到铁工件P的质量和加工精度。

但是，磁性设备1的壳体2的底部2B由一种类型的材料形成，例如由铁磁性材料等形成。

由于单件铁磁性材料比形成夹持面2A的不同材料的组件的耐受性高，因此，与夹持面2A相比，这为底部2B提供了更好的坚固性。

因此，壳体2的底部2B的强度比夹持面2A的强度高。

为部分补偿夹持面2A的较弱的强度，磁性设备1的壳体2必须被强化，例如通过形成肋和/或增加底部2B的厚度来强化壳体2。

即使在例如形成肋和/或增强底部2B的厚度时，由于这样的措施对于磁极件集流器的较弱的稳定性状态没有影响，因此也不能消除夹持面2A的弱的机械强度和稳定性的问题。

但是，设置肋减小了夹持面2A的磁活性区域，并且更大的底部2B的厚度增加了形成磁性设备1所要求的材料的量，由此减小了用于加工待加工工件的机床的可用空间。

还应该注意到，机加工期间产生的应力能够在填充材料100中产生经时裂隙。

这可能会造成冷却液的渗透，使冷却液可能到达电线圈3，产生短路。

另外，考虑到各磁极件集流器5仅由被接收在适当的孔7中的一个螺钉6保持，以使螺线管3-可逆磁体4组件能够组合成一个组合件，磁极件集流器5抵抗在加工铁工件期间产生的机械应力的能力较弱。

上述说明清楚地示出，对于制造用于夹持铁元件的磁性设备的制造商及对于设备的用户，强烈地感觉到需要一种快捷、简单和更可靠的组装方法以及耐受性更好和更为可选的磁性设备。

发明内容

因此，本发明的目的是提供用于夹持铁工件的如下磁性设备：其具有的结构和功能的特点能够满足上述需求，同时消除上述的现有技术的缺点。

该目的通过权利要求1中限定的、用于磁性夹持铁元件的磁性设备来实现。

该目的还通过权利要求18中限定的用于磁性夹持铁元件的磁性设备的制造方法来实现。

本发明提供了单件磁性设备，其显著地衰减了由机床传递到被加工的铁工件的机械振动，并且提供了增强的机械稳定性。

另外，本发明提供了如下的磁性设备：其夹持面整体由金属制成，并能够降低夹持面和待加工的工件之间的振动。

另外，本发明还允许用一件的铁磁性材料来形成在现有技术中由若干单独的部件实现的构件，由此节省了加工时间。

因为只处理一件并且不需要螺钉的紧固操作，因此进一步节省了安装时的时间。

另外，因为单件结构产生了连续的金属表面，因此这样获得的磁性设备有效地防止液体渗透到电线圈附近。

最后，除易于将静磁体安装在通过去芯形成的接收部(receptacle)中之外，该方法提供了单个的、独立的磁极件，该磁极件不受具体尺寸的约束，比如不受各磁极件的距离和竖直/水平定向的约束，并且允许磁极件的任意所期望的配置。

附图说明

根据下面的参考附图对本发明的一个优选实施方式的说明，本发明的磁性设备的其它的特征和优点将变得清楚，所给出的实施方式仅是说明性的，而不是限制性的，在附图中：

图1A是现有技术的磁性设备的立体图；

图1B是沿图1A中的磁性设备的线II-II截取的局部截面图，其中该磁性设备在双磁体模式下运行；

图2A是磁性设备的第一实施方式的立体图；

图2B是图2A的磁性设备的局部剖视立体图；

图2C是形成图2A的磁性设备的磁极件的装置的分解图；

图2D和图2E分别是图2A的磁性设备的支撑结构的平面图和截面图；

图2F是图2A中的磁性设备在其两面均被磁性致动的状态下的截面图；

图3A是磁性设备的第二实施方式的立体图；

图3B是图3A的磁性设备的截面图；

图4示出了参考图3A示出的磁性设备的可能的使用状态。

具体实施方式

下文中，将参考永电双磁体型磁性设备说明本发明，但使用永磁体设备或电磁性设备也能够获得类似的结果。

参考附图2A至图2E，附图标记10总地指示根据本发明的第一实施方式的磁性夹持设备。

磁性设备10包括支撑结构11，在支撑结构11的厚度S的范围内具有至少一个磁极件30A。

该支撑结构11具有用于容纳磁极件30A的至少一个接收部(receptacle)或凹部R。

优选地，磁性设备包括多个(“N”个)磁极件30A，各个磁极件30A均被容纳在其对应的凹部R中。

特别地，支撑结构11在相反的较大的表面分别形成有第一侧(first side)12和第二侧(second side)13。

优选地，第一侧12和第二侧13彼此平行地延伸，由此限定各自的表面。

如将在下文中更好的说明的那样，第一侧12限定的表面作用为用于磁性地夹持待加工的铁元件(ferrous element)P1的夹持面，而由第二侧13限定的表面作用为用于磁性设备的基部和/或只要满足一定的条件就作用为用于磁性地夹持另外的铁元件P2的另外的夹持面。

应注意到，一个磁极件30A具有至少一个对应的磁极件集流器50，其中磁极件集流器50的侧部50A形成所述第一侧12的一部分。

优选地，N个磁极件30各自包括一个对应的磁极件集流器50，从而全部的侧部50A能够形成磁性设备10的夹持面。

现在参考图2B和图2C，即分别为磁性设备10的局部剖视图和磁极件单元30A的分解图，能够看到，这样的磁极件单元30A还包括：磁芯40，比如可逆永磁性磁芯(reversible permanentmagnetic core)；和电线圈30，用于改变可逆永磁性磁芯40的磁化状态

例如，可逆永磁性磁芯40被具体化为AlNiCo磁体。

仍参考图2B和图2C，还能够看到，磁极件30A能够包括另外的磁芯90，比如永磁化的非可逆型磁芯。

比如铁氧体或NdFeB等制成的非可逆型磁芯90被适当地定向并且布置成接近第一磁极件集流器50的侧面50C。

另外，磁极件30A还包括铁磁元件60，其中铁磁元件60被设计成抵靠着第一磁芯40布置，用于填充将第一磁芯40引入凹部R并且使电线圈30抵靠第一磁极件集流器50的底部50B后留下的间隙。

特别地，铁磁元件60的侧部60A形成第二侧13的一部分。

另外，仍参考图2B和图2C，提供了间隙填充步骤，用于例如通过浇铸树脂100而覆盖电线圈30并且还确保铁磁元件60、第一磁芯40和电线圈30的结合。

因此，树脂100被设计成确保这些元件不松动，并确保电线圈30区域的杂质抗渗性和/或液体抗渗性。

在磁性设备10的优选实施方式中，形成磁极件30A的这些元件被具体化为圆形的平面形状的元件。

有利地，第一磁极件集流器50有利地与支撑结构11形成为单件，以生成单件磁性设备10。

由此，如图2B、图2C和图2E所示，第一磁极件集流器50是支撑结构11的一部分。

为此，凹部(或接收部)R被保持在支撑结构11的厚度S内，并成为支撑结构的部分。

特别地，同样参考图2C和图2E，凹部R具有特别的形状，该形状包括：

-凹部R的第一部分，其具有直径D1和从第二侧13的表面确定的深度S’，和

一凹部R的第二部分，其具有等于凹部的第一部分的直径D1的外径，并且具有内径D2及从第二侧13的表面确定的深度从而所述凹部R的第二部分形成圆环状的空腔。

特别地，这样的圆环具有等于凹部R的第二部分的深度与凹部R的第一部分的深度S’之差的深度S”。

换句话说，在磁性设备10的优选的方面中：

-在形成第一磁极件集流器50的底部50B之外，凹部R的第一部分还接收磁芯40、用于改变磁芯40的磁化状态的电线圈30和铁磁元件60；和

-在形成集流器50的、沿横切侧部50A的方向延伸的侧面50C之外，凹部R的第二部分还接收非可逆型永磁性静磁体90。

因此，第一磁极件集流器50有利地与支撑结构11形成为单件。

实际上，第一集流器50通过厚度S”’与支撑结构成为一体，其中厚度S”’由下面的关系式限定：

S^{'''} = S - \hat{S}

其中：

-S是支撑结构11的厚度，

- 是凹部R的深度，这意味着深度等于凹部R的第一部分的深度S’与圆环的深度S”的和。

简言之，第一磁极件集流器50是从支撑结构11形成的构件，并且与支撑结构11形成为单件。

这样获得的支撑结构11固有地产生了磁性设备10的加强肋11A并且形成蜂窝状结构。

关于可以形成磁极件30A的元件，应注意到，在磁性设备10的优选实施方式中，上述元件在为圆形形状之外，还应该布置为被整体上保持在凹部R的厚度内并保持在直径D1中。

为此，还参考图2C：

-磁芯40被具体化为具有高度H和直径D的圆柱体，

-电线圈30被具体化为具有高度H1、外径D3和稍大于直径D的内径的环形元件，从而能够包围磁芯40，

-铁磁元件60被具体化为具有高度H2和具有等于D、即等于磁芯40的直径的直径的圆柱体。

但是，关于磁芯90，其优选地被保持在圆环的深度S”内。

特别地，磁芯90被具体化为多个部分，该多个部分的组合形成环形元件。这样的环形元件具有：等于或小于深度S”的高度H3；等于或稍小于凹部R的第二部分的外径D1的外径和等于或稍大于凹部R的第二部分的内径D2的内径。

特别地，如附图所示，因为加工期间产生的较强的机械应力由磁性设备的第一侧12抵抗，其中第一侧12比第二侧13更坚固，因此形成磁极件30A的元件的连接不需要螺钉紧固件。

由于通过施加到第二侧13的填充材料(比如树脂等)确保了结合，所以能够避免在磁极件30A中使用螺钉紧固件；这样的填充材料足以抵抗施加到通常被牢固地联接到工作面的第二侧13的较小的机械应力，其中所述工作面(见表面17)为图4所示的形式。

另外，不使用螺钉紧固件有利地允许在磁极件30A中使用实心磁芯40。

结果相当大地提高了磁性设备10的性能，或者节省了制造所述磁芯40所需要的磁性材料的量。

还应注意到，与图1A和图1B中示出的实施方式相比，第一集流器50与支撑结构11的单件设计允许磁性设备10更好地分配机械应力。

因此，这样限定的支撑结构11允许更为有效地吸收加工工件(未示出)期间产生的应力和振动。

还应该注意到，N个磁极件30A可以自由地配置在支撑结构11中，即，不用遵循预定的几何图案。

不过，根据优选实施方式，“N”个磁极件30A根据预定的图案被布置在支撑结构11内，其中“N”个磁极件30A根据矩阵图案来布置。

优选地，在“N”个磁极件30A的矩阵图案中，中心C沿着形成矩阵的行和/或列布置。

另外，根据磁性设备10的使用的通常模式，可以在磁极件集流器50的中心C处形成盲孔15。

优选地，这些盲孔15可以是逐渐消失的(wither)螺纹盲孔或填充单独的螺旋型螺纹插入件。

附件可以与螺纹盲孔15联接以更易于加工，附件比如是极端的的螺杆(未示出)。

特别地，如果螺纹盲孔15形成于磁极件30A的中心C处，并且磁极件30A以矩阵的图案布置，然后这样的螺纹盲孔15沿与具有正交笛卡尔轴X-Y的参考系的轴平行的预定的轴排列。

另外，支撑结构11包括位于磁性设备10的第一侧12的附加的多个盲孔15A。

特别地，盲孔15A介于“N”个磁极件30A之间。

如果“N”个磁极件30A以矩阵图案布置，则这样的盲孔15A沿着预定的正交笛卡尔轴X-Y排列。

有利地，盲孔15A以百分之一的精度相对于比如磁性设备10A的顶点的基准点形成于第一侧12，以形成基准标记。

附加的盲孔15A的存在有利于被加工的铁工件适当地定位，或者为由机床对铁工件所进行的加工提供绝对基准。

另外，这些盲孔15和15A可以形成为具有不同的孔径，以更易于确定哪个孔是设计用以接收附件，哪个孔设计作为基准孔。

还应该注意到，除单件支撑结构的特征之外，磁性设备10还具有如下特征：由第一侧12所限定的表面被称为“整体铁磁性夹持面”。

换句话说，由第一侧12形成的夹持面有利地配置成不包含填充材料。

该方面的特别有利之处在于：在夹持面上无树脂或其它材料(比如黄铜等)确保了在涉及夹持面温度升高的加工处理的情况下不会发生故障、变形(比如树脂剥离等)。

换句话说，第一侧12的表面是由一种材料形成的平面，所述材料比如是形成磁性设备10的支撑结构11的材料及形成磁极件30A的各磁极件集流器50的材料。

因此，在磁性设备10的具体的实施方式中，由第一侧12限定的夹持面表现为连续的铁磁性面，其中，除盲孔15和/或15A之外，没有可见的分离的磁极件区域。

应注意到，因为连续的铁磁性面有助于更为有效地分配磁通因此，即使在以前不可能的情况下，这样的连续的铁磁性面也能在保持小的工件时具有改进的性能。

现在特别地参考图2D和图2E，能够注意到，磁性设备10的支撑结构11由具有预定的宽度L、长度l和等于这样的支撑结构11的预定的厚度S的厚度的铁磁性板形成。

在图2E的具体视图中，支撑结构11具有用于容纳形成磁极件30A的元件的两个凹部R。

应注意到，凹部R的第一部分可以通过使用磨削机(millingmachine)去除材料而形成，而凹部R的第二部分可以使用去芯器(corer)实现。

该工具通常通过移除非常少量的材料用以制成用于O形环的接收部，或者形成大直径的通孔，从而明显地节省时间和加工动力。

但是，在该具体的情况中，对上述的铁磁性板进行若干去芯步骤，以界定(delimit)沿横切侧面50A的方向延伸的磁极件集流器50的侧面50C。

换句话说，连续地重复去芯步骤，以限定形成凹部R的第二部分的圆环。

特别地，去芯处理有利地允许使凹部R的深度是外径D1和内径D2之差的至少两倍。

不论如何，将应当明白，如果凹部R的外径D1和内径D2之间的差不大于6mm，通过去芯形成凹部R的处理比通常的车削(turning)、磨削或钻孔处理更具有成本效益。

这相当大地节省了磁性设备的制造成本，因为：

-用于形成磁性设备的铁磁性材料的去除的材料量可以达到比根据现有技术从磁性设备去除的材料的量少大约50％的值；

-用于形成磁性设备所需的铁磁性材料的量可以达到比根据现有技术所需的量少大约35％的值。

另外，应当明白，如果第一集流器50与支撑结构11形成为单件，则不需要个别地形成和处理磁极件集流器。

这相当大地节省了用于装配和校准磁性设备的时间。

有利地，被执行以获得凹部的第二部分的去芯处理提供了单个并且独立的磁极件30A的磁极件集流器50，由此产生的优点在于不受具体尺寸约束，这些具体的尺寸比如是磁极件30A或单个磁极件30A之间的竖直/水平距离。

现有参考图2F，示出了上述的磁性设备10的运行状态，在该状态中，两侧12和13被磁性致动并且由此处于自夹持构造(self-clamping configuration)。

由此，磁性设备10可以实现为：夹持面12和承载面13两者能够被磁性地致动。

在以如下方式形成铁磁元件60时，这是可以的：能够将由磁芯40产生的全部或者大部分磁通也传送通过所述铁磁元件60。

在该情况中，磁极件能够设置于磁性设备10的接近铁磁元件60的第二侧13，这使得该第二侧13的表面被磁性地致动，由此适于在该第二侧13的表面上自夹持铁元件。

如果磁性设备10是自夹持式，则铁磁元件60被具体化为第二磁极件集流器。

在该情况中，首先应注意到，当磁性设备10A被致动时，磁极件30A在该第一侧12上产生至少一个第一磁通F1。

这样的磁通F1能够磁性地夹持例如以与第一侧12的表面接触的方式放置的第一铁元件。

有利地，第一磁通F1在第二侧13限定了用于磁性地夹持第二铁元件P2的附加的磁性夹持面。

换句话说，当磁性设备10处于工作状态时，磁极件30A至少产生相同的第一磁通F1，该第一磁通F1适于确保磁性夹持第二铁元件P2。

由此，至少第一磁通F1从第二侧13发射至预定的磁场深度T。

应理解，如这里所使用的那样，术语“磁场深度T”想要指磁通在两个不同磁极件30A之间完全短路所需要的铁磁性材料的最小厚度。

特别地，由磁性设备10从第二侧13的表面产生的并且从所述第二侧13发射的磁场可以具有最多等于第二磁极件集流器60的最大线性尺寸的磁场深度T。

应注意到，术语“第二磁极件集流器60的最大线性尺寸”想要指最大厚度值和/或最大直径值。

因此，可以从第二侧13的表面产生磁通，所产生的磁通具有如下的磁场深度T：能够产生足以牢固地将铁元件P2固定至磁性设备10的磁力。

另外，磁芯90能够在该第一夹持侧12产生第二磁通F2，使得所述第一铁元件P1能够被所述第一磁通F1和第二磁通F2磁性地夹持。

由此，在上述的自夹持构造中，能够在第二侧13上提供用于将磁性设备10夹持到机床床体的足够的磁性力，在图4中示出了它的一个典型运行构造。

应注意到，术语“用于将磁性设备10夹持到机床床体的足够的磁性力”想要指力的值比磁性设备10能够从第一侧12施加于被加工的工件的最大的力高至少15％。

还是在本实施方式中，应注意到，该第二磁极件集流器60的侧部60A形成第二侧13的一部分。

现在参考图3A和图3B，示出了磁性设备10A的第二实施方式，其中先前说明的元件标注有相同的附图标记。

与上面参考图2A至图2E所述的实施方式不同，磁性设备10A不具有用于联接极端的盲孔15。

进一步有用地，注意到，在这种情况下，凹部R的第二部分并不是设计用以容纳静磁体90，而仅用以定位第一磁极件集流器50的侧面50C。

特别地，图3A和图3B的磁性设备10A仅能形成自夹持的构造。

有利地，除了单件的特性之外，磁性设备10A还具有如下特征：第一侧12的表面是“整体铁磁性夹持面”，即，其中未形成孔的平面。

有利地，由第一侧12限定的夹持面是由一种材料形成的，比如形成磁性设备的支撑结构11的材料。

还应该注意到，自夹持构造的磁性设备10和先前参考图3A和图3B说明的磁性设备10A在相同的性能状态下具有比现有技术的磁性设备小的厚度S，这是因为不存在磁性设备的磁通短路底部。

另外，由于不再需要在磁性设备的壳体2上形成加强肋，因此通过增加能够安装到第一侧12上的磁极件30A的数目，磁性设备10A及自夹持构造的磁性设备10能够提高第一侧12的表面的夹持力。

另外，在另一个实施方式中，铁磁元件60还可以以短路由磁芯40产生的全部或者大部分磁通的方式形成，以使所述第二侧13的表面磁中性，即，由磁性设备10A的第二侧13产生磁性力的值不足以进行磁性设备10A夹持。

现有参考图4，示出了磁性设备10或者10A的可能的运行构造。

应注意到，如图4所示，磁性设备10或者10A的第二侧13可以被磁性地保持抵靠于机床床体18，或者通过介于磁性设备10或10A与机床床体之间的机械部件机械地固定。

在磁性设备10或10A的本实施方式中，当加工铁元件P1时，设置具有单件结构的磁性设备10或10A以及设置磁性设备10或10A的作为“整体铁磁性夹持面”的夹持面，防止了作用于第一侧12的任何不期望的机械应力，由此提高了磁性设备10或10A 的耐受性，由此改进了加工铁元件P1的精度。

如上面的说明中清楚地所示的那样，本发明的磁性设备满足了上述需求，并且还克服了在本公开的背景技术中提出的现有技术的缺点。

本领域技术人员将清楚地理解，在不偏离如所附的权利要求书中限定的本发明的范围的前提下，可以对上文中所说明的内容进行多种改变和变形。

Claims

1.一种用于磁性夹持铁元件(P1)的磁性设备，其包括：

一个支撑结构(11)，所述支撑结构(11)由铁磁性材料形成，且具有预定的宽度(L)、长度(l)和厚度(S)；

第一侧(12)和第二侧(13)，所述第一侧(12)和所述第二侧(13)形成于所述支撑结构(11)的较大的相反面；

至少一个磁极件(30A)，所述至少一个磁极件(30A)包括至少一个第一磁极件集流器(50)、第一磁芯(40)和用于改变所述第一磁芯(40)的磁化状态的电线圈(30)，所述至少一个第一磁极件集流器(50)适于将由所述磁性设备产生的至少一个第一磁通(F1)传输到所述第一侧(12)；

所述至少一个磁极件(30A)被保持在所述支撑结构(11)的所述厚度(S)内并且所述至少一个第一磁极件集流器(50)与所述支撑结构(11)形成为一件，以形成单件磁性设备(10A)，

所述磁性设备的特征在于，所述磁极件(30A)包括铁磁元件(60)，所述铁磁元件(60)的侧部(60A)形成所述第二侧(13)的一部分，用于改变磁化状态的所述电线圈(30)和所述第一磁芯(40)介于所述第一磁极件集流器(50)的底部(50B)和所述铁磁元件(60)之间，

所述支撑结构(11)为单件支撑结构，施加于所述第二侧(13)的填充材料(100)用来覆盖所述电线圈(30)，并且还确保所述铁磁元件(60)、所述第一磁芯(40)和所述电线圈(30)的结合。

2.根据权利要求1所述的磁性设备，其特征在于，各所述至少一个第一磁极件集流器(50)的侧部(50A)形成所述第一侧(12)的一部分，所述第一侧(12)是由所述铁磁性材料形成的平面，使得所述第一侧(12)为整个金属面。

3.根据权利要求1所述的磁性设备，其特征在于，所述支撑结构(11)包括保持在所述支撑结构(11)的所述厚度(S)内的至少一个凹部(R)。

4.根据权利要求3所述的磁性设备，其特征在于，所述凹部(R)包括第一部分，所述第一部分具有直径(D1)和从所述第二侧(13)的表面限定的第一深度(S’)，所述凹部(R)的所述第一部分形成所述第一磁极件集流器(50)的底部(50B)。

5.根据权利要求4所述的磁性设备，其特征在于，所述凹部(R)包括第二部分，所述第二部分具有内径(D2)、等于所述凹部的所述第一部分的直径(D1)的外径和从所述第二侧(13)的表面限定的第二深度所述凹部(R)的所述第二部分形成所述至少一个第一磁极件集流器(50)的侧面(50C)，所述侧面(50C)沿横切所述侧部(50A)的方向延伸。

6.根据权利要求5所述的磁性设备，其特征在于，所述凹部(R)的所述第二部分的所述第二深度是所述凹部(R)的所述第一部分的直径(D1)与所述凹部(R)的所述第二部分的内径(D2)之差的至少两倍。

7.根据权利要求1所述的磁性设备，其特征在于，所述至少一个磁极件(30A)包括第二磁芯(90)。

8.根据权利要求4所述的磁性设备，其特征在于，所述凹部(R)的所述第一部分适于容纳所述铁磁元件(60)、所述第一磁芯(40)和用于改变所述第一磁芯(40)的磁化状态的所述电线圈(30)。

9.根据权利要求5所述的磁性设备，其特征在于，所述至少一个磁极件(30A)包括第二磁芯(90)，所述凹部(R)的所述第二部分适于容纳所述第二磁芯(90)。

10.根据权利要求1所述的磁性设备，其特征在于，多个所述至少一个磁极件(30A)被配置在所述支撑结构(11)中，以形成具有预定数目的行和列的矩阵。

11.根据权利要求1所述的磁性设备，其特征在于，所述铁磁元件(60)是被设计成将所述至少一个第一磁通(F1)传输到所述第二侧(13)的第二磁极件集流器，所述铁磁元件(60)具有预定的高度(H2)和与所述第一磁芯(40)的直径(D)相等的直径。

12.根据权利要求11所述的磁性设备，其特征在于，在所述磁性设备的至少一种运行状态中，所述至少一个磁极件(30A)，所述至少一个第一磁通(F1)在所述第二侧(13)限定第二磁性夹持面，用于磁性夹持第二铁元件(P2)，所述至少一个第一磁通(F1)从所述第二侧(13)出来预定的磁场深度(T)。

13.根据权利要求12所述的磁性设备，其特征在于，牢固地将所述第二铁元件(P2)固定于所述第二侧(13)的所述第二磁性夹持面所需要的磁性力的值比所述磁性设备能够作用于所述第一侧(12)的夹持面上的最大力高至少15％。

14.根据权利要求12所述的磁性设备，其特征在于，所述至少一个第一磁通(F1)从所述第二侧(13)出来的所述预定的磁场深度(T)等于或大于所述第二磁极件集流器(60)的最大线性尺寸，所述磁场深度适于牢固地夹持所述第二铁元件(P2)。

15.根据权利要求1所述的磁性设备，其特征在于，所述磁极件(30A)具有圆形的平面形状。

16.根据权利要求7所述的磁性设备，其特征在于，所述第一磁芯(40)是永磁化的可逆型磁芯，所述第二磁芯(90)是永磁化的非可逆型磁芯。

17.一种根据权利要求1所述的磁性设备的制造方法，所述制造方法包括如下步骤：

提供铁磁性材料板，所述铁磁性材料板具有预定的宽度(L)、长度(l)和厚度，所述铁磁性材料板在其相反的较大的表面限定第一侧(12)和第二侧(13)；

所述制造方法的特征在于，所述方法还包括以下附加步骤：

从所述铁磁性材料板(11)的所述第二侧(13)的表面去除一定量的所述铁磁性材料，以产生至少一个凹部(R)，其中，所述凹部(R)由具有预定深度(S’)和直径(D1)的第一部分形成，所述凹部(R)的所述第一部分形成第一磁极件集流器(50)的底部(50B)，

从所述铁磁性材料板去除另外量的所述铁磁性材料，以形成所述凹部(R)的第二部分，所述凹部(R)的所述第二部分形成所述第一磁极件集流器(50)的侧面(50C)，

使得所述第一磁极件集流器(50)与所述支撑结构(11)形成为一件。

18.根据权利要求17所述的磁性设备的制造方法，其特征在于，所述凹部(R)的所述第二部分形成沿横切所述第一磁极件集流器(50)的侧部(50A)的方向延伸的侧部(50C)，其中，所述凹部(R)的所述第二部分具有：

内径(D2)和与所述第一部分的直径(D1)相等的外径；以及

从所述第二侧(13)的表面限定的深度所述深度是所述凹部(R)的所述第二部分的与所述第一部分的直径(D1)相等的外径与所述凹部(R)的所述第二部分的内径之差的至少两倍。

19.根据权利要求17所述的磁性设备的制造方法，其特征在于，还包括以下附加步骤：

提供铁磁元件(60)，其中，所述铁磁元件(60)的侧部(60A)限定所述第二侧(13)的一部分；

在所述凹部(R)的所述第一部分中，以使所述电线圈(30)包围所述第一磁芯(40)的方式将所述第一磁芯(40)和所述电线圈(30)容纳在所述第一磁极件集流器(50)的底部(50B)和所述铁磁元件(60)之间。

20.根据权利要求19所述的磁性设备的制造方法，其特征在于，还包括以下附加步骤：

提供第二磁芯(90)；

将所述第二磁芯(90)容纳在所述凹部(R)的所述第二部分中。

21.根据权利要求19所述的磁性设备的制造方法，其特征在于，还包括以下附加步骤：通过浇铸树脂(100)填充间隙。

22.根据权利要求17所述的磁性设备的制造方法，其特征在于，使用去芯器执行从铁磁性材料的所述支撑结构(11)去除另外的铁磁性材料以形成所述凹部(R)的所述第二部分的步骤。