CN102136341A - 一种各向异性v型取向磁环 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种各向异性V型取向磁环，包括磁环体，其特征是：磁环体是一个由各向异性磁性粉末材料制成的锥形环，磁环体的轴向切面呈V字型，其取向和充磁方向垂直于V字型截面，与磁环体的轴心线形成夹角，使得各向异性磁性材料形成取向、充磁方向与磁环体的轴心线具有对称夹角。其优点是：利用V型取向磁环的V型取向磁场，广泛应用于需要聚、散磁和需要两个不同磁场强度的聚磁效应领域。解决了线性、扇形、辐射磁场不能有效完成的工作，扩大了各向异性磁性材料的应用领域。

Description

一种各向异性V型取向磁环

技术领域

本发明涉及一种各向异性V型取向磁环，属于磁性材料领域。

背景技术

随着科学技术的日新月异和新材料的迅猛发展，磁性材料领域的发展速度十分惊人，在个性异性磁性材料领域，线性取向充磁，扇性取向充磁，辐射取向充磁都得以广泛的应用和实施，其材料也广泛地应用于各行各业。但是在各向异性V型取向磁环方面还属空白，限制了其在一定领域的发展。在无摩擦磁力轴承领域，目前还在广泛采用同性相斥的原理，用两块磁体同性相斥，只有线性的排斥力，必然导致其侧移或翻转，无法达到无摩擦磁力轴承的效果，而采用辐射环制作的磁力轴承，虽然解决了径向支撑力的问题，但是轴向力的问题并没有解决，仍然无法达到无摩擦磁力轴承的效果，而用V型取向磁环组合成的磁力轴承，完全可以实现无摩擦磁力轴承的效果(如图四所示)，而且，可以通过调节V型取向磁环的夹角，调整轴承的轴向力和径向力，使其有效地工作。我们都知道，近期我国的绿色能源----风力发电机行业发展十分迅猛，风力发电机是通过风力带动叶片旋转，而叶片的转轴与励磁转子共为一体，叶片的转动带动了励磁转子的转动，因而在励磁定子上产生磁力线的变化而产生电流进行发电工作的，对于风力发电机，其工作的好坏主要取决于安装地区风速的大小、迎风角度、系统的摩擦力和做功产生的励磁力，对于一般的风力发电机，常年工作风速要在3～4M/s才能正常发挥作用，即使在我国风能充沛的西北地区，具有这样的风能区域也就在5％左右，工作区域十分有限，对于发电产生的励磁力，是无法克服的，只有通过优化设计加以减少，而系统的摩擦力，我们可以通过采用无摩擦磁力轴承完全消除摩擦力，据风力发电机行业权威人士透露，在采用了无摩擦磁力轴承和优化励磁磁路设计后的中小型风力发电机，可以实现常年工作风速在≤1.7M/s就能正常工作的风力发电机，这样在我国的西北地区就有＞60％的区域可以正常使用这一绿色能源的风力发电机，而在全国就有＞30％的区域可以正常使用这一绿色能源的风力发电机，从而达到提高风力发电机的效率和提高风力发电机适用区域的目的。这里要强调说明的是无摩擦磁力轴承在减小迎风角度和消除系统的摩擦力方面功不可末。另外，该V型取向磁环还可广泛地用于稳定的磁悬浮和无摩擦磁传动等领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁环体本身与其轴线具有一定的夹角，而磁环体的取向方向也与其轴线有一定的夹角，利用V型取向磁环的V型取向磁场，解决线性、扇形、辐射磁场不能有效完成的工作，从而扩大各向异性磁性材料的应用领域的各向异性V型取向磁环。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

本发明包括磁环体，其特征是：磁环体是一个由各向异性磁性粉末材料制成的锥形环，磁环体的轴向切面呈V字型，其取向和充磁方向垂直于V字型截面，与磁环体的轴心线形成夹角，使得各向异性磁性材料形成取向、充磁方向与磁环体的轴心线具有对称夹角。

所述各向异性磁性粉末材料是稀土永磁磁性材料和/或非稀土永磁磁性材料；

所述磁环体的轴向切面的V型夹角是10°～170°，从而取向和充磁方向与磁环体的轴心线的夹角是5°～85°；

本发明的各向异性V型取向磁环能够进行多级充磁，做成多级V型取向磁环，其级数是2～n级，n是大于2的整数。

各向异性V型取向磁环的制备方法：

众所周知，所有的各向异性磁性材料都是通过合金制备、制粉、取向成型和烧结四大工艺流程的，磁体的取向方式是由其取向成型工序来完成的，而取向都是由电磁铁产生磁场，通过铁轭引导磁路，在一定的工作气隙下形成工作磁场。在工作磁场区域内，安装有成型模具，在其模腔内放入各向异性磁性粉末材料，从而对模腔内各向异性磁性材料进行取向，取向后的各向异性磁性材料在上、下压头的压力作用下，压制成粉末有序排列的坯料，脱模后经烧结就成为各向异性磁性材料毛坯，毛坯经加工、充磁后就成为有用之材了。

各向异性V型取向磁环就是在具有“卧8字型”或“卧日字型”的磁路结构中，通过铁轭引导磁路和隔磁阻断磁路的方法，在为V型成型磁环特制的模腔内，形成对V型成型模腔内的粉末进行垂直于V型面的取向，使其各向异性磁性粉末材料垂直于V型面有序排列，在为V型成型磁环特制的上、下压头压力的作用下，压制成V型取向磁环坯料，坯料脱模后经烧结工艺处理后，就成为了各向异性磁性材料V型取向磁环的毛坯，该毛坯经内锥面磨、外锥面磨和平面磨等工序加工后，就成为了具有一定精度和光洁度的V型取向磁环，该磁环再通过专用的V型取向磁环充磁机充磁后，就成为了有用的V型取向磁环了。

本发明的优点是：利用V型取向磁环的V型取向磁场，且根据V型磁环的角度不同，可在V型磁环内侧轴线的不同位置上形成一个很高的聚磁点和一个相对较弱的聚磁点，这就形成了在一个V型磁环内侧具有两个不同磁场强度的聚磁点的磁效应，实现了在一块磁体上有两个不同磁场强度的聚磁点可能，而在V型磁环的外侧，根据其V型磁环的角度不同，形成了在不同环型区域里不同磁场强度的环型磁场，且具有环型的散磁效应。这样它可广泛应用于需要聚、散磁和需要两个不同磁场强度的聚磁效应领域。解决了线性、扇形、辐射磁场不能有效完成的工作，从而扩大各向异性磁性材料的应用领域。此外，我们可将V型磁环组合后可形成无摩擦磁力轴承，广泛应用于无摩擦轴承领域。还有，V型磁环还可组成稳定的磁悬浮系统，广泛地应用于需要悬浮的各个领域，如磁悬浮列车等等。另外，我们可将V型磁环充成多级，制成多级V型磁环，可组装无摩擦磁传动伞齿轮，此外，该种多级V型磁环还可用于特种小型电机的励磁磁场。

附图说明

图1是本发明的磁环的V型角度是90°的V型取向磁环及磁场分布图；

图2是本发明的磁环的V型角度是120°的V型取向磁环及磁场分布图；

图3是本发明的磁环的V型角度是60°的V型取向磁环及磁场分布图；

图4是本发明的磁力轴承力系分解示意图；

图5是本发明的V型取向磁环组装的无摩擦磁力轴承示意图；

图6是本发明的V型取向磁环组成的磁悬浮系统示意图；

图7是本发明的V型取向8级磁环示意图；

图8是图7的A-A向剖视图；

图9是本发明的V型多级磁环组装的无接触伞齿传动系统示意图。

具体实施方式

实施例1：

参照附图，图1，图2，图3分别示意了V型角度是90°、120°和60°的各向异性V型取向磁环及磁场分布，它们都是依靠电磁铁产生磁场，通过铁轭引导磁路，在取向成型的工作区内，依靠阴模、上、下压头及芯铁，利用导磁材料引导磁场，利用不导磁材料阻断磁场，从而在各向异性V型取向磁环的模腔内分别形成90°，60°和120°的V型取向磁场，使其正好于V型取向磁环的V型磁环面相垂直，这样就实现了在V型取向磁环的模腔内对各向异性磁性材料粉末的V型取向，再在取向成型压机上、下压头压力的作用下，将各向异性磁性材料粉末压制成V型取向磁环的压坯料，通过下压头的顶出和轴芯的退出，就可制成各向异性V型取向磁环的压坯料了。再通过后续的烧结、时效工艺处理，一个各向异性V型取向磁环的毛坯就出来了，再经过内锥面磨、外锥面磨、平面磨和内园磨等工序的加工处理，具有一定精度和光洁度的V型取向磁环就成了，再进行一下表面电镀处理，一个漂亮的、耐腐蚀的V型取向磁环就完成了，最后经过特制的充磁设备充磁，一个V型取向磁环或一个V型取向多级磁环就可以广泛地应用于各行各业。从以上三个示图可以看出，根据其V型磁环的角度不同，可在V型磁环内侧轴线的不同位置上形成一个很高的聚磁点和一个相对较弱的聚磁点，这就形成了在一个V型磁环内侧具有两个不同磁场强度的聚磁点的磁效应，实现了在一块磁体上有两个不同磁场强度的聚磁点可能，而在V型磁环的外侧，根据其V型磁环的角度不同，形成了在不同环型区域里不同磁场强度的环型磁场，且具有环型的散磁效应。这样它可广泛应用于需要聚、散磁和需要两个不同磁场强度的聚磁效应领域。本发明的磁环如果V型角度是0°，就成为了辐射环，如果V型角度是180°，就成为线性取向磁体了。

实施例2：

图4是本发明的磁力轴承力系分解示意图；从图中可以看出，因V型磁环的取向方向与其轴心线成一定的夹角，磁场力也与其轴心线成一定的夹角，我们在一个磁环的内面充以N(S)级，在另一个磁环的外面充以N(S)级，将两个这样的磁环同轴心套在一起，由于同性相斥，两个磁环无法靠到一起，在上、下磁环上的排斥力均为F，将F力进行分解，就分解出其轴向力F1和径向力F2，F1的轴向力可托起上面的磁环，F2的径向力可控制上面的磁环左右偏摆，把上面的磁环悬浮托起。图5是本发明的V型取向磁环组装的无摩擦磁力轴承示意图；图中1就是本发明的V型取向磁环，将两个V型取向磁环对应相反充磁，使内V型磁环的外表面形成N级(或S级)，使外V型磁环的内表面形成N级(或S级)，这样就组成了一个磁力轴承，两个这样的磁力轴承就组装成一个完整的无摩擦磁力轴承组，2是工作轴，3是工作轴上的负载，4是壳体或支撑，这样一个完整的承载无摩擦磁力轴承系统就建立起来了。从图上我们可以看出，根据V型磁环的角度，可以调节轴承的轴向力和径向力，V型磁环的夹角越大，能够承受的轴向力也越大，径向力越小，V型磁环的夹角越小，能够承受的径向力也越大，而轴向力越小，由此可见V型磁环组装成的无摩擦磁力轴承可广泛应用于无摩擦轴承领域。我们知道，我们输入的任何的能量都是为了做功，这个功是要分为有用功和无用功的，而在无用功中，因摩擦力造成的功效占很大比例，减小摩擦和消除摩擦是很有价值的。

实施例3：

图6是本发明的V型取向磁环组成的磁悬浮系统示意图；同理将两个V型取向磁环对应相反充磁，使内V型磁环的外表面形成N级(或S级)，使外V型磁环的内表面形成N级(或S级)，这样就组成了一个相对稳定的磁浮力支点，使用两个以上非线性排列的这样的磁浮力支点，就组成了一个相当稳定的磁悬浮系统，图中1就是本发明的V型取向磁环，2是支撑架，3是悬浮架，4是被悬浮的物体。

实施例4：

图7、8是本发明的V型取向8级磁环示意图；8级磁环只是示意，V型取向磁环可根据需要充成n级，这里n是≥1的整数，以适用于不同的市场需求。

图9是本发明的V型多级磁环组装的无接触伞齿传动系统示意图。它是将两个V型多级磁环分别组装到主动轴和被动轴上，通过V型多级磁环的间产生的推拉力，实现无接触磁力的伞齿传动。图中(1)是转动轴，(2)是多级V型磁环。

Claims (4)

1.一种各向异性V型取向磁环，包括磁环体，其特征是：磁环体是一个由各向异性磁性粉末材料制成的锥形环，磁环体的轴向切面呈V字型，其取向和充磁方向垂直于V字型截面，与磁环体的轴心线形成夹角，使得各向异性磁性材料形成取向、充磁方向与磁环体的轴心线具有对称夹角。

2.根据权利要求1所述的各向异性V型取向磁环，其特征是：各向异性磁性粉末材料是稀土永磁磁性材料和/或非稀土永磁磁性材料。

3.根据权利要求1所述的各向异性V型取向磁环，其特征是：磁环体的轴向切面的V型夹角是10°～170°。

4.根据权利要求1所述的各向异性V型取向磁环，其特征是：各向异性V型取向磁环能够进行多级充磁，做成多级V型取向磁环，其级数是2～n级，n是大于2的整数。

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