CN102623133A

CN102623133A - 一种用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法

Info

Publication number: CN102623133A
Application number: CN2011100321009A
Authority: CN
Inventors: 赵玉刚; 张瑾; 张来树; 胡伯平; 饶晓雷
Original assignee: SANVAC (BEIJING) MAGNETICS CO Ltd; Beijing Zhong Ke San Huan High Tech Co Ltd
Current assignee: SANVAC (BEIJING) MAGNETICS CO Ltd; Beijing Zhong Ke San Huan High Tech Co Ltd
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2031-01-28

Abstract

一种用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法，其特征在于：使传统的一对充磁夹具面对面地设置，梭子板设置在这一对充磁夹具之间，梭子板的宽度与每个充磁夹具纯铁芯的宽度相同，一个充磁夹具与电源的正极连接，另外一个充磁夹具与电源的负极连接；把待充产品放入不导磁材料制成的梭子板中固定，然后，把一组极头合住，按脉冲充磁电源放电，给待充磁体充磁，所述充磁线圈为层数多而每层匝数少的线圈，每层匝数和所述充磁线圈铁芯磁化饱和电压相适应；选择相对较粗的铜线；所述充磁线圈的铁芯材质为工业纯铁，所述充磁极头的材质为纯铁。本发明通过充磁线圈关键参数的设定和充磁极头材料的选定，在保证磁体饱和充磁的前提下，改善了线圈的充磁效果。

Description

一种用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法

技术领域

本发明涉及一种用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法。

背景技术

多极充磁为在同一烧结钕铁硼磁体上进行两对磁极的充磁方法，该方法是一项涉及到多个因素，比较复杂的专业技术，其与充磁极头及烧结钕铁硼的磁特性相关。目前，对钕铁硼磁体充磁所用的方法为脉冲磁场充磁方法，该充磁方法的原理为利用大电流进行瞬间放电用以产生脉冲强磁场，从而对永磁体进行充磁。考虑到充磁的连续性，要尽量缩短充磁电路中脉冲前沿的时间。

一般来说，在对永磁体进行充磁时，磁体所受到的磁场强度应大于永磁体的HCJ(内禀矫顽力)。要提高磁场的强度，就要提高脉冲充磁的电流强度，由欧姆定律可知，当充磁机与充磁极头确定后增加充磁电压，即可达到该目的。

充磁的分类有：1)根据被充磁体的形状及要求区分，分为单极充磁、多极充磁等等。通常用于永磁体充磁的器件主要有电磁铁、线圈或螺线管以及单根导线等几种；2)根据电流波形的不同，可以分为稳恒电流磁场充磁和脉冲电流磁场充磁两种。恒定电流产生的磁场稳定，但磁场强度不高；脉冲电流产生的磁场强度高，但发热量也高，且随之产生的洛仑兹力也大。

多极线圈应该确保各种高难度多极充磁的需求。充磁线圈的设计应该确保线圈与充磁机电容，以及电流等的最佳匹配。

目前使用的充磁夹具具有不可调整性，充磁效果没有办法改正，因此，市场迫切需要适合烧结钕铁硼生产的完成品的充磁夹具，以有效改善磁体的充磁效果，使磁体的充磁性能得到有效的提高。

根据图1所示的传统充磁夹具，纯铁极头由1表示，在绝缘空心腔体外绕绝缘铜线2，加脉冲电流就产生磁场，达到使磁体充磁的效果。

一般来说，如图2所示，传统充磁磁体的一面为N极，另一面为S极，既为单面单极型。

目前，发明人还没有检索到任何关于双面双极充磁夹具的专利文献，也没有发现固定模式的双面双极磁体的结构报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法，通过充磁线圈关键参数的设定和充磁极头材料的选定，在保证磁体饱和充磁的前提下，改善了线圈的充磁效果。

为此，本发明提供了一种用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法，其特征在于：使传统的一对充磁夹具面对面地设置，梭子板设置在这一对充磁夹具之间，梭子板的宽度与每个充磁夹具纯铁芯的宽度相同，一个充磁夹具与电源的正极连接，另外一个充磁夹具与电源的负极连接；把待充产品放入不导磁材料制成的梭子板中固定，然后，把一组极头合住，按脉冲充磁电源放电，给待充磁体充磁，所述充磁线圈为层数多而每层匝数少的线圈，每层匝数和所述充磁线圈铁芯磁化饱和电压相适应；选择相对较粗的铜线；所述充磁线圈的铁芯材质为工业纯铁，所述充磁极头的材质为纯铁。

优选地，所述充磁极头的材质为电工纯铁。

优选地，所述充磁线圈所用的铜线的直径为Φ1.0-1.5mm。

优选地，所述充磁线圈的充磁电流为8-20KA。

优选地，待充磁的磁体为两极以上的磁体。

优选地，所述充磁线圈为双面双极的充磁线圈。

本发明通过选择层数较多、每层匝数较少的线圈，结合应用中从减小所用电压和电流考虑，每层匝数要跟铁芯磁化饱和电压相适应。因此，在实际应用中，对于辐射磁环，采用层数较多、每层匝数较少的线圈，能够在较小电压、电流的情况下使磁体达到饱和充磁。

本发明通过选择与磁环外径相同尺寸的线圈，充磁时产生的电感较小，使涡流磁场较容易渗透至铁芯中心，将铁芯磁化饱和。

本发明通过选择相对较粗的铜线，较粗铜线在充磁时峰值电流大，其中优选直径为1-1.5mm铜线为最佳。

纯铁导磁磁扼可以增加磁力线的穿透率，本发明通过选择纯铁极头，使磁力线更多地穿过磁体通过磁扼形成的回路，减少在磁体内部形成回路的磁力线个数，使磁体磁化方向的径向率增加。

附图说明

图1是根据现有技术的充磁夹具的结构原理图。

图2是传统的单面单极型充磁磁体的示意图。

图3是根据本发明的双面双极型充磁磁体夹具的结构原理图。

图4是典型的双面双极型充磁磁体的示意图。

图5是另一根据本发明的双面双极型充磁磁体夹具的结构原理图。

具体实施方式

如图4-5所示，在根据本发明的双面双极型充磁磁体夹具中，1、1’表示纯铁芯；3、3’表示一组极头；20表示铜线线圈；2、2’分别表示连接电源负极和正极的铜线；5表示梭子板；6表示待充磁的产品。在夹具外接充磁电源，产生脉冲电流，可一次性使磁体着多极磁。

把待充产品6放入梭子板5中固定，梭子板5的材质为不导磁的任何可加工材料，梭子板5的宽度与纯铁芯1、1’相同，然后把一组极头3、3’合住，按脉冲充磁电源放电，给待充磁体6充磁，即可实现多极充磁。多极产品为双面双极，如图4所示。

关于每层匝数和充磁线圈铁芯磁化饱和电压相适应，具体设计的双面双极夹具时，要考虑到夹具的电感，电阻等相关因素，基本由下面的公式确定：H＝I/(2rπ)，其中，I为脉冲电流强度(A)，r为空间某点到载流导线的距离(m)，H为磁场强度。如果夹具的设计的匝数，线径选择不合理，则由于耐压不够，不可能由提高电压值来提高脉冲电流的强度。

线圈中的峰值电流如下述公式

i_{m} = \frac{U_{0}}{ωL} \exp (- \frac{R}{2 L} t) \sin ωt

式中

ω = {(\frac{1}{LC} - \frac{R^{2}}{4 L^{2}})}^{1 / 2}

U₀-初始电压；

L-线圈电感；

R-线圈电阻；

C-电源的电容。

在公式中可看出，线圈的电感是与线圈的匝数相关，当线圈将铁芯磁化到饱和后，对周围空气的磁化比饱和前要大很多，可以认为线圈通电后，先将铁芯磁化，至饱和后，又将临近周围空气磁化，然后随着电压的升高，其磁化范围逐渐向外围远场扩张。但电压升高带来的大的峰值电流可造成线圈的耐压下降，导致线圈寿命短。故在夹具的设计过程中需考虑电感、电阻、电压等的相互关系等因素。

本发明的技术效果已经通过一系列的实验得到了印证。

1.采用D1mm的铜线，外部包绝缘材料，采用工业纯铁做铁芯，缠绕双面双极的充磁线圈，充磁产品的尺寸为D12*1的烧结钕铁硼的镀镍完成品，充磁完毕后测量其双极磁通，结果列表如下：

编号	线圈匝数*层数	峰值电流(KA)	双极磁通(mwb)
				1	2*2	23.4	1.07
2	2*4	18.7	1.21
				3	5*4	17.5	1.21
4	5*5	12.2	1.22

如上表所示，对比编号为1和2、3和4可以看出，在充磁线圈匝数相同的情况下，充磁线圈层数越多越好，这样在保证充饱和磁体的前提条件下，可以使峰值电流低，保证充磁线圈的寿命。

2.用工业纯铁作铁芯，线圈分别采用1mm*X匝及1.5mm*X匝缠绕双面双极的充磁线圈，充磁产品的尺寸为D12*1的烧结钕铁硼的镀镍完成品，充磁完毕后测量其双极磁通，充磁电压固定为1900伏，结果列表如下：

线径(mm)	匝数	峰值电流(KA)	磁通(mwb)
				1	3	11.2	8.54
1	4	10.1	9.84
				1.5	3	13.5	12.1
1.5	4	12.1	12.1

如上表所示，在充磁线圈铜线直径相同的情况下，充磁线圈的匝数越多，烧结钕铁硼磁体的双极磁通越高。

3.用线径D1.5*3匝的铜线，缠绕有工业纯铁作铁芯及没有工业纯铁作铁芯的两个线圈，充磁产品的尺寸为D12*1的烧结钕铁硼的镀镍完成品，充磁完毕后测量其双极磁通，充磁电压固定为1900伏，结果如下：

线径(mm)	铁芯材料	峰值电流(KA)	磁通(mwb)
				1.5	工业纯铁	13.5	12.1
1.5	无铁芯	9.85	7.98

如上表所示，在充磁线圈铜线直径相同且匝数也相同的情况下，采用工业纯铁做铁芯比没有铁芯的烧结钕铁硼磁体的双极磁通高。

Claims

1.一种用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法，其特征在于：

使传统的一对充磁夹具面对面地设置，梭子板设置在这一对充磁夹具之间，梭子板的宽度与每个充磁夹具纯铁芯的宽度相同，一个充磁夹具与电源的正极连接，另外一个充磁夹具与电源的负极连接；把待充产品放入不导磁材料制成的梭子板中固定，然后，把一组极头合住，按脉冲充磁电源放电，给待充磁体充磁，

所述充磁线圈为层数多而每层匝数少的线圈，每层匝数和所述充磁线圈铁芯磁化饱和电压相适应；

选择相对较粗的铜线；

所述充磁线圈的铁芯材质为工业纯铁，所述充磁极头的材质为纯铁。

2.根据权利要求1所述用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法，其特征在于：所述充磁极头的材质为电工纯铁。

3.根据权利要求1所述的用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法，其特征在于：所述充磁线圈所用的铜线的直径为Φ1.0-1.5mm。

4.根据权利要求1所述的用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法，其特征在于：所述充磁线圈的充磁电流为8-20KA。

5.根据权利要求1所述的用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法，其特征在于：待充磁的磁体为两极以上的磁体。

6.根据权利要求1所述的用于烧结钕铁硼磁体多极充磁的方法，其特征在于：所述充磁线圈为双面双极的充磁线圈。