CN104240884A - 多极整体永磁环及其制备方法和生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多极整体永磁环及其制备方法和生产系统。该永磁环主要由铝镍钴合金形成，并且包含：沿径向半取向的晶体结构，以及，沿周向析出的、弥散分布的周期调幅结构；该晶体结构包括分布于该永磁环外周部的、沿径向取向的柱状晶（1-1），而该永磁环的其余部分包含等轴晶（1-2）；该周期调幅结构包含磁性析出相和基体相；并且该永磁环的内、外环壁面及上、下端面的表面磁通密度分布一致，且均呈近似正弦波形态。该制备方法主要是借助该生产系统实施的，包括依次进行的熔炼浇铸、高温固溶、多极磁场热处理、多级回火、多极充磁等工序。本发明的整体永磁环具有优异的物理性能和磁性能，且制备方法简便，易于操作，适宜规模化生产。

Description

多极整体永磁环及其制备方法和生产系统

技术领域

本发明涉及一种永磁材料及其制备方法，特别涉及一种基于铝镍钴合金等材料的多极永磁环及其制备方法，属于材料科学领域。

背景技术

多极永磁环在电机和陀螺仪中的应用需求越来越大，尤其是在陆用定位定向系统、高精度寻北仪以及船用高精度导航系统等高科技控制器的核心部位起着不可替代的作用。应用中一般要求永磁环具有整体、多极取向等特点。由于氢气的气体粘度小、导热系数大，陀螺内部充氢后可以改善气体动态力矩，提高陀螺的精度，所以在一些先进的陀螺中，多极整体环需要在氢气的环境中使用，这就对多极整体磁环的耐氢性能、耐高温、高精度(易加工)、磁性能提出了要求。目前国内外对NdFeB和SmCo等稀土永磁环的研究很多，且取得不错的结果，但因稀土永磁材料容易与氢气发生反应，不能满足氢气氛的工作环境。

CN102134665A公开了一种铂钴永磁多级环，铂钴永磁材料虽然可以进行变形加工，耐氢性能也很好，能够满足上述精密陀螺中的使用，但因其必须含有70％以上的贵金属铂，且对原材料纯度要求很高，使多级环的原材料成本极高，磁环价格昂贵。铝镍钴永磁材料作为第一代永磁，虽相比NdFeB、SmCo永磁材料矫顽力较低，但因有优异温度稳定性、时间稳定性，抗冲击性和辐射性，使用温度能达到600℃以上，同时其化学稳定性好，耐腐蚀不易氧化，可以长时间在氢气氛下使用，而其物理化学性质不发生改变，使其在军工领域具有不可代替的作用，特别适合于鱼雷、导弹、飞机等武器装备和卫星等精度要求高、稳定性要求好的航天器中使用。采用铝镍钴永磁材料来制造多极取向永磁环不仅能够满足精密陀螺的应用需求，因其不含有贵金属以及稀土元素，且采用传统的铸造工艺，原材料和制造成本都低，适合工业化生产和应用。

铝镍钴永磁材料制备工艺主要包括粉末冶金和铸造两种工艺，铸造工艺获得的永磁材料因可以获得粗大的晶粒尺寸从而更容易获得高的磁性能，但因径向方向晶粒的粗大，会容易造成磁环径向的开裂，因而获得高的磁性能需要铸造过程中的模具设计和工艺控制较为严格。多极取向永磁环在使用过程中往往对其气隙磁密的大小和均匀性都有较高的要求，由于铝镍钴磁环磁性能和均匀性对材料微观组织结构的分布很敏感，而材料的微观组织结构的形成受控于磁环在磁场热处理过程中的温度控制和磁场方向控制，所以在制备过程中对磁场热处理环节提出了更高的要求。

目前对于铝镍钴多极永磁环的磁性能和制备工艺的研究在国内外还未见相关报道。

发明内容

鉴于现有技术的缺陷，本发明的主要目的在于提供一种多极整体永磁环及其制备方法，该多极整体永磁环具有优异磁性能和均匀性，且制备工艺简便、高效。

本发明的另一目的在于提供一种多级整体永磁环的生产系统。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

一种多极整体永磁环，主要由铝镍钴合金形成，特别是通过铸造的方式形成，并包含有：

沿径向半取向的晶体结构，以及

沿周向析出的、弥散分布的周期调幅结构。

进一步的，所述沿径向半取向的晶体结构包括分布于所述永磁环外周部的、沿径向取向的柱状晶，所述永磁环的其余部分包含等轴晶。

进一步的，所述周期调幅结构包含磁性析出相和基体相，其中Fe和/或Co元素在所述磁性析出相中的浓度高于在所述基体相中的浓度。

进一步的，所述永磁环的内、外环壁面及上、下端面的表面磁通密度分布一致，且均呈近似正弦波形态。

进一步的，所述铝镍钴合金包含如下组分：

基础组分，包含Al、Co、Ni、Fe、Cu；

可选组分，包含Ti、Nb、Si、S、C中的任意一种或两种以上的组合。

一种多极整体永磁环的制备方法，包括如下步骤：

a.熔炼铸造，包括：

提供样品模，所述样品模包括砂模，所述砂模内分布有环形浇注通孔，所述环形浇注通孔的外周部设置有环形导热体；

以及，向所述环形浇注通孔内注入熔炼均匀的合金液，并形成磁环样品，所述磁环样品的外周部分布有沿径向取向的柱状晶，其余部分包含等轴晶，其中所述合金液包含基础组分和可选组分，所述基础组分包含Al、Co、Ni、Fe、Cu，所述可选组分包含Ti、Nb、Si、S、C中的任意一种或两种以上的组合；

b.高温固溶处理，包括：将所述磁环样品于温度为1200℃～1300℃的条件下进行固溶处理，使所述磁环样品中的合金形成单相固溶体；

c.多极磁场热处理，包括：将完成高温固溶处理的磁环样品迅速转移至多极磁场热处理装置中进行磁场控温热处理，从而在所述磁环样品内形成沿周向析出的、弥散分布的周期调幅结构；

d.多级回火处理，包括将经多极磁场热处理后的磁环样品进行多级回火；

e.充磁处理，包括：对所述磁环样品进行多极充磁，从而获得所述永磁环。

作为较为优选的方式之一，步骤a包括：将所述砂模于800±50℃烘烤1-2h后，冷却，并在所述环形浇注通孔内置入所述环形导热体，再向所述环形浇注通孔内注入所述合金液。

作为较为优选的方式之一，在步骤a中，所述磁环样品内形成的柱状晶长度及等轴晶的分布宽度随所述环形导热体的厚度及温度变化而变化。

作为较为优选的方式之一，步骤b包括：将所述磁环样品置于保温样品盒内，再转移至温度为1200℃～1300℃的条件下进行固溶处理；

其中所述保温样品盒包括耐火材料外壳以及呈环形分布的n个磁极头，所述磁极头一端穿入所述外壳，并与安装于所述保温样品盒内的磁环样品的外环壁相触，n等于所述永磁环的极数，n为正整数。

作为较为优选的方式之一，步骤c包括：

提供多极磁场热处理装置，包括复数个磁体，每一磁体包含两个磁性相异的机头(N、S极)；

在步骤b完成后，将盛装于保温样品盒内的磁环样品迅速转移入多极磁场热处理装置内，并使各机头分别经所述保温样品盒上的相应磁极头与所述磁环样品接触，从而向所述磁环样品内输入磁力线，且在分布于相邻两个磁性相异的机头(N、S极)之间的所述磁环样品内形成沿周向闭合的磁路，进而在所述磁环样品内形成周期调幅结构。

作为较为优选的方式之一，步骤c中，所述周期调幅结构包括沿磁场方向析出的富Fe、Co的磁性析出相和富Al、Ni的基体相。

作为较为优选的方式之一，步骤e包括：按照所述永磁环的极数，采用在磁环上绕线的充磁方式对磁环样品进行多极充磁。

一种多极整体永磁环的生产系统，包括：

用以形成磁环样品的样品模，所述样品模包括砂模，所述砂模内分布有用以容置熔炼均匀的合金液的环形浇注通孔，并且所述环形浇注通孔的外周部还设置有用以使所述合金液沿径向产生温度梯度的环形导热体；

用以容置所述磁环样品的保温样品盒，包括耐火材料外壳以及呈环形分布的n个磁极头，所述磁极头一端穿入所述外壳，并与装载在所述保温样品盒内的磁环样品的外环壁相触，n等于所述永磁环的极数；

固溶装置，用以提供温度为1200℃～1300℃的环境，实现对装载于所述保温样品盒内的磁环样品进行高温固溶处理；

多极磁场热处理装置，包括复数个磁体，每一磁体包含两个磁性相异的机头(N、S极)，每一机头分别与所述保温样品盒上的相应磁极头配合，并能够通过所述磁极头向装载于所述保温样品盒内的磁环样品内输入磁力线，且在分布于相邻两个磁性相异的机头之间的所述磁环样品内形成有沿周向闭合的磁路；

多级回火处理装置，用于对经多极磁场热处理后的磁环样品进行多级回火；以及，

充磁装置，用以对经多级回火后的磁环样品进行多极充磁。

作为较为优选的实施方案之一，该n个磁极头的轴线与所述磁环样品的中心点交叉，且相邻两个磁极头的轴线之间具有360°/n的夹角。

作为较为优选的实施方案之一，所述磁极头的与装载在所述样品盒内的磁环样品接触的一端为弧形结构，所述弧形结构与所述磁环样品同心设置。

与现有技术相比，本发明的主要优点在于：

1、本发明提供的多极整体永磁环内、外圆面(即，内、外环壁)及上、下平面(即，上、下端面)的表面磁通密度呈近似正弦波分布，磁性能高、表磁分布均匀，且具有良好的物理化学性质，满足了特殊场合下对多极整体永磁环的应用需求。

2、本发明提供的多极整体永磁环具有特殊的晶体结构，更有利于在制备过程中提高磁环的磁性能，最大限度的提高磁环表面磁通密度；

3、本发明提供的多极整体永磁环制备方法工艺简便，对设备要求低，非常适合用于工业大规模生产，且生产出的产品性能均匀一致，且还可以根据应用需要制备出多种规格尺寸的多极磁环，应用范围广，易于推广；

4、本发明提供的多极整体永磁环生产系统设计独特，特别是采用的保温样品盒和多极磁场热处理装置的设计更有利于在制备过程中提高磁环的均匀性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一典型实施方案中多极整体永磁环内晶体结构分布示意图；

图2是本发明一典型实施方案中一种样品模的结构示意图；

图3是本发明一典型实施方案中一种保温样品盒的结构示意图；

图4是本发明一典型实施方案中在多极磁场热处理过程中相邻两极磁路分布示意图；

图5是本发明一实施例中一种四极磁环上、下端面和内、外环壁面的磁通密度分布图；

图6是本发明一实施例中一种四极磁环的取样检测示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对现有技术的诸多不足，本发明人经长期研究和大量实践，并依据具体的应用需求，提出了一种新型的多极整体永磁环，其具有优异磁性能、均匀性和化学稳定性，特别是，该磁环表面磁通密度高且分布均匀，而规格尺寸和极数亦可根据应用要求而在制备过程中方面的调控。

本发明技术方案主要包括：采用一种特殊设计的铝镍钴熔炼、浇注的定向结晶方法，通过控制埋入环形导热体，例如环形铁芯的厚度和温度，控制形成沿磁环径向方向半取向的晶体结构，再采用特殊结构的保温样品盒和多极磁场，在容易控制磁环冷却速度的前提下，在磁环内部形成均匀的多极磁场，从而形成沿圆周方向析出的周期调幅的磁畴结构。两种结构共同作用，更有利于获得高性能、高均匀性的多极永磁环。具体而言，其作用原理是：在多极磁场热处理过程中，磁环外周部一定取向长度的柱状晶有利于引导多极磁场的磁力线进入磁环内部，磁环内部的等轴晶有利于磁力线进入磁环后沿圆周方向分布形成多极的闭合磁路，从而最大程度的提高磁环的磁性能和均匀性。

进一步的，本发明的一个方面提供了一种高性能、高均匀性的多极整体永磁环，其主要是通过将选定原材料熔炼铸造成合金后，再经多极磁场热处理形成的。

其中，所述原材料包括以下全部或部分金属元素：Co、Ti、Al，Ni，Nb，Cu以及Fe。特别是，包含作为基础组分的Al、Co、Ni、Fe、Cu等元素，作为可选组分的Ti、Nb、Si、S、C等元素。所述的“可选组分”，是指可以选择性添加或不添加的组分。

其中，所述多极整体永磁环沿径向具有半取向的晶体结构及沿圆周方向析出的弥散分布的周期调幅结构。

请参阅图1，所述晶体结构包括：

分布于所述磁环外周部的一定宽度的柱状晶(1-1)，其中柱状晶(1-1)沿径向取向；

以及，分布于所述磁环其余部分的等轴晶(1-2)。

其中，周期调幅结构包括磁性析出相和基体相；

其中Fe、Co元素在所述磁性析出相中的浓度高于在所述基体相中的浓度。

其中，所述多极整体永磁环内、外环壁面及上、下端面的表面磁通密度分布均为近似正玄波。

进一步的，本发明的另一方面提供了一种制造所述多极整体永磁环的方法。在一实施方案中，该方法可以包括：

采用铝镍钴永磁材料铸造工艺，通过感应炉熔炼铝镍钴合金，浇铸在准备好的模具中，形成具有沿径向半取向晶体结构的磁环样品；

对磁环样品进行高温固溶热处理；

然后放在可产生多极磁场的热处理装置中进行多极磁场热处理，随后进行回火；

加工成所需尺寸的永磁环后多极充磁。

而在一更为具体的典型实施方案之中，该制备工艺包括如下步骤：

(1)感应炉熔炼铸造：铸造采用保温效果较好的样品模(亦称“浇注锭模”)，例如砂模，请参阅图2，该模具主体优选采用保温效果较好的砂模(2-1)，砂模内部为圆环形浇注通孔(2-2)。优选的，可以在使用前将砂模放在高温炉中800±50℃烘烤1-2小时取出冷却，使用时在圆环形浇注通孔的外周部放置一定厚度的环形导热体(2-3)，例如环形铁芯，熔炼均匀的合金液注入砂模的浇注通孔中，此时因孔周围环形铁芯的导热性，使得合金液沿径向方向产生一定的温度梯度(特别是温度沿圆心向圆周降低的温度梯度)，从而形成外周部为沿径向方向的柱状晶，内围为等轴晶的磁环样品结构。通过控制环形铁芯的厚度和温度，可以调控磁环样品(如下简称“磁环”)外周部的径向取向柱状晶的长度和内围等轴晶的宽度。

(2)高温固溶处理：将熔炼好的磁环加工成接近所需尺寸后，装配在保温效果较好的保温样品盒中，请参阅图3，该保温样品盒可由耐火材料外壳(3-1)和镶嵌在外壳中的多个磁极头(3-2)组成，其中θ＝360°/n(n＝磁环的极数)，在1200℃～1300℃温度下进行固溶处理，使合金形成单相固溶体。

其中，所述磁极头与磁环的外环壁接触以固定磁环，保证磁场处理过程中作用磁环上的磁场均匀。

优选的，所述磁极头与所述磁环样品接触的一端为弧形结构，且该弧形结构与磁环样品同心设置。

优选的，所述磁极头可由居里温度较高的FeCoV等材料加工而成，且形状尺寸与多极磁场热处理装置的机头端口匹配。

(3)多极磁场热处理：将放有磁环样品的保温样品盒从固溶炉里取出后迅速放置在多极磁场热处理装置中(θ同上)，使样品盒的磁极头与多极磁场的机头接触对准后进行控温热磁处理。

请参阅图4，所述多极磁场热处理装置可包含多个磁体，例如电磁铁(4-1)，每个电磁铁包含两个磁性相异的机头(4-2)，每个机头通过样品盒上的磁极头(3-2)与磁环(3-3)外圆面(即，外环壁面)接触，作用在磁环上的相邻两极分别为N极和S极，磁极头与磁环的接触使得更多的磁力线(4-3)进入磁环内部，并沿周向与相邻磁极闭合，在磁环中沿周向形成多段闭合磁路；同时通过控制磁环的冷却速度，在一定的温度下铝镍钴永磁沿磁场方向析出富Fe、Co的磁性析出相，而使Al、Ni形成基体相，从而形成沿周向分布的周期调幅结构；

(4)多级回火处理：将经多极磁场处理后的磁环进行多级回火，使磁性析出相的长径比和元素分布得以优化，从而进一步提高磁环的矫顽力。

(5)加工充磁：将磁环加工成所需尺寸，按照磁场热处理的极数，采用绕线圈充磁的方式按照磁场热处理的极数进行多极充磁，进而获得目标产品，即，多极整体永磁环。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。

本实施例中所采用的原料系一种高性能铝镍钴永磁合金，其包含按照质量百分比计算的如下组分：Al：8.4％；Ni：14.0％；Co：25.0％；Cu：3.0％；Ti：0.5％；FeS：0.35％；Si：0.25％；Fe为余量设计成分。

以前述原料制备高性能、高均匀性铝镍钴多极整体永磁环的工艺包括：

采用图2所示模具浇铸获得具有沿径向半取向的晶体结构的铝镍钴5类磁环样品(如下简称“磁环”)，磁环尺寸为Ф45mm*Ф15mm*15mm，将该磁环加工成Ф40mm*Ф20mm*12mm，再放入均匀镶嵌有四个磁极头的保温样品盒(其结构可参考图3)中，一起在1290℃固溶处理20分钟后取出，并迅速放置在四极磁场热处理装置(其结构可参考图4)的中心冷却，待冷至居里温度后，迅速将经400℃烘烤后的细沙埋住样品盒进行保温处理13分钟后取出；然后在630℃一级回火5小时，30分钟降温至600℃二级回火8小时，30分钟降温至550℃三级回火10小时，而后再次加工至所需尺寸，并采用四极绕线脉冲的方式充磁，充磁后采用三维四轴表面磁通分布仪检测所获多极整体永磁环(简称“四极磁环”)的表磁分布，取样后采用永磁材料磁性测试仪(NIM-500C)检测磁环材料的磁性能。

请参阅图5为该四极磁环的上、下端面和内、外环壁面的磁通密度分布图，请参阅图6为该四极磁环取样位置(图6中的1、2、3、4位置)示意图，而表1为该四极磁环不同位置磁性能测试结果，可以看到，该四极磁环的不同方向上的表磁分布均匀，各极之间的磁性能接近本实施例原料配方下两极处理的磁性能。

表1为本发明一实施例中四极磁环不同位置的磁性能测试结果

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种多极整体永磁环，主要由铝镍钴合金形成，其特征在于包含：

沿径向半取向的晶体结构，以及

沿周向析出的、弥散分布的周期调幅结构。

2.根据权利要求1所述的多极整体永磁环，其特征在于所述沿径向半取向的晶体结构包括分布于所述永磁环外周部的、沿径向取向的柱状晶（1-1），所述永磁环的其余部分包含等轴晶（1-2）。

3.根据权利要求1所述的多极整体永磁环，其特征在于所述周期调幅结构包含磁性析出相和基体相，并且Fe和/或Co元素在所述磁性析出相中的浓度高于在所述基体相中的浓度。

4.根据权利要求1所述的多极整体永磁环，其特征在于所述永磁环的内、外环壁面及上、下端面的表面磁通密度分布一致，且均呈近似正弦波形态。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的多极整体永磁环，其特征在于所述铝镍钴合金包含如下组分：

基础组分，包含Al、Co、Ni、Fe、Cu；

可选组分，包含Ti、Nb、Si、S、C中的任意一种或两种以上的组合。

6.一种多极整体永磁环的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

a. 熔炼铸造，包括：

提供样品模，所述样品模包括砂模（2-1），所述砂模（2-1）内分布有环形浇注通孔（2-2），所述环形浇注通孔（2-2）的外周部设置有环形导热体（2-3）；

以及，向所述环形浇注通孔（2-2）内注入熔炼均匀的合金液，并形成磁环样品，所述磁环样品的外周部分布有沿径向取向的柱状晶，其余部分包含等轴晶，其中所述合金液包含基础组分和可选组分，所述基础组分包含Al、Co、Ni、Fe、Cu，所述可选组分包含Ti、Nb、Si、S、C中的任意一种或两种以上的组合；

b．高温固溶处理，包括：将所述磁环样品于温度为1200℃~1300℃的条件下进行固溶处理，使所述磁环样品中的合金形成单相固溶体；

c．多极磁场热处理，包括：将完成高温固溶处理的磁环样品迅速转移至多极磁场热处理装置中进行磁场控温热处理，从而在所述磁环样品内形成沿周向析出的、弥散分布的周期调幅结构；

d. 多级回火处理，包括：将经多极磁场热处理后的磁环样品进行多级回火；

e．充磁处理，包括：对所述磁环样品进行多极充磁，从而获得所述永磁环。

7.根据权利要求6所述多极整体永磁环的制备方法，其特征在于步骤a包括：将所述砂模于800±50℃烘烤1-2h后，冷却，并在所述环形浇注通孔内置入所述环形导热体，再向所述环形浇注通孔内注入所述合金液。

8.根据权利要求6或7所述多极整体永磁环的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述磁环样品内形成的柱状晶长度及等轴晶的分布宽度随所述环形导热体的厚度及温度变化而变化。

9.根据权利要求6所述多极整体永磁环的制备方法，其特征在于，步骤b包括：将所述磁环样品置于保温样品盒内，再转移至温度为1200℃~1300℃的条件下进行固溶处理；

其中所述保温样品盒包括耐火材料外壳（3-1）以及呈环形分布的n个磁极头（3-2），所述磁极头一端穿入所述外壳（3-1），并与安装在所述保温样品盒内的磁环样品的外环壁相触，n等于所述永磁环的极数，n为正整数。

10.根据权利要求9所述多极整体永磁环的制备方法，其特征在于，步骤c包括：

提供多极磁场热处理装置，包括复数个磁体，每一磁体包含两个磁性相异的机头；

在步骤b完成后，将盛装有磁环样品的保温样品盒迅速转移入多极磁场热处理装置内，并使各机头分别经所述保温样品盒上的相应磁极头与所述磁环样品接触，从而向所述磁环样品内输入磁力线（4-3），且在分布于两个相邻磁性相异的机头之间的所述磁环样品内形成沿周向闭合的磁路，进而在所述磁环样品内形成周期调幅结构。

11.根据权利要求6所述多极整体永磁环的制备方法，其特征在于，步骤e包括：按照所述永磁环的极数，采用在磁环上绕线的充磁方式对磁环样品进行多极充磁。

12.一种多极整体永磁环的生产系统，其特征在于包括：

用以形成磁环样品的样品模，所述样品模包括砂模（2-1），所述砂模（2-1）内分布有用以容置熔炼均匀的合金液的环形浇注通孔（2-2），并且所述环形浇注通孔（2-2）的外周部还设置有用以使所述合金液沿径向产生温度梯度的环形导热体（2-3）；

用以容置所述磁环样品的保温样品盒，包括耐火材料外壳（3-1）以及呈环形分布的n个磁极头（3-2），所述磁极头一端穿入所述外壳（3-1），并与装载在所述保温样品盒内的磁环样品的外环壁相触，n等于所述永磁环的极数，n为正整数；

固溶装置，用以提供温度为1200℃~1300℃的环境，实现对装载于所述保温样品盒内的磁环样品进行高温固溶处理；

多极磁场热处理装置，包括复数个磁体，每一磁体包含两个磁性相异的机头，每一机头分别与所述保温样品盒上的相应磁极头配合，并能够通过所述磁极头向装载于所述保温样品盒内的磁环样品内输入磁力线（4-3），且在分布于两个相邻磁性相异的机头之间的所述磁环样品内形成有沿周向闭合的磁路；

多级回火处理装置，用于对经多极磁场热处理后的磁环样品进行多级回火；以及，

充磁装置，用以对经多级回火后的磁环样品进行多极充磁而形成所述永磁环。

13.根据权利要求12所述的多极整体永磁环的生产系统，其特征在于，该n个磁极头（3-2）的轴线与所述磁环样品（3-3）的中心点交叉，且相邻两个磁极头的轴线之间具有360o/n的夹角。

14.根据权利要求12或13所述的多极整体永磁环的生产系统，其特征在于所述磁极头的与装载在所述样品盒内的磁环样品接触的一端为弧形结构，所述弧形结构与所述磁环样品同心设置。