CN104376956B - 一种开关可控磁场强度可调的永磁装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关可控磁场强度可调的永磁装置，由可动磁体、固定磁体、极靴、磁轭组成，固定磁体并排放置在可动磁体的单侧或两侧形成磁体组件，该磁体组件经磁轭串联连接，极靴设在磁体组件的顶部，两个极靴之间形成气隙，固定磁体的磁化方向和位置保持不变，可动磁体可以绕轴转动。与现有技术相比，本发明具有使用范围广、绿色节能、安全可靠、产品体积小等优点。

Description

一种开关可控磁场强度可调的永磁装置

技术领域

本发明涉及一种永磁装置，尤其是涉及一种开关可控磁场强度可调的永磁装置。

背景技术

永磁磁路通常由磁体1、极靴2、磁轭3、气隙4组成，典型的静态永磁磁路如图1所示。由于采用固定的磁路结构，在气隙内的磁场强度也为固定值。

永磁磁路由磁体产生磁动势，通过磁轭进行导磁，并在极靴间的气隙处形成工作磁场。根据应用场合的不同，永磁磁路有许多不同的结构，归纳起来有以下两大类：

(1)静态永磁磁路：通过固定的磁路结构，在气隙内形成一定的磁场强度，并且不可调节。如扬声器、电气仪表等应用。

(2)动态永磁磁路：通过改变磁路结构，使磁路工作状态发生变化，来实现气隙中磁场强度的调节。如磁性表架、磁选机等应用。

对于需要灵活调节气隙内磁场强度的应用场景，传统永磁磁路结构往往无能为力，通常需要使用电磁线圈的结构来实现制，即通过调节电磁线圈中的电流值来实现对磁场强度的控制。然而，这种方法往往不利于减小设备的体积、而且大量消耗电能。

例如，铝镍钴、铁铬钴等磁性材料在生产加工过程中，其热处理工艺需要一个开关可控的均匀磁场施加于工件的位置。目前行业内热处理磁场的常用设备，都是通过电磁线圈的结构来产生磁场的。如铁铬钴的热处理加工，为了形成一个热处理工艺所需的磁场，需要消耗的电力在十五千瓦左右，并且往往设备处于24小时不停的运转中，导致很高的电能消耗。正是由于传统的永磁磁路结构无法实现磁场的开关功能，导致不得以使用电磁线圈的结构。

另如，应用于具有塞曼效应背景校正系统的原子吸收光谱仪，通过调节磁场强度使不同元素的测定灵敏度达到最佳化。传统塞曼磁场组件只能提供恒定的磁场强度，还没有很好的调节磁场强度的方案，不利于对不同金属元素的光谱分析。包括日本、国内等主要公司现有的系列产品，都无法对塞曼磁场的强度进行调节。目前德国耶拿、美国PE的产品，通过使用电磁线圈的结构，使之具备了磁场强度调节的功能，然而牺牲了产品体积、易维护性等特点，且需要额外配置大电流电源，使产品方案更为复杂。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种使用范围广、绿色节能、安全可靠、产品体积小的开关可控磁场强度可调的永磁装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种开关可控磁场强度可调的永磁装置，由可动磁体、固定磁体、极靴、磁轭组成，所述的可动磁体有两组，所述的固定磁体并排放置在各组可动磁体的单侧或两侧，与可动磁体形成磁体组件，该磁体组件经磁轭串联连接，所述的极靴有两个，设在所述的磁体组件的顶部，两个极靴之间形成气隙，所述的固定磁体的磁化方向和位置保持不变，所述的可动磁体可以绕轴转动。

所述的可动磁体的两极与固定磁体的两极一致，气隙的磁场强度达到最大值。可动磁体的两极与固定磁体的两极相反，气隙的磁场强度达到最小值，通过调节可动磁体与固定磁体之间的角度，控制气隙的磁场强度，所述的可动磁体经手动或电机驱动涡轮蜗杆旋转。可动磁体的旋转角度由装置中具有锁定功能的机构实现，例如可以采用蜗轮蜗杆自锁机构或步进电机刹车机构对可动磁体的旋转角度进行控制。

所述的固定磁体及可动磁体设置在装置的正面或侧面。

所述的固定磁体及可动磁体均可拆卸并改变固定磁体及可动磁体之间的接触面积比例、体积比例或更换磁性材料，改变气隙中的磁场强度。可动磁体的整体或部分均可以作为磁体中发挥作用的部分，方便磁场强度的变化控制。

所述的气隙的宽度根据需要调节。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、使用范围广：可广泛应用于各种领域，如热处理磁场、塞曼效应背景校正系统的原子吸收光谱仪等领域，且通过旋转可动磁体并且能够在任一角度固定，可以实现磁场强度的连续变化及稳定可靠。

二、绿色节能：不使用电能即可产生磁场，传统电磁方式需要大电流来构造磁场，如应用在铁铬钴的热处理加工时，按照现有电磁结构的设备能耗15千瓦250天24小时运转计算，一台设备每年可以节省约9万度电，节能效果有显著提高。

三、安全可靠：传统电磁方式需要大电流来构造磁场，强电流容易引起安全隐患，水磁结构装置的安全性能有显著提高。

四、产品体积小：通过永磁方式，可以大幅减小传统电磁方式的产品体积。

附图说明

图1为现有典型的静态永磁磁路的结构示意图；

图2为传统磁性开关关闭及打开的结构示意图；

图3为实施例1中本发明的结构示意图；

图4为磁体处于开启状态的结构示意图；

图5为磁体处于关闭状态的结构示意图；

图6为磁体处于调节状态的结构示意图；

图7为实施例2中本发明的主视结构示意图；

图8为实施例2中本发明的侧视结构示意图；

图9为实施例3中本发明的结构示意图；

图10为实施例4中本发明的主视结构示意图；

图11为实施例4中本发明的侧视结构示意图。

图中，1为磁体、2为极靴、3为磁轭、4为气隙、5为固定磁体、6为可动磁体、7为磁钢、8为导磁体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

对比例

传统磁性开关的结构如图2所示，主要由磁轭3以及设置在磁轭3中的磁钢7组成，磁钢7与磁轭3之间通过导磁体8连接，磁钢7可以在磁轭3中进行转动。其中左边为开关呈关闭状态的结构，右边为开关呈开启状态的结构。需要注意的是，传统磁性开关只有开关2种状态，磁钢7的转动角度限制在0°、90°。

磁性表座在关闭状态：将磁钢7和导磁体8旋转到水平位置，磁钢7的N极和S极通过磁轭在内部形成回路，对外不提供磁场，则不吸附铁磁性工件。

磁性开关在打开状态：将磁钢7和导磁体8旋转到垂直位置，磁钢7的N极和S极通过外部工件在形成回路，则吸附铁磁性工件。

实施例1

一种开关可控磁场强度可调的永磁装置，其结构如图3所示，由磁体、极靴2、磁轭3组成，其中磁体设有两块，经磁轭3串联连接，极靴2设在磁体的项部，两极靴2之间形成气隙4。磁体由固定磁体5及可动磁体6并联连接构成，固定磁体5并联连接在可动磁体6的两侧，其中，固定磁体5的磁化方向和位置保持不变，可动磁体6可以绕轴转动，如图4-6所示。当可动磁体6的两极与固定磁体5的两极保持一致时，气隙4的磁场强度达到最大值。当可动磁体6的两极与固定磁体5的两极完全相反时，磁力线互相抵消，气隙4的磁场强度达到最小值，通过调节可动磁体6与固定磁体5之间的角度，控制气隙4的磁场强度。另外，可动磁体6的旋转角度由装置中具有锁定功能的机构实现，例如可以采用蜗轮蜗杆自锁机构或步进电机刹车机构对可动磁体的旋转角度进行控制，控制气隙的磁场强度的稳定性。

可动磁体6采用手动旋转或电机旋转，通过改变磁体的磁路结构调节气隙中的磁场强度，例如可以经过手动调节蜗杆旋转或是经步进电机驱动涡轮蜗杆旋转。本实施例中可动磁体6设置在装置的正面。固定磁体5及可动磁体6均可拆卸并改变固定磁体5及可动磁体6之间的接触面积比例、体积比例或更换磁性材料，改变气隙4中的磁场强度。本实施例中可动磁体6的整体都为磁性材料。此方案适用于需要磁体有一定厚度的磁路结构，可以应用于磁场强度可调的塞曼永磁体装置。

实施例2

一种开关可控磁场强度可调的永磁装置，其结构如图7-8所示，其结构与实施例1的装置基本相同，不同之处在于，可动磁体6安装在装置的侧面，适用于正面空间受限的场合，该种永磁装置可以应用在塞曼原子吸收光谱仪中。

实施例3

一种开关可控磁场强度可调的永磁装置，其结构如图9所示，其结构与实施例1的装置基本相同，不同之处在于，可动磁体6的厚度大于固定磁体5的厚度，可动磁体由磁体和导磁体构成并且一起旋转。该种永磁装置可以应用在热处理磁场中。

实施例4

一种开关可控磁场强度可调的永磁装置，其结构如图10-11所示，其结构与实施例3的装置基本相同，不同之处在于，可动磁体6安装在装置的侧面，适用于正面空间受限的场合，该种永磁装置可以应用在热处理磁场中。

Claims (5)

1.一种开关可控磁场强度可调的永磁装置，其特征在于，该永磁装置由可动磁体、固定磁体、极靴、磁轭、具有锁定功能的机构组成，所述的可动磁体有两组，所述的固定磁体并排放置在各组可动磁体的单侧或两侧，与可动磁体形成磁体组件，该磁体组件经磁轭串联连接，所述的极靴有两个，设在所述的磁体组件的顶部，两个极靴之间形成气隙，所述的固定磁体的磁化方向和位置保持不变，所述的可动磁体可以绕轴转动；

所述的可动磁体经手动或电机驱动涡轮蜗杆旋转，通过改变磁体的磁路结构调节气隙中的磁场强度，可动磁体的旋转角度由装置中具有锁定功能的机构实现；

所述的可动磁体的两极与固定磁体的两极一致，气隙的磁场强度达到最大值，所述的可动磁体的两极与固定磁体的两极相反，气隙的磁场强度达到最小值。

2.根据权利要求1所述的一种开关可控磁场强度可调的永磁装置，其特征在于，所述的具有锁定功能的机构包括蜗轮蜗杆自锁机构或步进电机刹车机构。

3.根据权利要求1所述的一种开关可控磁场强度可调的永磁装置，其特征在于，所述的固定磁体及可动磁体设置在装置的正面或侧面。

4.根据权利要求1所述的一种开关可控磁场强度可调的永磁装置，其特征在于，所述的固定磁体及可动磁体可以按需求设计适当的尺寸、相对面积比例、体积比例和磁性材料性能，在气隙中得到不同的磁场强度调节范围。

5.根据权利要求1所述的一种开关可控磁场强度可调的永磁装置，其特征在于，所述的气隙的宽度根据需求确定。