CN105161251B - 常温下静磁场充磁装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于充磁技术领域，目的是提供一种结构紧凑、性能稳定、安全可靠、节能、充磁效率高的常温下静磁场充磁装置及充磁方法，包括上磁化源装置和下磁化源装置，上磁化源装置包括上支撑板、轭铁、充磁磁钢，轭铁为长方体形，轭铁的四个侧面分别粘贴充磁磁钢，轭铁的下端凸出充磁磁钢且在中心位置粘贴充磁磁头，充磁磁钢的底部与上支撑板粘贴固定，上支撑板上中部位置开设通槽，轭铁的充磁磁头位于上支撑板的通槽内，下磁化源装置的结构与上磁化源装置相同且对称设置，下磁化源装置的下支撑板与上磁化源装置的上支撑板之间设置导料板，导料板上设有导料通槽，导料通槽的位置与充磁磁头对应，下支撑板与上支撑板固定连接。
Description
技术领域
本发明属于充磁技术领域，特别是涉及一种常温下静磁场充磁装置。
背景技术
随着永磁材料的发展，磁性材料覆盖大量的电子、电气产品，是材料行业的基础、骨干工业部门之一。随着我国电子、电气工业的快速崛起，我国已经成为全球最大的磁性材料生产消费国，很多高技术磁性材料、元件也将主要由中国企业生产、采购，永磁材料的年度市场销售额就已经超过100亿美元。磁性材料也将成为我国国民经济中的支柱产业之一。
充磁工艺是钕铁硼永磁体及铁氧体永磁体必不可少的工艺环节，随着永磁体行业的发展，国家和政府对节能减排的要求越来越高，因此对充磁设备的能耗、体积、充磁效果等各方面都提出了新的要求。目前永磁体行业使用的充磁机普遍均是采用直流充磁机和脉冲充磁机设备。该种类设备主要存在以下缺点：1.传统充磁设备充磁，设备能耗大、效率低；2.传统充磁设备以脉冲充磁为主，控制系统简单，无保护装置，多为手动控制；3.传统充磁设备采用空心线圈，在充磁过程中的高电流通过会产生高热，不适应长期、频繁使用，如果添加冷却设备则会增加更多的能源消耗；4.传统充磁设备占地大、瞬间电流高存在安全隐患。
专利号为201310535597.5的专利公开了一种静磁场充磁装置及充磁方法，其缺点是采用高温充磁，能耗大，且充磁时间长，效率低，因此影响了其推广。目前永磁体行业中，静磁场充磁方法及相关设备仍然是一个空白，因此创新型的节能高效充磁设备就成为了永磁行业的迫切需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、性能稳定、安全可靠、节能、充磁效率高的常温下静磁场充磁装置。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种常温下静磁场充磁装置，包括充磁部分，充磁部分包括上磁化源装置和下磁化源装置，上磁化源装置包括上支撑板、轭铁、充磁磁钢，轭铁为长方体形，轭铁的四个侧面分别粘贴充磁磁钢，轭铁的下端凸出充磁磁钢且在中心位置粘贴充磁磁头，充磁磁钢的底部与上支撑板粘贴固定，上支撑板上中部位置开设通槽，轭铁的充磁磁头位于上支撑板的通槽内，下磁化源装置的结构与上磁化源装置相同且对称设置，下磁化源装置的下支撑板与上磁化源装置的上支撑板之间设置导料板，导料板上设有导料通槽，导料通槽的位置与充磁磁头对应，下支撑板与上支撑板固定连接。
本发明常温下静磁场充磁装置，优选的，所述充磁磁钢采用烧结钕铁硼永磁体。
本发明常温下静磁场充磁装置，进一步的，相邻所述充磁磁钢之间粘贴磁体固定块。
本发明常温下静磁场充磁装置，进一步的，所述充磁磁钢和磁体固定块的外侧设置磁场侧板，磁场侧板与上支撑板通过螺丝固定连接，磁场侧板的顶部通过螺丝固定磁场盖板。
本发明常温下静磁场充磁装置，进一步的，所述上、下支撑板之间还设置两块导板固定块，分别固定在上支撑板或下支撑板通槽的两侧位置，导料板位于两块导板固定块之间。
本发明常温下静磁场充磁装置，进一步的，所述上、下支撑板之间还设置两块磁场间隙固定块，分别固定在上支撑板或下支撑板上。
本发明常温下静磁场充磁装置，进一步的，还包括自动送料部分，自动送料部分包括气缸座、气缸、送料底座、上料架，气缸固定在气缸座上，推料块固定在气缸端部，推料块的底部设置推料杆，气缸座与送料底座固定连接，送料底座上固定第一、第二、第三限位导板，第一限位导板与第二限位导板之间设有推料槽，推料块底部的推料杆位于推料槽内，第一限位导板与第三限位导板之间设置导料槽，上料架包括上料板及分别固定在上料板两侧的第一、第二护料板，上料架安装在第二、第三限位导板之间的送料底座上，上料架与送料底座之间形成上料槽，上料槽的前、后端分别与导料槽、推料槽连通，导料槽与导料板上的导料通槽连通。
本发明常温下静磁场充磁装置，进一步的，所述第一限位导板后侧的顶部固定推料盖板，第一限位导板前侧的顶部与第三限位导板的顶部通过螺丝固定导料盖板。
本发明常温下静磁场充磁装置，进一步的，所述送料底座的前端设置送料凸块，导料盖板的前端设置导料凸块，送料凸块的两侧分别设置第一、第二滚轮架，第一、第二滚轮架分别包括第一、第二滚轮轴，第一、第二滚轮轴的两端分别安装在轴承座上，第一、第二滚轮轴上分别安装第一、第二滚轮，第一、第二滚轮轴分别与电机传动连接，第一、第二滚轮架分别通过轴承座安装在机架上。
本发明还提供了一种常温下静磁场充磁方法，将待充磁磁体推入导料板的导料通槽内，使待充磁磁体与充磁磁头位置对应，充磁方向与磁场方向一致，待充磁磁体在充磁区域停留5-10s后，完成有效饱和充磁，推出磁体。
本发明常温下静磁场充磁装置，采用充磁磁钢作为磁场源，采用高磁导率轭铁作为磁场传导件，磁化源磁场采用挤压式磁场设计，结构紧凑，设计了一种可以对不同性能永磁体在常温下静磁场充磁的技术，可以将烧结钕铁硼磁体、铁氧体磁体在50℃以下饱和充磁，将待充磁永磁体放入装置后停滞于静磁场空间5-10s即可完成饱和充磁，无需高温，性能稳定，安全可靠，节约能源，充磁效率高。本发明采用高场强静磁场，最大场强可达3.5T，可有效大幅降低永磁体在充磁过程中的能耗，并且能稳定、高效的对永磁体进行饱和充磁；采用静磁场充磁方法，并非传统的直流或脉冲充磁方法，因此在充磁过程中可以有效保证操作人员的人身安全，避免因强电流产生的安全隐患；本发明充磁装置采用充磁磁钢和轭铁，因此制作成本远低于传统的充磁设备，可有效降低生产成本。由于本发明充磁方法采用静磁场充磁的方式，完全不同于传统带电充磁方法，因此本发明可进行连续充磁，并且无传统充磁方法的冷却过程，可有效提高永磁体的充磁效率，极大地降低了传统充磁工艺所产生的能耗，完全实现了节能减排的目标，极大地降低了生产能耗成本。
下面结合附图对本发明的常温下静磁场充磁装置作进一步说明。
附图说明
图1为本发明常温下静磁场充磁装置的立体图；
图2为上磁化源装置的纵切面示意图；
图3为上磁化源装置的横截面示意图；
图4为静磁场结构示意图；
图5为含有自动送料部分的静磁场充磁装置的整体结构图；
图6为自动送料部分的立体图；
图7为自动送料部分的局部剖视图；
图8为本发明充磁磁场中线磁场分布示意图。
具体实施方式
如图1-图3所示，本发明常温下静磁场充磁装置包括充磁部分，充磁部分包括上磁化源装置1和下磁化源装置2，上磁化源装置1包括上支撑板11、轭铁12、充磁磁钢13、磁体固定块14，充磁磁钢13采用烧结钕铁硼永磁体，轭铁12为长方体形，轭铁12的四个侧面分别粘贴充磁磁钢13，轭铁12的下端凸出充磁磁钢13且在中心位置粘贴充磁磁头15，相邻充磁磁钢13之间粘贴磁体固定块14，轭铁12与充磁磁钢13之间、磁体固定块14与充磁磁钢13之间均采用聚醋酸乙酯胶或环氧树脂胶紧密粘结。
本实施例中，充磁磁钢13、磁体固定块14的底部粘贴连接板16，连接板16与上支撑板11粘贴固定，均采用聚醋酸乙酯胶或环氧树脂胶粘贴，连接板16和上支撑板11上中部位置分别开设通槽17，轭铁12的下端穿过通槽17，轭铁12的充磁磁头15位于上支撑板11的通槽内。这里也可以不设置连接板，充磁磁钢、磁体固定块的底部直接与上支撑板粘贴固定，轭铁的下端及充磁磁头均位于上支撑板的通槽内。
在充磁磁钢13和磁体固定块14的外侧设置磁场侧板18，磁场侧板18与上支撑板11通过螺丝固定连接，磁场侧板18的顶部通过螺丝固定磁场盖板19。
下磁化源装置2的结构与上磁化源装置1相同且对称设置，下磁化源装置2的下支撑板21与上磁化源装置1的上支撑板11之间设置导板固定块3、导料板4、磁场间隙固定块5，导板固定块3设有两块，分别通过螺丝固定在上支撑板11或下支撑板21通槽的两侧位置，磁场间隙固定块5设有两块，分别通过螺丝固定在上支撑板11或下支撑板21上，下支撑板21与上支撑板11通过螺丝固定连接。导料板4位于两块导板固定块3之间，导料板4上设有导料通槽41，导料通槽41的位置与充磁磁头15对应。
如图4所示，磁化源磁场采用挤压式磁场设计，箭头代表磁场方向，磁化源单侧磁钢组装为：同磁极均指向中心轭铁的方式将磁路进行磁场挤压，以达到高场强确保饱和充磁效果。
本发明还提供了一种常温下静磁场充磁方法，将待充磁磁体推入导料板4的导料通槽41内，使待充磁磁体与充磁磁头15位置对应，充磁方向与磁场方向一致，待充磁磁体在充磁区域停留5-10s后，完成有效饱和充磁，推出磁体。
为提高本发明的自动化程度，保证充磁效率，本发明还包括自动送料部分，如图5-图7所示，自动送料部分包括气缸座6、气缸7、送料底座8、上料架9，气缸7通过螺丝固定在气缸座6上，推料块71通过螺丝固定在气缸7端部，推料块71的底部设置推料杆72，气缸座6与送料底座8通过螺丝固定连接，送料底座8上通过螺丝固定第一、第二、第三限位导板81、82、83，第一、第二、第三限位导板81、82、83上分别设置条形孔84，方便调节各限位导板的安装位置。第一限位导板81与第二限位导板82之间设有推料槽85，推料块71底部的推料杆72位于推料槽85内，第一限位导板81后侧的顶部通过螺丝固定推料盖板86。第一限位导板81与第三限位导板83之间设置导料槽87，第一限位导板81前侧的顶部与第三限位导板83的顶部通过螺丝固定导料盖板88。
上料架9包括上料板91及分别通过螺丝固定在上料板91两侧的第一、第二护料板92、93，上料板91上后侧设置条形孔94，方便调节第二护料板93的安装位置，上料架9通过螺丝安装在第二、第三限位导板之间的送料底座8上，上料架9与送料底座8之间形成上料槽95，上料槽95的前、后端分别与导料槽87、推料槽85连通。
送料底座8的前端设置送料凸块89，导料盖板88的前端设置导料凸块90。送料凸块89的两侧分别设置第一、第二滚轮架，第一、第二滚轮架分别包括第一、第二滚轮轴61、62，第一、第二滚轮轴61、62的两端分别安装在轴承座65上，第一、第二滚轮轴61、62上分别安装第一、第二滚轮63、64，第一、第二滚轮轴61、62分别与电机(图中未示出)传动连接，由电机驱动。第一、第二滚轮架分别通过轴承座安装在机架(图中未示出)上。
送料凸块89和导料凸块90与导料板4相接，使导料槽87与导料通槽41连通。
自动送料部分的工作过程为：
(1)将待充磁磁体沿充磁方向放入上料架9内，待充磁磁体沿上料架9垂直方向自然下落至上料槽95，启动气缸7，气缸7推动推料块71，推料块71底部的推料杆72推动待充磁磁体沿导料槽87移动至送料凸块89，同时第一、第二滚轮63、64转动，将待充磁磁体送至导料板4上的导料通槽41内，充磁方向与磁场方向一致，待充磁磁体在充磁区域停留5-10s后，磁体完成有效饱和充磁；
(2)启动气缸7，气缸7推动推料块71，推料杆72将已充磁完毕的磁体推出。
图8所示为本发明充磁磁场中线磁场分布示意图，由图可看出，本发明充磁装置所产生的高场强静磁场最大场强可达3.5T。磁体在饱和磁化过程中，根据自身性能特点，所需要的临界场强H0的临界场表达式为：
其中，为该磁体畴壁跳跃最大阻力峰值；Ms为磁体饱和磁化强度；θ为充磁磁场与y轴夹角。
根据公式计算，现有钕铁硼永磁体及铁氧体永磁体工艺水平的最高性能磁体饱和充磁的磁场场强不高于3T，而本发明场强可达3.5T，完全可以有效对现有钕铁硼永磁体及铁氧体永磁体进行饱和充磁。本发明充磁装置产生的静磁场空间场强远大于现有工艺烧结钕铁硼高性能磁体及铁氧体永磁体磁化时所需临界场，并且高于部分脉冲充磁放电时线圈所产生场强，因此可有效大幅降低永磁体在充磁过程中的能耗，并且能稳定、高效的对永磁体进行饱和充磁。
实施例1
样品采用商业牌号为N50H的烧结Nd-Fe-B磁体，磁体性能为：Br＝14.0KGs；Hcb＝12.9kOe；Hcj＝16kOe；Hk/Hcj＝0.7；(BH)m＝48MGOe；商业牌号为N42UH的烧结Nd-Fe-B磁体，磁体性能为：Br＝13.0KGs；Hcb＝12kOe；Hcj＝25kOe；Hk/Hcj＝0.6；(BH)m＝40MGOe。上述两种牌号磁体的尺寸均为45×11.5×2mm的长方体，磁体的取向方向为2mm方向。
实验分别对上述两种不同牌号的钕铁硼永磁体进行了静磁场充磁，由自动送料部分将磁体送入充磁部分的导料通槽内，使磁体与充磁磁头位置对应，充磁方向与磁场方向一致，分别停留5秒和10秒，结果如表1所示。由表1可看出，上述两种不同牌号的钕铁硼永磁体充磁后磁通与常温下脉冲充磁磁通一致，表明本发明可以在常温环境下静磁场中对钕铁硼磁体进行饱和充磁。
实施例2
样品采用商业牌号为Y35的铁氧体磁体，磁体性能为：Br＝4.1KGs；Hcb＝2.35kOe；Hcj＝2.5kOe。磁体尺寸为44.5×15×3mm的长方体，磁体的取向方向为3mm方向。
将磁体送入充磁部分的导料通槽内，使磁体与充磁磁头位置对应，充磁方向与磁场方向一致，停留8秒，结果如表1所示。由表1可看出，铁氧体磁体充磁后磁通与常温下脉冲充磁磁通一致，表明本发明可以在常温环境下静磁场中对铁氧体磁体进行饱和充磁。
表1脉冲充磁机充磁后与本发明充磁后磁通对比
本发明常温下静磁场充磁装置主要适用于：钕铁硼永磁体及铁氧体永磁体类产品，待充磁产品横截面规格小于45mm×45mm，高度小于15mm；圆形待充磁产品半径R小于20mm，高度小于15mm。
本发明常温下静磁场充磁装置可将矫顽力(Hcb)小于等于12.9kOe，内禀矫顽力(Hcj)小于等于35kOe的磁体在不高于50℃的温度环境下，进行饱和充磁。
本发明常温下静磁场充磁装置及充磁方法具有以下有益效果：
1、本发明常温下静磁场充磁装置，采用充磁磁钢作为磁场源，采用高磁导率轭铁作为磁场传导件，磁化源磁场采用挤压式磁场设计，结构紧凑，设计了一种可以对不同性能永磁体在常温下静磁场充磁的技术，可以将烧结钕铁硼磁体、铁氧体磁体在50℃以下饱和充磁，将待充磁永磁体放入装置后停滞于静磁场空间5-10s即可完成饱和充磁，无需高温，性能稳定，安全可靠，节约能源，充磁效率高。本发明采用高场强静磁场，最大场强可达3.5T，可有效大幅降低永磁体在充磁过程中的能耗，并且能稳定、高效的对永磁体进行饱和充磁；采用静磁场充磁方法，并非传统的直流或脉冲充磁方法，因此在充磁过程中可以有效保证操作人员的人身安全，避免因强电流产生的安全隐患；本发明充磁装置采用充磁磁钢和轭铁，因此制作成本远低于传统的充磁设备，可有效降低生产成本。由于本发明充磁方法采用静磁场充磁的方式，完全不同于传统带电充磁方法，因此本发明可进行连续充磁，并且无传统充磁方法的冷却过程，可有效提高永磁体的充磁效率，极大地降低了传统充磁工艺所产生的能耗，完全实现了节能减排的目标，极大地降低了生产能耗成本。
2、在上、下支撑板之间设置两块导板固定块，使导料板位于两块导板固定块之间，便于固定导料板的位置，使导料板上的导料通槽与充磁磁头位置对应。
3、在上、下支撑板之间设置两块磁场间隙固定块，可以有效确保上、下磁化源间距，避免因上、下磁化源间磁场受力过强导致充磁部分机械部件发生形变。
4、设置自动送料部分，采用气动方式进行送料传递，可以通过调节气压进而调节传送速率，并且当遇到脆性较大的磁体时，可适当降低气缸推出速度，有效保护磁体，避免磁体因推动时碰撞导致产品受损，且提高了充磁效率，可有效保证静磁场充磁时间。
5、进一步设置第一、第二滚轮，推动待充磁磁体时对其进行定位导向，有效地提高了磁体传送顺畅性及衔接性。
6、第一、第二、第三限位导板上分别设置条形孔，方便调节各限位导板的安装位置，上料板上后侧位置设置条形孔，方便调节第二护料板的安装位置，从而可根据待充磁磁体的外形尺寸调节上料槽、导料槽间距，以适应不同规格的产品，应用广泛。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种常温下静磁场充磁装置，其特征在于：包括充磁部分，充磁部分包括上磁化源装置和下磁化源装置，上磁化源装置包括上支撑板、轭铁、充磁磁钢，轭铁为长方体形，轭铁的四个侧面分别粘贴充磁磁钢，轭铁的下端凸出充磁磁钢且在中心位置粘贴充磁磁头，充磁磁钢的底部与上支撑板粘贴固定，上支撑板上中部位置开设通槽，轭铁的充磁磁头位于上支撑板的通槽内，下磁化源装置的结构与上磁化源装置相同且对称设置，下磁化源装置的下支撑板与上磁化源装置的上支撑板之间设置导料板，导料板上设有导料通槽，导料通槽的位置与充磁磁头对应，下支撑板与上支撑板固定连接。
2.根据权利要求1所述的常温下静磁场充磁装置，其特征在于：所述充磁磁钢采用烧结钕铁硼永磁体。
3.根据权利要求1所述的常温下静磁场充磁装置，其特征在于：相邻所述充磁磁钢之间粘贴磁体固定块。
4.根据权利要求3所述的常温下静磁场充磁装置，其特征在于：所述充磁磁钢和磁体固定块的外侧设置磁场侧板，磁场侧板与上支撑板通过螺丝固定连接，磁场侧板的顶部通过螺丝固定磁场盖板。
5.根据权利要求1-4任一项所述的常温下静磁场充磁装置，其特征在于：所述上、下支撑板之间还设置两块导板固定块，分别固定在上支撑板或下支撑板通槽的两侧位置，导料板位于两块导板固定块之间。
6.根据权利要求5所述的常温下静磁场充磁装置，其特征在于：所述上、下支撑板之间还设置两块磁场间隙固定块，分别固定在上支撑板或下支撑板上。
7.根据权利要求1-4任一项所述的常温下静磁场充磁装置，其特征在于：还包括自动送料部分，自动送料部分包括气缸座、气缸、送料底座、上料架，气缸固定在气缸座上，推料块固定在气缸端部，推料块的底部设置推料杆，气缸座与送料底座固定连接，送料底座上固定第一、第二、第三限位导板，第一限位导板与第二限位导板之间设有推料槽，推料块底部的推料杆位于推料槽内，第一限位导板与第三限位导板之间设置导料槽，上料架包括上料板及分别固定在上料板两侧的第一、第二护料板，上料架安装在第二、第三限位导板之间的送料底座上，上料架与送料底座之间形成上料槽，上料槽的前、后端分别与导料槽、推料槽连通，导料槽与导料板上的导料通槽连通。
8.根据权利要求7所述的常温下静磁场充磁装置，其特征在于：所述第一限位导板后侧的顶部固定推料盖板，第一限位导板前侧的顶部与第三限位导板的顶部通过螺丝固定导料盖板。
9.根据权利要求8所述的常温下静磁场充磁装置，其特征在于：所述送料底座的前端设置送料凸块，导料盖板的前端设置导料凸块，送料凸块的两侧分别设置第一、第二滚轮架，第一、第二滚轮架分别包括第一、第二滚轮轴，第一、第二滚轮轴的两端分别安装在轴承座上，第一、第二滚轮轴上分别安装第一、第二滚轮，第一、第二滚轮轴分别与电机传动连接，第一、第二滚轮架分别通过轴承座安装在机架上。
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