CN106787513B - 一种永磁转轴机械加工的磁场屏蔽方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种永磁转轴机械加工的磁场屏蔽方法及装置，永磁转子包括永磁转轴、永磁体和铁芯，永磁体和铁芯一起套在永磁转轴上，在永磁转子的外侧套上硅钢片层，并使硅钢片层与永磁转子之间留有间隙，让从永磁转子中发出的磁感线在永磁转子、间隙和硅钢片层之间形成闭合回路，从而对永磁转子中产生的磁场进行屏蔽。采用在永磁转子的外侧套上硅钢片层，并使硅钢片层与永磁转子之间留有间隙，能大幅度衰减硅钢片层外面的磁感应强度，从而对转子产生的磁场进行屏蔽，提高永磁转轴加工的精度和加工的质量，以及三坐标损计量的精度。

Description

一种永磁转轴机械加工的磁场屏蔽方法及装置

技术领域

本发明涉及一种磁场屏蔽方法及装置，具体涉及一种防止磁场对永磁转轴进行加工时产生影响而将磁场进行屏蔽的方法及装置。

背景技术

对永磁转轴的加工是先对永磁转轴粗加工完成后，将永磁体安装到位。为了确保永磁转轴的机械精度，需要再对永磁转轴进行磨削加工，并送三坐标计量。在磨削加工和三坐标计量过程中，永磁转子已经带磁，机床给永磁转轴进行磨削加工时，永磁转子会对机床产生磁力，会影响机床对永磁转轴进行磨削加工的精度和加工的质量。因此，需要一套磁场屏蔽装置改变转子产生的磁场的方向，达到将永磁转轴磁场屏蔽的效果。使之减小在磨削加工和三坐标计量过程中的影响，规避转子产生的磁场对机床和三坐标损计量产生的不利因素。

通过国内检索发现以下专利与本发明有相似之处：

申请号为200910087221.6，名称为“一种筒形永磁体的瓦式屏蔽装置”的发明涉及一种筒形永磁体的瓦式屏蔽装置，有一个机架，在所述机架上设有一个支撑组件，该支撑组件包括左半轴、中空筒形导磁芯轴、右半轴；在所述中空筒形导磁芯轴上设置有同轴并列的两个筒形永磁体，在所述两个筒形永磁体外设有一个转动屏蔽体，该转动屏蔽体包括两个瓦形屏蔽板；该瓦形屏蔽板覆盖在两个筒形永磁体的外柱面磁极上，所述瓦形屏蔽板通过转动连接盘与所述左、右半轴转动安装。此发明采用在所述两个筒形永磁体外设有一个转动屏蔽体的设计，具有受力均匀特点；只需通过动力输入轮输入较小的功率，便可达到在不同区域改变磁感应强度的目的；采用中空筒形导磁芯轴的设计，可使两个瓦形屏蔽板与中空筒形导磁芯轴形成导磁回路。

申请号为201010262419.6，名称为“一种磁场屏蔽罩”的发明涉及一种磁场屏蔽罩，包括罩体，该罩体的材料为铁镍合金板材，该铁镍合金板材进行如下两种热处理方式中的一种：a) 对该铁镍合金板材进行两次真空热退火或两次氢气保护热退火，第一次热退火温度控制在1100-1200 ℃之间，对铁镍合金板材加热2 小时后使其冷却，随后进行第二次热退火，第二次热退火温度控制在1100-1200 ℃之间，对铁镍合金板材加热4 小时后使其冷却；b) 对该铁镍合金板材进行两段式热退火，先将铁镍合金板材在1000 ℃条件下进行2小时加热后不进行冷却，紧接着在1100 ℃条件下进行4 小时加热，随后将铁镍合金板材自然冷却。该屏蔽罩可有效的进行电磁屏蔽，保护罩内设备、器件免受电磁干扰。

虽然上述两个专利中都涉及到了磁场屏蔽，但上述专利都没有采用用叠层的硅钢片和硅钢片层与永磁转子之间留的间隙配合，来屏蔽磁场，也都不是用于解决机械加工精度的问题。因此，上述专利与本发明在技术领域、解决的技术问题等方面有较大的不同。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何在永磁体安装完成后，规避转子产生的磁场对机床的磁力影响，从而对永磁转轴进行精确的磨削加工和三坐标计量。

针以上述问题，本发明提出的技术方案是：一种永磁转轴机械加工的磁场屏蔽方法，永磁转子包括永磁转轴、永磁体和铁芯，永磁体和铁芯一起套在永磁转轴上，在永磁转子的外侧套上硅钢片层，并使硅钢片层与永磁转子之间留有间隙，让从永磁转子中发出的磁感线在永磁转子、间隙和硅钢片层之间形成闭合回路，从而对永磁转子中产生的磁场进行屏蔽。

进一步地，在硅钢片层的外侧套上导磁合金材料制成的屏蔽筒，对永磁转子中产生的磁场进一步进行屏蔽，且在硅钢片层与永磁转子之间的间隙处安装有屏蔽层保护套，屏蔽层保护套的个数为1个以上。

进一步地，在硅钢片层的一端设左端盖，另一端设右端盖；左端盖和右端盖都由导磁合金材料制成，从而对永磁转子中发出的轴向方向的磁场进行屏蔽。

进一步地，在左端盖、右端盖和硅钢片层上开贯通的安装孔，贯通的安装孔为2排以上，用螺杆穿过所述的安装孔，且将螺杆的两端用紧固螺母拧紧，使得左端盖和右端盖将硅钢片层压紧，从而减少漏磁。

进一步地，左端盖和右端盖将硅钢片层压紧后，硅钢片层叠压系数大于或等于0.97。

进一步地，包括以下步骤：

A．将螺杆穿过左端盖或右端盖中的一个，并在螺杆的一端拧上紧固螺母；

B．将屏蔽筒固定在上述的端盖上；

C．将硅钢片一层一层的穿过螺杆，形成硅钢片的叠层；

D．将1个屏蔽层保护套通过过盈配合安装在上述硅钢片的叠层的内侧；

E．依次重复步骤C和D直至硅钢片和屏蔽层保护套都叠加完成；

F．盖上左端盖或右端盖中的另一个，并将螺杆两端的紧固螺母都拧紧。

一种永磁转轴机械加工的磁场屏蔽装置，永磁转子包括永磁转轴、永磁体和铁芯，永磁体和铁芯一起套在永磁转轴上，在永磁转子上套有磁场屏蔽装置，磁场屏蔽装置中设有硅钢片层，硅钢片层与永磁转子之间设有间隙。

进一步地，磁场屏蔽装置还包括屏蔽筒、屏蔽层保护套和螺杆；屏蔽筒安装在硅钢片层的外侧，屏蔽层保护套通过过盈配合安装在硅钢片层的内侧。

进一步地，屏蔽层保护套为圆管状，安装在硅钢片层与永磁转子之间的间隙处，屏蔽层保护套的个数为1个以上。

进一步地，硅钢片层是由多层硅钢片叠加而成，硅钢片层叠压系数大于或等于0.97。

本发明的优点是：

1.采用在永磁转子的外侧套上硅钢片层，并使硅钢片层与永磁转子之间留有间隙，能大幅度衰减硅钢片层外面的磁感应强度，从而对转子产生的磁场进行屏蔽，提高永磁转轴加工的精度和加工的质量，以及三坐标损计量的精度。

2.在硅钢片层的外侧套上导磁合金材料制成的屏蔽筒，使得屏蔽筒外面的磁感应强度能进一步衰减，从而进一步提高永磁转轴加工的精度和加工的质量，以及三坐标损计量的精度。

3.在硅钢片层的两端设有导磁合金材料制成的端盖，能对转子产生的磁场进行轴向屏蔽，避免沿永磁转轴的轴向的磁场对加工产生不利影响。

附图说明

图1为本发明的剖视示意图；

图2为图1中A区域的局部放大图；

图3为本发明中磁场屏蔽装置的剖视示意图；

图4为本发明中永磁转子的剖视示意图；

图5为图4中A-A的剖视图；

图6为本发明的局部原理图；

图中：1永磁转子、11永磁转轴、12永磁体、13铁芯、2磁场屏蔽装置、21屏蔽层保护套、22硅钢片层、23屏蔽筒、24间隙、25螺杆、26左端盖、27右端盖、28紧固螺母、29调节螺栓。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做一步的描述：

实施例一

如图1、图3和图4所示，磁场屏蔽装置2是套在永磁转子1上，对永磁转子1中的永磁体12产生的磁场进行屏蔽。其中永磁转子1包括：永磁转轴11、永磁体12和铁芯13。而磁场屏蔽装置2包括：屏蔽筒23、硅钢片层22、屏蔽层保护套21、螺杆25、左端盖26和右端盖27。其中左端盖26和右端盖27是设置在永磁转轴11的轴向方向上，而屏蔽筒23、硅钢片层22和屏蔽层保护套21是由外而内设置在永磁转轴11的周向方向上。

如图1、图2和图3所示，将磁场屏蔽装置2安装到永磁转子1上实现磁场屏蔽的步骤是：左端盖26和右端盖27上都开有安装孔，能先将螺杆25穿过左端盖26或右端盖27中的一个，例如，穿过右端盖27。由于螺杆25是中间为光杆，两端设有外螺纹的杆状体。因此，螺杆25穿过右端盖27，并将伸出右端盖27的一端拧上紧固螺母28，能防止拧有紧固螺母28的一端从右端盖27中抽出。

接着将屏蔽筒23固定在右端盖27上，再把开有安装孔的硅钢片一层层穿过螺杆25，硅钢片叠加到与一个屏蔽层保护套21的长度相近的厚度时，将屏蔽层保护套21通过过盈配合进行装配。然后再重复的将硅钢片一层层穿过螺杆25，再又装配另一个屏蔽层保护套21，直到硅钢片的厚度和屏蔽层保护套21的长度达到所需的要求。

将屏蔽层保护套21分成多个，将硅钢片和屏蔽层保护套21分成多次进行重复装配是为了减小安装的难度。因为，为了让硅钢片能在磁场屏蔽装置2中整齐的排放，屏蔽层保护套21是与硅钢片进行过盈配合进行安装的，因此需要较大的挤压的力。如果将屏蔽层保护套21制作成一个整体，一次性安装，会使得安装变得非常的费时、费力。

最后再盖上左端盖26，并螺杆25两端的紧固螺母28都拧紧，从而将硅钢片层22压紧。为了确保磁场屏蔽装置2与永磁转子1的同轴，在左端盖26和右端盖27的周向方向设置有调节螺栓29。这就使得屏蔽筒23、硅钢片层22、屏蔽层保护套21、螺杆25、左端盖26和右端盖27形成了一个整体的磁场屏蔽装置2。

左端盖26、右端盖27和硅钢片层22上开的贯通的安装孔在磁场屏蔽装置2形成了一排排的安装孔。为了让硅钢片层22能更稳固的安装在磁场屏蔽装置2中，所述安装孔的排数为2排以上，且每排安装孔中都用一根螺杆25穿过。

如图4和图5所示，当永磁转子1上没有安装磁场屏蔽装置2时，机床给永磁转轴11的两端进行磨削加工时，永磁转子1中的永磁体12上会产生的磁场，从而会对机床产生磁力。尤其是在永磁转轴11的周向方向上，永磁转子1会对机床产生较大的磁力，会影响机床对永磁转轴11进行磨削加工的精度和加工的质量。

如图1和图6所示，为了规避永磁转子1产生的磁场对机床和三坐标损计量产生的不利因素。在永磁转子1上安装磁场屏蔽装置2，对永磁转子1中的永磁体12上产生的磁场进行屏蔽。

由于导磁材料和非导磁材料两种媒质的磁导率通常相差悬殊，导磁材料的磁导率与非导磁材料的磁导率的比值可达数千甚至是数十万。当磁感线从间隙24和屏蔽层保护套21进入硅钢片层22时，由于间隙24处为空气，而屏蔽层保护套21是由非导磁材料制成的，因此，磁感线从磁导率小的屏蔽层保护套21进入磁导率大的硅钢片层22时，磁感线相对于对法线的偏离会很大，会让磁感线产生强烈的汇聚。图6中的虚线部分是局部的磁感线在本实施例中的分布示意图。可见，在永磁转子1上套上磁场屏蔽装置2后，磁感线会发生强烈的偏转，在硅钢片层22内部汇聚，而不发散到硅钢片层22的外围，从而起到磁场屏蔽的作用。

由于硅钢片层22是由很多片硅钢叠加形成的，因此相邻的硅钢片之间会很小的空隙，会有较小的漏磁现象。为了减小硅钢片层22的漏磁，本实施例中将穿过硅钢片层22的螺杆25的两端的紧固螺母28拧紧，从而将硅钢片层22压紧，使硅钢片层22叠压系数大于或等于0.97。

为了进一步减小漏磁，在硅钢片层22的外侧套上导磁合金材料制成的屏蔽筒23。硅钢片层22和屏蔽筒23一起对永磁转子1产生的磁场进行周向方向的屏蔽，而左端盖26和右端盖27对永磁转子1产生的磁场进行轴向方向的屏蔽，从而实现磁场屏蔽装置2对永磁转子1的全面屏蔽，防止永磁转子1产生的磁场对机床产生磁力，影响永磁转轴11进行磨削加工的精度和加工的质量。

本实施例中，硅钢片层22与永磁转子1之间留有间隙24，磁导率小的屏蔽层保护套21安装在间隙24处，起到固定和平整硅钢片层22的作用。而硅钢片层22、屏蔽筒23、左端盖26和右端盖27都是进行磁场屏蔽的部件，其中屏蔽筒23、左端盖26和右端盖27都是由导磁合金材料制成。所述的导磁合金材料的特点是：磁导率大，铁损低；导磁合金材料包括：纯铁和低碳钢、铁硅系合金、铁铝系合金、铁硅铝系合金、镍铁系合金、铁钴系合金、软磁铁氧体、非晶态软磁合金、超微晶软磁合金等。

很显然，在不脱离本发明所述原理的前提下，作出的若干改进或修饰都应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种永磁转轴机械加工的磁场屏蔽方法，永磁转子（1）包括永磁转轴（11）、永磁体（12）和铁芯（13），永磁体（12）和铁芯（13）一起套在永磁转轴（11）上，其特征在于，在永磁转子（1）的外侧套上硅钢片层（22），并使硅钢片层（22）与永磁转子（1）之间留有间隙（24），让从永磁转子（1）中发出的磁感线在永磁转子（1）、间隙（24）和硅钢片层（22）之间形成闭合回路，从而对永磁转子（1）中产生的磁场进行屏蔽；在硅钢片层（22）的外侧套上导磁合金材料制成的屏蔽筒（23），对永磁转子（1）中产生的磁场进一步进行屏蔽，且在硅钢片层（22）与永磁转子（1）之间的间隙（24）处安装有屏蔽层保护套（21），屏蔽层保护套（21）的个数为1个以上。

2.根据权利要求1所述的一种永磁转轴机械加工的磁场屏蔽方法，其特征在于，在硅钢片层（22）的一端设左端盖（26），另一端设右端盖（27）；左端盖（26）和右端盖（27）都由导磁合金材料制成，从而对永磁转子（1）中发出的轴向方向的磁场进行屏蔽。

3.根据权利要求2所述的一种永磁转轴机械加工的磁场屏蔽方法，其特征在于，在左端盖（26）、右端盖（27）和硅钢片层（22）上开贯通的安装孔，贯通的安装孔为2排以上，用螺杆（25）穿过所述的安装孔，且将螺杆（25）的两端用紧固螺母（28）拧紧，使得左端盖（26）和右端盖（27）将硅钢片层（22）压紧，从而减少漏磁。

4.根据权利要求3所述的一种永磁转轴机械加工的磁场屏蔽方法，其特征在于，左端盖（26）和右端盖（27）将硅钢片层（22）压紧后，硅钢片层（22）叠压系数大于或等于0.97。

5.根据权利要求3所述的一种永磁转轴机械加工的磁场屏蔽方法，包括以下步骤：

A．将螺杆（25）穿过左端盖（26）或右端盖（27）中的一个，并在螺杆（25）的一端拧上紧固螺母（28）；

B．将屏蔽筒（23）固定在上述的端盖上；

C．将硅钢片一层一层的穿过螺杆（25），形成硅钢片的叠层；

D．将1个屏蔽层保护套（21）通过过盈配合安装在上述硅钢片的叠层的内侧；

E．依次重复步骤C和D直至硅钢片和屏蔽层保护套（21）都叠加完成；

F．盖上左端盖（26）或右端盖（27）中的另一个，并将螺杆（25）两端的紧固螺母（28）都拧紧。