CN110289148B - 一种铁氧体铁芯的电磁铁及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铁氧体铁芯的电磁铁及其制造方法，包括铁氧体铁芯，铁氧体铁芯安装在不锈钢固定支架内，铁氧体铁芯内安装有无氧铜板线圈，不锈钢固定支架上设有电极孔，黄铜电连接杆穿过电极孔后固定在无氧铜板线圈上，铁氧体铁芯与不锈钢固定支架的接触面上加垫有紫铜箔，不锈钢固定支架的外表面覆盖一层无氧铜屏蔽罩。本发明的铁氧体铁芯和不锈钢固定支架均需要特殊定制，上下铁氧体铁芯的结合面和铁氧体铁芯与不锈钢固定支架的结合面均需要加垫紫铜箔，不锈钢固定支架的外面和前后端面均需要无氧铜板包裹。本发明降低了铁氧体铁芯的装配难度和开裂几率，保证铁芯具有良好的整体性，满足快速响应磁场变化的要求。

Description

一种铁氧体铁芯的电磁铁及其制造方法
技术领域
本发明属于加速器核心设备制造技术领域,具体涉及一种铁氧体电磁铁及其制造方法。
背景技术
具备磁场快速响应特性的电磁铁是加速器设备制造中的核心部件，具有磁场快速响应特性的铁氧体体系的电磁铁的制造水平是影响磁铁磁性能的关键因素之一，铁氧体是一种具有亚铁磁性的金属氧化物，有较高的介电性能。电磁铁的线圈通电后铁芯会产生很强的磁场，脉冲磁铁的铁芯需要用烧结后加工成型的铁氧体材料制造而成，铁芯的抗震动性能是否达到要求对电磁铁磁性能的影响很大。目前，现有的铁氧体电磁铁在使用过程中由于铁氧体铁芯坚硬且脆，容易在高磁场力的作用下产生开裂，并且因装配结构不合理也会导致铁氧体碎裂，严重影响磁铁的磁场强度和磁场均匀性。随着加速器技术的不断发展，装置的高性价比和磁铁的小型化是未来的发展趋势，铁氧体铁芯的电磁铁的也会广泛应用，为此，探索一种新型铁氧体电磁铁及其制造工艺显得十分有意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁氧体铁芯不容易断裂、满足电磁铁磁性能要求的铁氧体铁芯的电磁铁及其制造方法。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种铁氧体铁芯的电磁铁，包括铁氧体铁芯，所述铁氧体铁芯安装在不锈钢固定支架内，所述铁氧体铁芯内安装有无氧铜板线圈，所述不锈钢固定支架上设有两个电极孔，两根黄铜电连接杆分别穿过电极孔后固定在所述无氧铜板线圈上，所述铁氧体铁芯与所述不锈钢固定支架的接触面上加垫有紫铜箔，所述不锈钢固定支架的外表面覆盖一层无氧铜屏蔽罩。
上述方案中，所述不锈钢固定支架上设置有若干块强化筋板。
上述方案中，所述铁氧体铁芯由截面为U形的第一铁氧体铁芯和截面为U形的第二铁氧体铁芯组成，所述第一铁氧体铁芯位于截面为U形的第一不锈钢固定支架内，所述第二铁氧体铁芯位于截面为U形的第二不锈钢固定支架内，所述第一不锈钢固定支架和所述第二不锈钢固定支架通过螺栓固定连接。
上述方案中，所述黄铜电连接杆与所述无氧铜板线圈螺钉连接。
本发明还提供了一种铁氧体铁芯的电磁铁的制造方法，包括如下步骤：（1）、采用烧结后加工成截面为U形的第一铁氧体铁芯和截面为U形的第二铁氧体铁芯作为电磁铁的铁芯材料，并用三坐标测量仪检测；（2）、检测第一铁氧体铁芯和第二铁氧体铁芯外表面的平面度和粗糙度，平面度控制在0.01mm；粗糙度达到1.6μm；（3）、采用不锈钢焊接用于固定铁氧体铁芯的截面为U形的第一不锈钢固定支架和截面为U形的第二不锈钢固定支架，同时在第一不锈钢固定支架或第二不锈钢固定支架上开设两个电极孔，焊接后的固定支架消除焊接应力，减小支架的焊接变形量；（4）将第一铁氧体铁芯装入第一不锈钢固定支架的U型槽内，在第一铁氧体铁芯与第一不锈钢固定支架的结合面之间加垫0.5mm厚的紫铜箔；（6）将第二铁氧体铁芯装入第二不锈钢固定支架的U型槽内，在第二铁氧体铁芯与第二不锈钢固定支架的结合面之间加垫0.5mm厚的紫铜箔；（7）将第一不锈钢固定支架和第二不锈钢固定支架扣合，同时在第一铁氧体铁芯和第二铁氧体铁芯的结合面之间加垫0.5mm厚的紫铜箔；（8）将第一不锈钢固定支架和第二不锈钢固定支架用螺栓连接固定，使铁氧体铁芯与不锈钢固定支架连接为一个整体；（9）将加工成型的无氧铜板线圈利用螺钉固定在铁氧体铁芯内，作为励磁线圈，无氧铜板线圈与铁氧体铁芯内表面保持不小于0.5mm的距离； （10）将加工成型的两根黄铜电连接杆穿过第一不锈钢固定支架或第二不锈钢固定支架上的电极孔后用螺钉与无氧铜板线圈固定连接，作为线圈的电连接柱；（11）将加工成型的厚度5mm的无氧铜屏蔽罩用螺钉固定在不锈钢固定支架的外面以及前后端面，用于屏蔽通电后磁铁表面产生的杂散的磁场；（12）两根黄铜电连接杆与无氧铜屏蔽罩之间加装G10材料的绝缘套；（13）用加工成型的无氧铜屏蔽罩分别固定在两根黄铜电连接杆上，完成铁氧体电磁铁的制造。
本发明的有益效果：本发明提供的铁氧体铁芯的电磁铁，其铁芯具有良好的整体性和抗开裂性，并且装配难度低，制造过程操作简单，满足了快速响应磁场变化的要求。
附图说明
图1为本发明铁氧体铁芯、不锈钢固定支架、无氧铜板线圈和黄铜电连接杆的其中一个位置结构示意图。
图2为为本发明铁氧体铁芯、不锈钢固定支架、无氧铜板线圈和黄铜电连接杆的另外一个位置结构示意图。
图3为本发明装置的整体结构示意图。
图4为本发明的第一铁氧体铁芯和第二铁氧体铁芯的外形示意图，两个铁氧体铁芯的结构相同。
图5为本发明的第一不锈钢固定支架结构示意图。
图6为本发明的第二不锈钢固定支架结构示意图。
图7为本发明的无氧铜板线圈外形示意图。
图8为本发明的黄铜电连接杆外形示意图。
图9为本发明的上下无氧铜屏蔽罩外形示意图。
图10为本发明的前后无氧铜屏蔽罩外形示意图。
图中：1.铁氧体铁芯；1-1.第一铁氧体铁芯；1-2.第二铁氧体铁芯；2.不锈钢固定支架；2-1.第一不锈钢固定支架；2-2.第二不锈钢固定支架；3.无氧铜板线圈；4.黄铜电连接杆；5.无氧铜屏蔽罩；6.强化筋板。
具体实施方式
以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述。
如图1和图2所示，本实施例涉及的一种铁氧体铁芯的电磁铁，包括铁氧体铁芯1，所述铁氧体铁芯1安装在不锈钢固定支架2内，所述铁氧体铁芯1内安装有无氧铜板线圈3，所述不锈钢固定支架2上设有两个电极孔，两根黄铜电连接杆4分别穿过电极孔后固定在所述无氧铜板线圈3上，所述铁氧体铁芯1与所述不锈钢固定支架2的接触面上加垫有紫铜箔，所述不锈钢固定支架2的外表面覆盖一层无氧铜屏蔽罩5。不锈钢固定支架2上设置有若干块强化筋板6。
本实施例提供的一种铁氧体铁芯的电磁铁的制造方法涉及到的加工零件有截面为U型的上下对称结构的第一铁氧体铁芯1-1和第二铁氧体铁芯1-2（具体结构见图4），第一不锈钢固定支架2-1（具体结构见图5），第二不锈钢固定支架2-2（具体结构见图6），无氧铜板线圈3（具体结构见图7），黄铜电连接杆4（具体结构见图8），上下无氧铜屏蔽罩（具体结构见图9）和前后无氧铜屏蔽罩（具体结构见图10）。
本实施例提供的铁氧体铁芯的电磁铁的制造方法，方法过程如下。
（1）、采用烧结后加工成截面为U形的第一铁氧体铁芯1-1和截面为U形的第二铁氧体铁芯1-2作为电磁铁的铁芯材料，并用三坐标测量仪检测。
（2）、检测第一铁氧体铁芯1-1和第二铁氧体铁芯1-2外表面的平面度和粗糙度，平面度控制在0.01mm；粗糙度达到1.6μm，防止因平面度或粗糙度超标导致在铁芯装配时铁氧体铁芯开裂或碎裂。
（3）、采用不锈钢焊接用于固定铁氧体铁芯的截面为U形的第一不锈钢固定支架2-1和截面为U形的第二不锈钢固定支架2-2，同时在第一不锈钢固定支架2-1或第二不锈钢固定支架2-2上开设两个电极孔，焊接后的固定支架消除焊接应力，减小支架的焊接变形量。
（4）如图1所示，将第一铁氧体铁芯1-1装入第一不锈钢固定支架2-1的U型槽内，在第一铁氧体铁芯1-1与第一不锈钢固定支架2-1的结合面之间加垫0.5mm厚的紫铜箔，用以屏蔽通电后磁铁产生的杂散场。
（6）如图2所示，将第二铁氧体铁芯1-2装入第二不锈钢固定支架2-2的U型槽内，在第二铁氧体铁芯1-2与第二不锈钢固定支架2-2的结合面之间加垫0.5mm厚的紫铜箔，用以屏蔽通电后磁铁产生的杂散场。
（7）将第一不锈钢固定支架2-1和第二不锈钢固定支架2-2扣合，同时在第一铁氧体铁芯1-1和第二铁氧体铁芯1-2的结合面之间加垫0.5mm厚的紫铜箔（图1和图2所示），用以屏蔽通电后磁铁产生的杂散场。
（8）将第一不锈钢固定支架2-1和第二不锈钢固定支架2-2用螺栓连接固定，使铁氧体铁芯1与不锈钢固定支架2连接为一个整体；
（9）将加工成型的无氧铜板线圈3利用螺钉固定在铁氧体铁芯1内，作为励磁线圈，无氧铜板线圈3与铁氧体铁芯1内表面保持不小于5mm的距离，这是因为线圈与铁氧体铁芯表面距离不宜过小，防止线圈通电后因电流快速变化导致线圈发生抖动直接磕碰铁氧体表面，造成铁氧体铁芯开裂或碎裂。
（10）将加工成型的两根黄铜电连接杆4穿过第一不锈钢固定支架2-1或第二不锈钢固定支架2-2上的电极孔后用螺钉与无氧铜板线圈3固定连接，作为线圈的电连接柱；
（11）将加工成型的厚度5mm的无氧铜屏蔽罩5用螺钉固定在不锈钢固定支架2的外面以及前后端面，用于屏蔽通电后磁铁表面产生的杂散的磁场；
（12）两根黄铜电连接杆4与无氧铜屏蔽罩5之间加装G10材料的绝缘套；
（13）用加工成型的无氧铜屏蔽罩分别固定在两根黄铜电连接杆4上，完成铁氧体电磁铁的制造。
所述的铁氧体电磁铁的制造方法，所述的铁氧体铁芯需要特殊定制，铁氧体的几何尺寸应满足平面度和粗糙度的要求；所述的不锈钢固定支架需要特殊设计，满足与铁氧体铁芯外形尺寸有0.5mm间隙的要求，以便在铁氧体铁芯和不锈钢固定支架之间装入0.5mm的紫铜箔；所述的铁氧体铁芯电磁铁的制造方法，所述的第一铁氧体铁芯1-1和第二铁氧体铁芯1-2结构和尺寸需要上下对称，满足磁场均匀性要求；所述的铁氧体电磁铁的制造方法，所述的磁铁为口型偏转磁铁，具有上下对称的特点；所述的铁氧体电磁铁的制造方法，所述的第一铁氧体铁芯1-1和第二铁氧体铁芯1-2的结合面和铁氧体铁芯与不锈钢固定支架的结合面均需要加垫厚度0.5mm的紫铜箔，整体连接后合成一个完整的铁芯磁铁，能够有效防止磁场快速变化时铁氧体铁芯碎裂；不锈钢固定支架的外面和前后端面均需要厚度5mm的无氧铜板包裹用于屏蔽磁场。
本实施例采用的新工艺制造出的铁氧体电磁铁，大大降低了铁氧体铁芯的装配难度和开裂几率，制造过程操作简单，既保证铁芯具有良好的整体性，又满足了快速响应磁场变化的要求，是一个非常理想的结果。

Claims (1)

1.一种铁氧体铁芯的电磁铁的制造方法，所述电磁铁包括铁氧体铁芯(1)，所述铁氧体铁芯(1)安装在不锈钢固定支架(2)内，所述铁氧体铁芯(1)内安装有无氧铜板线圈(3)，所述不锈钢固定支架(2)上设有两个电极孔，两根黄铜电连接杆(4)分别穿过电极孔后固定在所述无氧铜板线圈(3)上，所述铁氧体铁芯(1)与所述不锈钢固定支架(2)的接触面上加垫有紫铜箔，所述不锈钢固定支架(2)的外表面覆盖一层无氧铜屏蔽罩(5)；所述不锈钢固定支架(2)上设置有若干块强化筋板(6)；所述铁氧体铁芯(1)由截面为U形的第一铁氧体铁芯(1-1)和截面为U形的第二铁氧体铁芯(1-2)组成，所述第一铁氧体铁芯(1-1)位于截面为U形的第一不锈钢固定支架(2-1)内，所述第二铁氧体铁芯(1-2)位于截面为U形的第二不锈钢固定支架(2-2)内，所述第一不锈钢固定支架(2-1)和所述第二不锈钢固定支架(2-2)通过螺栓固定连接；所述黄铜电连接杆(4)与所述无氧铜板线圈(3)螺钉连接；
其特征在于，包括如下步骤：
（1）、采用烧结后加工成截面为U形的第一铁氧体铁芯(1-1)和截面为U形的第二铁氧体铁芯(1-2)作为电磁铁的铁芯材料，并用三坐标测量仪检测；
（2）、检测第一铁氧体铁芯(1-1)和第二铁氧体铁芯(1-2)外表面的平面度和粗糙度，平面度控制在0.01mm；粗糙度达到1.6μm；
（3）、采用不锈钢焊接用于固定铁氧体铁芯的截面为U形的第一不锈钢固定支架(2-1)和截面为U形的第二不锈钢固定支架(2-2)，同时在第一不锈钢固定支架(2-1)或第二不锈钢固定支架(2-2)上开设两个电极孔，焊接后的固定支架消除焊接应力，减小支架的焊接变形量；
（4）将第一铁氧体铁芯(1-1)装入第一不锈钢固定支架(2-1)的U型槽内，在第一铁氧体铁芯(1-1)与第一不锈钢固定支架(2-1)的结合面之间加垫0.5mm厚的紫铜箔；
（6）将第二铁氧体铁芯(1-2)装入第二不锈钢固定支架(2-2)的U型槽内，在第二铁氧体铁芯(1-2)与第二不锈钢固定支架(2-2)的结合面之间加垫0.5mm厚的紫铜箔；
（7）将第一不锈钢固定支架(2-1)和第二不锈钢固定支架(2-2)扣合，同时在第一铁氧体铁芯(1-1)和第二铁氧体铁芯(1-2)的结合面之间加垫0.5mm厚的紫铜箔；
（8）将第一不锈钢固定支架(2-1)和第二不锈钢固定支架(2-2)用螺栓连接固定，使铁氧体铁芯(1)与不锈钢固定支架(2)连接为一个整体；
（9）将加工成型的无氧铜板线圈(3)利用螺钉固定在铁氧体铁芯(1)内，作为励磁线圈，无氧铜板线圈(3)与铁氧体铁芯(1)内表面保持不小于0.5mm的距离；
（10）将加工成型的两根黄铜电连接杆(4)穿过第一不锈钢固定支架(2-1)或第二不锈钢固定支架(2-2)上的电极孔后用螺钉与无氧铜板线圈(3)固定连接，作为线圈的电连接柱；
（11）将加工成型的厚度5mm的无氧铜屏蔽罩(5)用螺钉固定在不锈钢固定支架(2)的外面以及前后端面，用于屏蔽通电后磁铁表面产生的杂散的磁场；
（12）两根黄铜电连接杆(4)与无氧铜屏蔽罩(5)之间加装G10材料的绝缘套；
（13）用加工成型的无氧铜屏蔽罩分别固定在两根黄铜电连接杆(4)上，完成铁氧体电磁铁的制造。
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